茂金属聚乙烯在多层共挤吹塑加工中的应用

茂金属聚乙烯是以茂金属催化剂为基础合成的一种聚乙烯树脂，是近10年来聚烯烃工业最重要的技术革新。产品类型主要包括茂金属低密度高压聚乙烯、茂金属高密度低压聚乙烯和茂金属线性低密度聚乙烯。茂金属聚乙烯凭借独特的物理性能和加工性能，在多层共挤吹塑加工中得到了广泛应用，深受国内外包装印刷企业的青睐。

　　常用茂金属聚乙烯的商品牌号
　　随着茂金属催化技术的不断创新和发展，该技术被越来越广泛地应用于聚烯烃领域，目前国内外生产茂金属聚乙烯的厂家已有10余家，如美国埃克森美孚化工公司、美国陶氏化学公司、日本三井东亚公司、韩国大林公司和中国石油大庆石化公司等。常用茂金属聚乙烯的商品牌号、熔融指数及密度如表1所示。

表1 常用茂金属聚乙烯的商品牌号、熔融指数及密度

　　茂金属聚乙烯的性能
　　1.拉伸和抗冲击强度更优
　　聚乙烯聚合物模量和屈服应力通常与其结晶度密切相关，因此，密度相近的传统聚乙烯和茂金属聚乙烯一般具有相近的模量和屈服应力。但是，两者的拉伸强度却相差较大，相比传统聚乙烯，茂金属聚乙烯具有更大的断裂伸长率。
　　抗冲击强度取决于聚乙烯聚合物的分子结构和分子量，由于茂金属聚乙烯比传统聚乙烯的分子量大且分布较密集，因此具有更好的抗冲击强度。
　　2.热封温度较低，热封强度较高
　　聚乙烯聚合物的熔点主要由含共聚单体少的高分子量部分决定，由于传统聚乙烯具有宽分子量分布结构，在相同密度下，其熔点要高于茂金属聚乙烯的熔点，因此，茂金属聚乙烯比传统聚乙烯的热封温度低，且热封强度高。
　　3.透明度更好，雾度值更低
　　聚乙烯聚合物的透明度会随结晶度的增加而下降，当结晶度一定时，其透明度会随分子量的增大而提高。因此，在相同密度下，茂金属聚乙烯比传统聚乙烯的透明度更好，雾度值更低（密度较低时效果更好）。
　　茂金属聚乙烯薄膜和传统聚乙烯薄膜的性能比较如表2所示。

表2 茂金属聚乙烯薄膜和传统聚乙烯薄膜的性能比较

　　茂金属聚乙烯吹塑加工工艺
　　1.设备配置选择
　　当前，多层共挤复合薄膜在包装印刷行业颇受青睐，而吹塑加工是多层共挤复合薄膜的主要加工方法。茂金属聚乙烯在多层共挤吹塑加工中，需要根据产品的不同用途，选择不同的吹塑设备和不同的设备配置。
　　通常选用的设备指标为：①螺杆长径比（L/D）为30∶1；②模口间隙为1.5～3.0mm；③模头直径为Φ200mm或Φ250mm。
　　2.挤出温度控制
　　由于茂金属聚乙烯的分子量较大且分子分布紧密，具有熔融速度快、熔点低、熔体强度差、热融黏度高等特点，因此在多层共挤吹塑加工中，需要适当加大挤出机的功率，通过调整挤出温度，提高口模压力，保证膜泡稳定。一般，模头温度应控制在180～220℃，筒温应控制在150～200℃。
　　在多层共挤吹塑加工中，螺杆是挤出机的关键部件，可通过旋转和轴向移动将各料筒中的树脂挤出，然后吹塑成型。为保证茂金属聚乙烯层和传统树脂层共融，须降低传统树脂料筒中的螺杆温度，这样可使各层树脂进入模头后仍能维持熔融温度，便于模口形成稳定的泡管，减少模口熔体破裂。
　　3.各层树脂厚度比例控制
　　吹塑薄膜各层树脂的厚度除了要保证一般的功能需求之外，还要考虑到工艺条件的限制。在利用同一台挤出机挤出不同树脂的混合体时，由于各层树脂互不相同，其流量参数也不相同，因此需要按照单位时间内单台挤出物料重量，确定各层树脂之间的厚度比例，并通过不断调整直至达到满意的效果。
　　此外，由于茂金属聚乙烯的黏度较大，在多层共挤吹塑加工过程中应采用适量添加助剂的方法，改变其加工性能。

　　茂金属聚乙烯薄膜的应用
　　1.食品包装
　　我国是食品生产大国和消费大国，茂金属聚乙烯薄膜凭借众多优势在食品包装领域得到了大量使用。茂金属聚乙烯具有优良的韧性和强度，其薄膜可实现减薄化，从而降低原料、加工和运输成本；茂金属聚乙烯薄膜可通过与BOPET、BOPP、BOPA等薄膜进行复合，制成蒸煮包装袋、真空包装袋等，特别适用于包装肉类食品、方便食品、冷冻食品等产品；茂金属聚乙烯薄膜具有优良的低温封合性能，可在一定程度上提升自动包装机的生产速度，适用于高速制袋生产线。
　　2.农产品包装
　　采用不同工艺配方吹塑而成的茂金属聚乙烯薄膜对水蒸气的阻隔性好，而对氧气的透过性高，这种特性使其特别适用于新鲜果蔬的包装。
　　另外，利用茂金属聚乙烯吹塑而成的农业大棚膜，具有强度高、防雾化、防滴露、耐老化、透明性好等特性，是农业生产中的良选。
　　3.重型包装袋
　　重型包装袋主要用于包装塑料原料、化肥、饲料、大米和谷物等。茂金属聚乙烯的出现，可使重型包装袋实现减薄化，降低成本，同时还可使重型包装袋的密封性能、防潮性能、防水性能、抗老化性能更加优越，具有遇高温不软化变形、遇严寒不脆断破裂的优点。