高透明超柔增韧流延聚丙烯薄膜的研制

普通级聚丙烯不能克服遇冷变脆的特点，特别在冬天及低温地区使用，严重影响了应用温度区间，同时不能涉及高档产品的包装领域，限制了CPP薄膜的使用范围，不利于企业向纵深发展，因此，“高透明超柔增韧流延聚丙烯薄膜”的研制适应市场的需求得以实施，并取得了一定的成果，投入市场后受到客户的好评。

一、配方设计原理
设计配方主要从可操作性，良好的加工性能上考虑。传统方法对PP的增韧改性主要应用二元乙丙橡胶、低密度聚乙烯、乙烯―醋酸乙烯共聚物等材料与之进行共混改性，但对PP的透明度均有很大的影响。我们在此技术的基础上，应用茂金属聚乙烯(MLLDPE)、乙烯与辛烯共聚物(聚烯烃弹性体)POE、超低密度聚乙烯(VLDPE)同PP进行共混改性，主要利用茂金属聚乙烯(MLLDPE)的柔曲性和韧性、超低密度聚乙烯(VLDPE)的强韧性、突出的柔曲寿命、优良的耐柔曲裂纹性和冷冲击强度、以及纵横向撕裂强度高的优点和低温热封性对PP进行改性；同时POE是采用限制几何形状的茂金属技术的乙烯―辛烯共聚物，其结构中的辛烯长链易于与PP基体链缠结，加大了两相结合力，降低了界面张力，并且在PP基体中得到较小的分散粒径分布，因而能够大大地改善PP的抗冲击性能，同时有很好的加工性能。
PP作为半结晶型聚合物，其透明度及柔韧性受结晶的影响程度比较大。对结晶型聚合物而言，分子空间排列规整是聚合物结晶的必要条件，分子柔顺性不大的聚合物分子间不易形成缠结，相反则排列成序的机会多。而PP分子中无长支链结构，易排列规整。因此我们利用VLDPE及POE的长支链结构来破坏PP分子排列的规整性，对PP的结晶起破坏作用，从而大大地改善了PP的光学透明性。
无论是VLDPE还是POE与PP进行共混，都可看作是橡胶粒子存在于PP相中，是通过橡胶相自身的空洞化释放了基体的体积应变，降低了基体的剧服应力，达到增韧PP的目的。随着增韧成份的增加，薄膜的冲击强度将增加，但同时拉伸强度下降，因此在增韧材料的添加量上应兼顾CPP薄膜的韧性和拉伸强度。找到合适的比例。
二、试制工作：优选配方
将以上配方设计原则，制定了四个配方进行。A配方采用MLLDPE对PP进行改性共挤出；B配方采用VLDPE对PP进行改性共挤出；C配方采用POE对PP进行改性共挤出；D配方采用VLDPE和POE对PP进行改性共挤出：得到依次为A、B、C、D四个编号产品，进行48小时时效处理后，放到零下10度的冷冻室中恒温24小时后立即进行各项性能指标的检测，见表1。

表 1: A,B,C,D四种配方机械性能对比，产品厚度60чm

从上表可以看出，三种材料对PP都有一定的增韧效果，在零下10℃～12℃的环境下比普通膜的韧性均有很大的改善。综合各项指标得出，同等工艺条件下见表2，用第四个配方生产的产品D具有透明度较高、韧性较好、柔软性较好，在零下10℃的环境温度下保持24小时后所测得的物理机械性能基本保持不变，同时加工性能好。因此将配方选定为D配方，即同时用VLDPE和POE对PP进行改性共挤出对PP的增韧效果比较理想。

表 2: A,B,C,D四个配方加工工艺

三、试制工作：骤冷工艺的确定
对于结晶性高分子聚合物，在熔体流出平模机头时，对熔体的冷却速率决定了其会不会出现晶形结构，以及形成晶体的形状、晶
体尺寸的大小，而这些均是影响薄膜透明性的重要因素。因此，在熔膜流出口模后采用急冷的方式使其温度骤然降到玻璃化温度以
下，则聚合物分子链段尚未能及时排成晶形阵列就已丧失了运动的能力，仍然是无序的，成为非晶态的聚合物或者生成晶核尺寸非常
小的聚合物，从而大大提高了薄膜的透明度及柔韧性。
我们用以上优选出的D配方进行骤冷工艺的试制，在不同的冷却温度下得出不同的雾度值，见表3。

图 3: D配方各冷却温度下的雾度对照表

从以上试制检测数据结合加工可行性得出，随着温度的降低，用D配方试制的聚丙烯流延薄膜的透明度不断提高，雾度不断下降，但在骤冷辊温度低于10℃以下时，随温度的降低，冷辊上即出现大量的水滴，使薄膜无法正常牵引，由此可见，骤冷辊的温度在10℃以上，15℃以下是比较理想的。
四、解决因温差大造成的析出问题
由于CPP流延膜在生产过程中，受到骤冷，温差较大，使高分子聚合物中的低分子物(如爽滑剂、抗粘剂等)会不断从中迁移到薄摸表面，随时间的延长，不断积聚在骤冷辊表面，形成一层不均匀的粘附层。防止了熔膜紧阽冷辊，影响了薄膜的冷却效果。为确保骤冷工艺，我们增加一组清洁辊自动放卷收卷装置，用于及时清洁骤冷辊上粘附的低分子析出物，确保熔膜能紧贴冷辊，以保证均匀一致的冷却效果，同时也大大减少析出物被薄膜带走的数量，有效地提高薄膜的透明度。
五、结果与讨论
在传统工艺对PP的增韧改性的基础上，运用新型材料聚烯烃弹性体以及VLDPE对PP进行共混改性。实践证明，由于POE及VLDPE分子链中长支链的加入，使原本柔顺性较差的PP分子链易于缠结，提高了其柔韧性，而VLDPE的加人大大增强了PP的冷冲击性能，开辟了CPP薄膜在低温条件下的应用前景；同时采用急冷的方式使PP相中无定型区域增加，晶相减少，从而获得了高透明度和柔韧性，而VLDPE的应用大大提高的PP抗冷脆能力，使CPP薄膜能在较低的温度下使用不发脆，不断裂。因此应用该工艺生产的膜具有高透明度，极其柔软手感，良好的抗穿刺性能，以及在零下10℃下使用不发脆的特点，大大拓宽了CPP薄膜的应用领域。该产品还可根据不同的包装用途制成防雾滴型、抗静电型及普通型高透明超柔增韧膜。防雾滴型薄膜主要用在冷冻食品上，不起水雾，食品的可视性强。而抗静电型薄膜可用于电子元器件、粉状轻质食品的包装，以及高档服装的防尘包装上。可使包装清洁、美观而又有良好的柔感，提高产品对消费者的吸引力。普通型薄膜可用于重包装袋、文具袋等代替PVC的一些应用领域，可减少环境污染。