防粘連劑在BOPP薄膜中的應(yīng)用

1、 防粘連劑在BOPP薄膜中的應(yīng)用自1958年意大利Montecatini公司首創(chuàng)開發(fā)雙向拉伸聚丙烯薄膜生產(chǎn)技術(shù)并命名Moplefan，申請了專利權(quán)以來，進(jìn)入60年代世界上歐日美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家就相繼投入工業(yè)化生產(chǎn)，其生產(chǎn)能力和產(chǎn)量不斷擴(kuò)大，發(fā)展速度相當(dāng)迅速。從1962年以后，BOPP的年增長速率基本保持在12%15%。由于BOPP薄膜具有拉伸強(qiáng)度高，透明度高，光澤度高，阻氣性好，挺度高，并且具有質(zhì)輕無毒無臭防潮尺寸穩(wěn)定性好印刷性良好等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于香煙、茶葉、音像制品、醫(yī)藥、食品和紡織品等包裝，還可用于制袋、粘膠帶、金屬涂覆等用途。80年代以后我國吸收、引進(jìn)了國外的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，預(yù)測到20

2、05年我國BOPP薄膜人均用量將達(dá)到550600g，市場前景非常樂觀。粘連是雙向拉伸聚丙烯薄膜生產(chǎn)時(shí)最為嚴(yán)重問題之一，因?yàn)樗赡軙诒∧どa(chǎn)過程之中或之后的各個工序(如收卷分切包裝)中造成許多問題。為了改善雙向拉伸聚丙烯薄膜的抗粘連性，必須加入一定量的抗粘連劑到薄膜的表層。1抗粘連劑的作用機(jī)理BOPP薄膜的表層加入一定量的抗粘連劑能夠解決薄膜的粘連問題，是因?yàn)榭拐尺B劑和聚丙烯原料不相容，并且比聚丙烯熔點(diǎn)要高(這樣保證在薄膜生產(chǎn)中不會被融化)。成膜以后，這些抗粘連劑在薄膜的表面形成許多隙而堅(jiān)硬的突起，或形成微小的裂紋，或出現(xiàn)不同松弛狀的凹凸，使薄膜與薄膜之間保存一定量的空氣。防粘連劑與薄膜表層結(jié)

3、合而形成的粗糙表面?？諝鈱拥拇嬖谑鼓妇硎站眄槙?，減少褶皺；在大分切和小分切機(jī)的收卷和退卷以及下游加工更容易：降低了摩擦系數(shù)：令爽滑劑和抗靜電劑的遷移更容易，因?yàn)樗麄冊谀又g提供了空間。然而，由于抗粘連劑通常會對薄膜的光學(xué)性能產(chǎn)生負(fù)面影響，尤其是薄膜的霧度，所以，在用量上，應(yīng)根據(jù)薄膜的具體要求，在薄膜的抗粘連性和光學(xué)特性之間尋求合適的添加劑用量。2無機(jī)防粘連劑的應(yīng)用 早期應(yīng)用在薄膜表面的抗粘連劑主要是松散的粉末，如松散的稻麥桿的粉末。這些粉末的加入降低了薄膜表面之間的摩擦系數(shù)，提高了抗粘連力。然而，在薄膜的生產(chǎn)和使用過程中，粉末的加入會影響它的質(zhì)量，并且在薄膜的運(yùn)輸過程中，粉末會從薄膜中振動出

4、來。而且這些和樹脂不相混的粉末不具有良好的抗粘連性，添加這種抗粘連物質(zhì)的薄膜也不能滿足現(xiàn)在的薄膜需求行業(yè)對它的性能要求。因而必須發(fā)展能夠顯著降低薄膜粘連力的助劑的開發(fā)。 現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在BOPP薄膜的無機(jī)抗粘連劑主要有硅藻土、滑石、碳酸鈣、合成二氧化硅以及玻璃微珠等。并非所有的無機(jī)填充劑都可用作防粘連劑。一些防粘連劑因其有其它方面的問題(如高成本、對機(jī)械高磨損性、對光學(xué)性能不利影響以及衛(wèi)生問題)，而使其工業(yè)應(yīng)用受到限制。硅藻土這種天然產(chǎn)品是最常用的防粘連劑，由硅質(zhì)化硅藻所構(gòu)成。硅藻土在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用歷史悠久，是一種功能良好的防粘連劑。不過，硅藻土也有一些局限性，如價(jià)格較為昂貴，由于含有二氧

5、化硅而具有一定程度的磨蝕作用，以及在聚烯烴薄膜中產(chǎn)生霧濁而降低薄膜透明度。其結(jié)果是，將其在多年開發(fā)的現(xiàn)成配方中使用時(shí)，硅藻土面臨來自新配方中其它防粘連劑的激烈競爭。過多接觸硅藻土?xí)绊懭说慕】担@一問題應(yīng)在選用防粘劑時(shí)多加考慮。 滑石最初用于北美地區(qū)，但現(xiàn)在正向世界其它地點(diǎn)蔓延?；彩且环N效能良好、用途廣泛的防粘連劑?；呀?jīng)占據(jù)相當(dāng)可觀的市場份額，尤其是在線型低密度聚乙烯薄膜中?；矎V泛應(yīng)用在BOPP薄膜中作為抗粘連劑。相對于硅藻土來說，滑石價(jià)格低廉，具有良好的光澤度和低的機(jī)械磨損性，適合于低成本直接添加等，但是它的霧度較高，使其在高透明應(yīng)用領(lǐng)域受到限制，所以不能用作高透明度的BOPP薄

6、膜的抗粘連劑。 碳酸鈣是一種較差防粘連劑，其價(jià)格較低，可在非透明薄膜中以高填充量加入。此時(shí)，它還兼具填充劑和防粘劑雙重功效。為了在薄膜的抗粘連力、霧度、光澤度、對機(jī)械磨損性和費(fèi)用之間找到一個平衡點(diǎn)。Donald等提出以下配方一種組分從滑石中選出，另一種組分從霞石正長巖或長石(具有聚烯烴相近的折光系數(shù)，能用在高光澤度的薄膜上)中選出。通過實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)分別從這兩種物質(zhì)中選出來的物質(zhì)組合的配方用作抗粘連劑時(shí)的抗粘連力比兩者之一的單獨(dú)任一種成分作抗粘連劑時(shí)都要好，并且光澤度沒有降低，對機(jī)械的磨損性可大大降低，最多可降低80。Solomon提出在薄膜的表層添加有一定量的薄層粒子氣相二氧化硅、硅酸鈉、硅酸

7、鈣中選取。針對高嶺土可以提高薄膜的抗粘連性卻降低光澤度，二氧化硅微球容易劃花表面，或者抗粘連劑的白色粉末會脫落附在印刷機(jī)導(dǎo)輥表面和制袋膜折疊部分等問題，上田直紀(jì)和青木明良提出用具有以下特性的抗粘連劑：a含有至少一個平坦面的無機(jī)微粒；b.在每平方毫米膜外表面上，存在至少20個源于該無機(jī)微粒的0.3m以上高度的突起；c.至少50的上述突起由具有至少一個平坦面的突起形成，而且這種突起的至少一個該平坦面與膜表面成20°以下的角度，無機(jī)微粒材料可以使用碳酸鈣等金屬碳酸鹽，以及沸石、滑石粉、二氧化硅、磷酸鈣等。這種膜卷偏量極小，而且透明性、抗粘連性、抗擦傷性和抗脫落性優(yōu)良。 為了盡可能的解決這個

8、問題，Junichi提出在薄膜的表層加入粉末狀的二氧化硅，二氧化硅用表而活性劑或偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理。為了得到良好的抗粘連性和爽滑性而加入過量的無機(jī)物影響到薄膜的光澤度，因?yàn)闊o機(jī)粒子成核后留下空隙。合成二氧化硅是一種非常有效的防粘連劑，其在歐洲的應(yīng)用已經(jīng)普及。其優(yōu)點(diǎn)是1)化學(xué)純度極高，適用于食品工業(yè)的塑料包裝，2)無定型結(jié)構(gòu)，不會導(dǎo)致硅肺；3)折光指數(shù)1.46，與聚丙烯幾乎一樣，對光學(xué)性能小。 以下是樹脂和防粘連劑的折光指數(shù)樹 脂LLDPELDPEPPEVAPVCPMMA折光指數(shù)1.511.511.491.481.551.47-1.49硅酸鹽（1.50）000000合成硅（1.43-1.46）0

9、00000滑石粉（1.58）0000硅藻土（1.48）0000碳酸鈣（1.59）0000防粘連劑顆粒的大小要適當(dāng)，小則防粘效果不明顯，大則影響薄膜的表面光澤和透明性，因此，其微粒的尺寸必須與薄膜的厚度向匹配，一般粒徑為0.55m：防粘連劑與爽滑劑的作用應(yīng)該達(dá)到一個粘一滑的平衡，防粘連劑主要加入到BOPP薄膜的表層，添加量一般為O.1%O.5%，并常常與爽滑劑復(fù)配成功能母料使用。二氧化硅的粒徑一般為24m，BET比表面積為200400m2/g。如果粒徑小于2m，BET(布魯瑙厄埃梅特泰勒法，一種測量比表面積的方法)比表面積小于200 m2/g，占表層重量小于O.1%抗粘連性能難以達(dá)到，如果粒徑大

10、于2m，BET比表面積大于400m2/g，占表層重量大于O.5%會影響霧度?？拐尺B劑對薄膜性能的影響如下表： (注：提高；下降；+正面；-負(fù)面)性 能提高或降低作 用性 能提高或降低作 用霧 度-靜電半衰期+光澤度-表面電阻+熱封性能+粘連強(qiáng)度+可印刷性+3有機(jī)抗粘連劑 為了改善薄膜的抗粘連性，添加一些無機(jī)物能夠改進(jìn)和提高抗粘連性，然而，無機(jī)材料易于凝結(jié)。   ·安布羅斯等人提供一種組合物，它包括：一種液態(tài)烴基取代的聚硅氧烷；一種固態(tài)顆粒狀交聯(lián)的烴基取代的聚硅氧烷(最好具有平均粒徑為O.520.Om。具有三維硅氧烷鍵結(jié)構(gòu)的難熔聚單烷硅氧烷)。加

11、入這種抗粘連劑之后，薄膜的抗屈服強(qiáng)度、伸長率、拉伸強(qiáng)度和抗粘連性能得到改善，并且具有低水氣透過率和低氧氣透過率等特性。Allan J.Crighton等用微球狀的平均粒徑為26m的交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯作為抗粘連劑，它是以甲基丙烯酸甲酯苯乙烯及其共聚物為基材，通過交聯(lián)官能團(tuán)。與無機(jī)材料共混復(fù)合等技術(shù)，賦予該類真球微粒呈現(xiàn)多種多樣的功能。由于它是真球微粒，觸感舒適，可以更不易劃傷薄膜表面；其次它與聚丙烯的折光指數(shù)相近，不會降低薄膜的透明度，粒子擁有官能團(tuán)，它與聚丙烯的親和度提高，可以防止粒子從薄膜表面脫落。粒子的電鏡照片如下圖:當(dāng)這種組分在表層的含量為1OOO5000ppm時(shí)(根據(jù)薄膜的厚度)，

12、能起到較好的抗粘連效果，又不太影響薄膜的其它性能。據(jù)報(bào)道還可以用其它同樹脂不相容的有機(jī)物作抗粘連劑，包括聚酯和聚酰胺。4結(jié)論與展望 BOPP薄膜的專用抗粘連劑發(fā)展到目前還沒有完全意義上的可以達(dá)到理想效果的產(chǎn)品，無機(jī)抗粘連劑對薄膜的光澤度總有不同程度的影響，并且會對高速生產(chǎn)線上的設(shè)備和包裝過程中的機(jī)械有磨損，日積月累，會影響到機(jī)械設(shè)備的尺寸，產(chǎn)品的質(zhì)量會下降，儀器修理的費(fèi)用會升高，同時(shí)，設(shè)備的磨損會帶來產(chǎn)品的金屬污染，導(dǎo)致產(chǎn)品的不穩(wěn)定性和帶上色彩。有機(jī)抗粘連劑有相對低的軟化溫度或熔點(diǎn)，有較低的熱爽滑性能。有機(jī)抗粘連劑在高溫模頭上會發(fā)生降解，累積在模頭。并且有機(jī)抗粘連物抗粘連性較低，通常要和少量的無機(jī)抗粘連劑共用才能產(chǎn)生明顯的抗粘連效果。一個理想的BOPP專用料需具備以下特性：    a、薄膜生產(chǎn)車間能以高速生產(chǎn)，并能經(jīng)拉伸將厚度有效降低；    b、破膜次數(shù)少，亦即破膜周期延長；    c、膜的厚度均勻平滑；    d、膜的外觀光澤透明度高，霧度低，沒有魚點(diǎn)或劃痕；    e、專用料加工性能穩(wěn)定，適