BOPP 薄膜抗静电性能的研究

刘晓艳，张莉琼，赵素芬，涂志刚*，钟永强，郑惠君，叶德成，梁雁杨，曾令丰

（1.中山火炬职业技术学院，广东省中山市 528436；2.中山北化高分子材料有限公司，广东省中山市 528436；3.广东威孚包装材料有限公司，广东省普宁市 515321）

BOPP 薄膜抗静电性能的研究

刘晓艳1，张莉琼1，赵素芬1，涂志刚1*，钟永强2，郑惠君2，叶德成2，梁雁杨3，曾令丰3

（1.中山火炬职业技术学院，广东省中山市 528436；2.中山北化高分子材料有限公司，广东省中山市 528436；3.广东威孚包装材料有限公司，广东省普宁市 515321）

为改善薄膜的抗静电性能，在双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜中添加一种自制的抗静电母料，并与添加进口抗静电母料的BOPP薄膜进行对比。结果表明：两种抗静电母料在BOPP薄膜的拉伸性能、光学性能、热收缩率和摩擦性能上基本没差异；在抗静电性能方面，不管是电晕面还是非电晕面，新开发BOPP薄膜抗静电性能均优于对比样；新开发BOPP薄膜电晕面的抗静电性能有明显改善，静电半衰期比较平稳，且一个月内的抗静电效果的持续性很好。

抗静电性 双向拉伸聚丙烯薄膜 摩擦性能 光学性能 拉伸性能

双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜是一种理想的包装材料，无色、无味、无毒，具有良好的拉伸性能、抗冲击性能、透明性和光泽度等。抗静电性能是BOPP薄膜的重要性能指标。BOPP薄膜在加工或使用过程中，薄膜与薄膜之间及薄膜与设备之间存在一定的摩擦而产生静电，导致BOPP薄膜吸附空气中的灰尘或其他成分，不仅影响到薄膜表面的美观，加上在BOPP薄膜的使用过程中也会发生相互黏结，尤其是现代塑料薄膜的加工正朝着自动化、高速化和高品质化方向发展，加工速度越快，越容易因为摩擦而产生静电，薄膜之间的粘连也就越厉害；另外在印刷加工时，薄膜的静电吸尘还会影响油墨转移率，使印刷品上出现“花、点”油墨，造成印刷图案缺失［1-4］。因此，在BOPP薄膜的加工过程中加入抗静电剂，对薄膜的生产及下游产品高速包装工艺起到极其重要的作用。

本工作在BOPP薄膜制备过程中添加自制的抗静电母料，以改善薄膜的抗静电性能，同时还研究了抗静电剂对薄膜力学性能等其他性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料

共聚聚丙烯（PP），FS5612，新加坡聚烯烃公司生产；均聚PP，F300M，中国石油化工股份有限公司茂名分公司生产；抗静电母料1，自制；抗静电母料2（对比样），国外某公司生产。

1.2 主要仪器与设备

TES-65型双螺杆挤出机，南京诺达挤出装备有限公司生产；平面双向拉伸薄膜生产线设备，德国布鲁克纳机械股份公司生产；SH-200型三维混合机，无锡新而立机械设备有限公司生产；H-0110型霍尼斯特静电测量仪，Shishido静电公司生产；XLW（PC）-500N-50N型 PC型智能电子拉力试验机，PFT-F1型摩擦系数/剥离试验仪，RSY-R2型热缩试验仪，均为济南兰光机电技术有限公司生产；WGT-S型透光率/雾度测定仪，上海精密科学仪器有限公司生产。

1.3 试样制备

1）将所有组分放入三维混合机进行混料后加入挤出机中进行熔融、混合和挤出流延到急冷辊上，温度为30～50 ℃；2）纵向拉伸预热，温度为90～140 ℃；纵向拉伸，温度为80～140 ℃；纵向拉伸定型，温度为30～70 ℃；纵向拉伸倍数为2～4倍；3）横向拉伸预热，温度为11～160 ℃；横向拉伸，温度为140～160 ℃；横向拉伸定型，温度为90～150 ℃；4）冷却；5）牵引，速度为200～400 m/min；6）收卷，张力为150～350 N/m；7）时效处理，室温下2～7天，得到BOPP薄膜。

1.4 性能测试

拉伸性能按GB/T 1040.3—2006测试；光学性能按GB/T 2410—2008测试；摩擦系数按GB 10006—1988测试；热收缩率按GB/T 12027—2004测试；抗静电性能按GB/T 14447—1993 测试。

2 结果与讨论

将质量分数为2%的抗静电母料添加到BOPP薄膜的芯层，在双向拉伸设备上生产厚度为25 µm的BOPP薄膜，其薄膜结构见图1。着重对薄膜的抗静电性能进行了1个月的存储跟踪测试，测试时间分别为1天，5天，12天，19天，33天。

2.1 BOPP薄膜抗静电的原理

图1 BOPP薄膜的结构Fig.1 Structure of BOPP film

BOPP薄膜中使用的抗静电剂多为非离子型表面活性剂，表面活性剂迁移至聚合物的表面，一个憎水基团（非极性基）向内侧 （聚合物一侧）排列形成连续的膜状，将添加剂封锁在树脂内部，而亲水性基团（极性基）则向外吸附空气或周围环境中的水分，在材料的表面形成一层导电水分子膜［5-6］来降低BOPP薄膜的表面电阻率，将聚合物自身所产生的静电迅速泄漏出去（提高导电能力），或通过上述手段改善聚合物表面的光滑度，降低摩擦系数，以抑制和减少静电荷的产生。

抗静电性能的时效性取决于抗静电剂在树脂中的迁移速率、添加量以及抗静电剂迁移到聚合物表面吸附水的能力。当抗静电剂迁移到薄膜表面并结合水分形成导电层后，会分散电荷，减少静电对灰尘和微粒的吸引力，从而达到抗静电效果［7］。

2.2 电晕面抗静电性能

从图2可以看出：新开发BOPP薄膜的静电半衰期开始下降缓慢，接着迅速下降，随后变化较小。这是因为抗静电剂具有迁移性，抗静电剂添加到树脂后，会由添加层逐渐迁移到未添加层，然后再不断的往薄膜表面迁移，静电半衰期下降，说明抗静电剂向表面的迁移需要一定时间，待一定时间后方能发挥抗静电作用［8］；随着存储时间的增加，新开发BOPP薄膜的抗静电性能明显好于对比样，说明新开发BOPP薄膜具有很好的抗静电性能，静电半衰期比较平稳，且在一个月内的抗静电效果持续性也很好，完全能满足包装行业对包装薄膜抗静电性能的要求。

图2 电晕面的静电半衰期与存储时间的关系Fig.2 Electrostatic half-life of Corona surface versus storage time

电晕处理是一种电击处理，目的是为了改变薄膜的表面性质，使其具有更高的附着性。其原理是薄膜经过两高压电极产生电子流，使薄膜表面氧化产生极化，导致位于薄膜芯层的添加剂（包括抗静电剂及爽滑剂）更加容易通过薄膜电晕面渗出［9-10］，使其向表面迁移的速度加快了，更有利于静电的减少或消除。这也是电晕面抗静电性能好于非电晕面的原因。

2.3 非电晕面抗静电性能

从图3可以看出：新开发BOPP薄膜的即时（1天）抗静电性能明显好于对比样；新开发BOPP薄膜的静电半衰期随存储时间先下降再上升，后趋于稳定。这可能是因为抗静电剂易于往薄膜的电晕面迁移，使得薄膜非电晕面的抗静电剂层得不到迁移补充，导致其抗静电性能下降，从整体上来看，新开发BOPP薄膜非电晕面的静电半衰期比对比样的短，表明新开发BOPP薄膜非电晕面的抗静电性能要优于对比样。2.4 其他重要性能

图3 非电晕面的静电半衰期与存储时间的关系Fig.3 Electrostatic half-life of non-corona surface versus storage time

通过实验发现，新开发BOPP薄膜和对比样在拉伸性能、光学性能、摩擦性能和热收缩方面基本无差异，并能满足实际应用的要求。具体性能见表1。

3 结论

a）新开发BOPP薄膜电晕面有良好的抗静电性能，静电半衰期比较平稳，且一个月内的抗静电效果的持续性很好。

b）不管是电晕面还是非电晕面，新开发BOPP薄膜的抗静电性能均优于对比样，表明自制的抗静电母料性能较好。

表1 两种BOPP薄膜的其他性能Tab.1 Physical properties of two films

c）新开发BOPP薄膜和对比样在拉伸性能、光学性能、摩擦性能和热收缩方面基本无差异，并能满足实际应用的要求。

［1］ 周福海，涂志刚，吴增青.BOPP薄膜抗静电剂的研究现状及发展趋势［J］.包装工程，2004，25（1）：4-5；46.

［2］ 陈萌，罗世勇，许文才，等.防静电包装研究进展［J］.包装工程，2008，29（10）：52-54.

［3］ 陈昌杰.功能性薄膜之——抗静电薄膜［J］.塑料包装，2007，17（2）：14-19；38.

［4］ 周鹏.在BOPP薄膜中使用抗静电剂的研究［J］.塑料制造，2010（8）：61-63.

［5］ Zheng Wenge，Lu Xuehong，Wong Shingchong.Electrical and mechanical properties of expanded graphite-reinforced highdensity polyethylene［J］.J Appl Poly Sci，2004，91（5）：2781-2788.

［6］ Omastova M，Kosina S，Pionteck J，et al.Electrical properties and stability of polypyrrole containing conducting polymer composites［J］.Synthetic Metals，1996，81（4）：49-57.

［7］ 涂志刚.BOPP薄膜专用母料及其高性能化研究［D］. 广州：中山大学，2005.

［8］ 周世一，雷景新，林金辉.软质抗静电聚氯乙烯材料的抗静电性能及耐久性［J］.高分子材料科学与工程，2009，25（11）：53-56.

［9］ 陈岳.BOPP薄膜的电晕处理［J］.机电信息，2005（6）：51-53.

［10］ 刘嘉铭，王宗英.塑料薄膜电晕处理效果的影响因素［J］.塑料科技，1998（1）：48-49.

Development of antistatic properties of BOPP Film

Liu Xiaoyan1， Zhang Liqiong1， Zhao Sufen1， Tu Zhigang1， Zhong Yongqiang2，Zheng Huijun2， Ye Decheng2， Liang Yanyang3， Zeng Lingfeng3
（1.Zhongshan Torch Polytechnic, Zhongshan 528436, China；2. Zhongshan Beihua polymer Materials Co., Ltd., Zhongshan 528436, China；3. Guangdong Weifu Packaging Material Co., Ltd., Puning 515321, China）

This paper describes an antistatic masterbatch developed to add into biaxial oriented polypropylene packaging (BOPP) film to improve the antistatic properties of the film, which is compared with that added with masterbatch imported from Germany. The results show that the friction, tensile, and optical properties of the two antistatic BOPP films are basically no difference as well as heat-shrinkable rate. While the antistatic properties of the newly developed film such as corona and non-corona surface are superior to those of the compared sample. The antistatic property of corona surface of newly BOPP film is improved obviously with stable electrostatic half-life, which can sustain for a month.

antistatic; biaxial oriented polypropylene packaging film; friction property; optical properties; tensile property

TQ 325

B

1002-1396（2016）01-0029-03

2015-08-03；

2015-10-27。

刘晓艳，女，1982年生，硕士，高级工程师，主要研究方向为塑料包装材料的研发。联系电话：13425517384；E-mail：lxy85175412@foxmail.com。

*通信联系人。E-mail：zhigtu@126.com。