低摩擦因数CPP热封膜的研究

张莉琼，刘晓艳，赵素芬，熊立贵，涂志刚

（中山火炬职业技术学院包装印刷系，广东省中山市 528436）

低摩擦因数CPP热封膜的研究

张莉琼，刘晓艳，赵素芬，熊立贵，涂志刚*

（中山火炬职业技术学院包装印刷系，广东省中山市 528436）

添加自制爽滑母料制备了流延聚丙烯（CPP）热封膜，并研究了薄膜电晕面和非电晕面摩擦因数的变化。结果表明：厚度相同的薄膜在高温加热24 h与常温放置30天的电晕面摩擦因数基本相同，可使用薄膜高温所测的摩擦因数模拟常温放置时的摩擦因数变化；与添加某进口爽滑母料生产的CPP热封膜相比，添加自制爽滑母料生产的CPP热封膜的摩擦因数在放置过程中随着时间的延长而降低，效果优于添加进口爽滑母料生产的薄膜，且各项性能指标均能满足国家标准要求。

流延聚丙烯 热封膜 爽滑母料 摩擦因数 自制

流延聚丙烯（CPP）热封膜是通过熔体流延骤冷生产的一种无拉伸、非定向的平挤薄膜，具有高透明、易热封、韧性好的特点，广泛应用于日用化学品包装，也可作为软包装中高温蒸煮膜、复合膜内层热封材料使用。CPP热封膜在低温时容易发脆，韧性变差，国内学者先后通过添加聚烯烃弹性体（POE）、聚烯烃塑性体（POP）等对其进行韧性改性，降低了CPP热封膜始封温度，但弹性体存在发黏、发涩的问题，导致制备的薄膜强度降低，摩擦因数增大［1-7］。采用自制爽滑母料制备的CPP热封膜的摩擦因数降低，并可减少生产过程中的静电，使产品获得良好的开口性，同时通过各项比对实验，研究了自制爽滑母料对薄膜电晕面和非电晕面摩擦因数的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料与仪器

均聚聚丙烯，共聚聚丙烯，抗静电母料，抗黏连母料：均为市售。自制爽滑母料，含质量分数为10%的高纯度无毒的芥酸酰胺，水分含量≤0.06%，熔体流动速率为5～7 g/10 min（温度为230 ℃，负荷为2.16 kg）；载体为均聚聚丙烯，添加在薄膜的芯层。

PFT-F型摩擦因数测定仪、XLVV（PC）型智能电子拉力试验机、WGT-S型透光率/雾度测定仪：均为济南兰光机电有限公司生产；D48-7型光泽度计，德国Rosand精密仪器有限公司生产。

1.2 配方及工艺路线

基础配方：电晕层包括均聚聚丙烯100 phr，开口剂等助剂适量；芯层包括均聚聚丙烯100 phr，爽滑剂、抗静电剂等助剂适量；热封层包括共聚聚丙烯100 phr，开口剂等助剂适量。

工艺路线：采用三层共挤流延法成型，即在一定条件下，将流延挤出的多层聚丙烯片材，经过拉伸制备CPP热封膜。

1.3 性能测试

摩擦因数按GB/T 10006—1988测试，试验速度为100 mm/min。力学性能按GB/T 1040.3—2006测试。透光率及雾度按GB/T 2410—2008测试。光泽度按ASTM D 523—1989（1999）测试。热封强度按QB/T 2358—1998测试。

2 结果与讨论

2.1 薄膜厚度对CPP热封膜摩擦因数的影响

在配方中添加自制爽滑母料，生产三层结构的CPP热封膜，总厚度分别控制为25.0，29.2，30.0，38.5，48.5 µm。测试薄膜在生产线上冷却定型、分割复卷后搬离生产线时，电晕面和非电晕面的摩擦因数。从图1可以看出：随着薄膜厚度的增加，薄膜电晕面的摩擦因数先增大后降低，峰值为0.81；总体而言，电晕面的摩擦因数明显大于非电晕面的摩擦因数。这是由于电晕处理使得薄膜表面产生凹凸不平的非光滑平面，既导致摩擦因数增大。同时，薄膜内层的各类助剂迁移到薄膜表面后易分散不均，虽然CPP热封膜芯层添加的爽滑助剂的迁移能使薄膜的摩擦因数降低，维持在0.10～0.20，但厚度较大的薄膜爽滑助剂迁移到薄膜表层所花费的时间要远大于厚度较小的薄膜，表现出非电晕面的摩擦因数随着薄膜厚度的增加而增大。

2.2 温度对CPP热封膜摩擦因数的影响

图1 薄膜厚度对CPP热封膜摩擦因数的影响Fig.1 Thickness as a function of friction factor of CPP heat sealing film

在配方中添加自制爽滑母料，生产三层结构的总厚度为25.0 µm的CPP热封膜，将薄膜试样放进烘箱加热，温度50 ℃，改变加热时间以观测CPP热封膜摩擦因数的变化，加热时间分别为0，1.5， 24.0，48.0，72.0 h。同时对试样常温条件下放置1，2，3，14，21，30天的时效处理期间摩擦因数进行跟踪测试。根据高聚物的时效等温原理，即升高温度与延长时间对分子运动是等效的，对聚合物的黏弹行为也是等效的，因此，对CPP热封膜的摩擦因数变化，在高温短时间处理后的效果与常温长时间存放是一样的，可在50 ℃高温条件下加热CPP热封膜，测试其摩擦因数的变化，模拟CPP热封膜常温条件下长时间存放时摩擦因数的变化［8］。从图2可以看出：随着高温加热时间的延长，电晕面的摩擦因数逐渐降低，说明薄膜芯层添加的爽滑助剂不停地迁移至薄膜表面使得薄膜电晕面的摩擦因数持续下降，而非电晕面的摩擦因数稳定在0.10～0.20。在高温加热1.5 h时，由于时间较短，迁移到薄膜表层的助剂量极少，使得此时摩擦因数较大。高温加热24.0 h与常温放置30天电晕面摩擦因数基本一致，在实际生产中可使用高温加热24.0 h后测得的摩擦因数模拟常温放置30天的摩擦因数变化情况，用以指导生产。从图2还可以看出：在跟踪期内薄膜非电晕面的摩擦因数同样能稳定在0.10～0.20，电晕面的摩擦因数在跟踪21天后能稳定在0.60以下，可见自制爽滑母料能保证CPP热封膜摩擦因数的稳定。

2.3 不同爽滑母料对CPP热封膜摩擦因数的影响

图2 高温加热和常温放置时间对CPP热封膜摩擦因数的影响Fig.2 Friction factor of CPP heat sealing film as a function of heating time and time at normal temperature

使用相同工艺生产三层结构的总厚度为25.0 µm的CPP热封膜，将添加某进口爽滑母料生产的CPP热封膜与添加自制爽滑母料生产的CPP热封膜，在50 ℃条件下测试CPP热封膜的摩擦因数的变化，加热时间分别为0，24.0，48.0，72.0 h。从图3看出：添加进口爽滑母料生产的CPP热封膜刚下线时电晕面摩擦因数比添加自爽滑母料生产的CPP热封膜低，非电晕面的摩擦因数高。随着加热时间的延长，进口爽滑母料生产的CPP热封膜的电晕面摩擦因数先降低后稍微增大，而添加自制爽滑母料生产的CPP热封膜的电晕面摩擦因数降幅远大于进口爽滑母料生产的CPP热封膜，在加热72.0 h后两者摩擦因数都为0.50；进口爽滑母料生产的CPP热封膜非电晕面的摩擦因数是先增大后降低，而添加自制爽滑母料生产的CPP热封膜非电晕面的摩擦因数缓慢增大，在加热72.0 h后添加自制爽滑母料生产的CPP热封膜的摩擦因数明显比进口爽滑母料生产的CPP热封膜的摩擦因数小，可见在放置过程中随着时间的增加，添加自制爽滑母料生产的CPP热封膜摩擦因数的稳定性较好，效果优于添加进口爽滑母料所生产的薄膜。

图3 高温加热时间对采用不同爽滑母料制备的CPP热封膜的摩擦因数的影响Fig.3 Heating time as a function of friction factor of CPP films

2.4 CPP热封膜的综合性能

CPP热封膜在使用过程中不仅需要低摩擦因数，还要求力学性能、光学性能等综合性能良好，尤其初始热封温度和热封强度。从表1可以看出：自制爽滑母料的添加对CPP热封膜综合性能有所优化，产品实测初始热封温度115 ℃，热封强度10.14 N/15 mm，均高于标准规定值，能满足CPP热封膜的各项性能指标要求。

3 结论

a）添加自制爽滑母料生产的CPP热封膜非电晕面的摩擦因数随着薄膜厚度的增加而增大。厚度相同的薄膜在高温加热24.0 h与常温放置30天的电晕面摩擦因数基本一致，在实际生产中可通过该种测试方法模拟常温放置时间对薄膜摩擦因数变化的影响。

表1 自制爽滑母料对CPP热封膜综合性能的影响Tab.1 Effect of slipping masterbatch on properties of CPP heat sealing fi lm

b）通过与添加某进口爽滑母料生产的CPP热封膜对比，添加自制爽滑母料生产的CPP热封膜在放置过程中随着时间的延长，摩擦因数降低且稳定性更好。

c）添加自制爽滑母料生产的CPP热封膜综合性能满足国家标准要求，并且有所优化。

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［6］ 徐满山. 聚丙烯高档流延膜专用料的开发应用［J］. 广州化工，2009，37（2）：195-198.

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［8］ 曾建宏. 温度对CPP薄膜润湿张力和摩擦因数变化的影响及其在生产过程检测的应用［J］. 塑料包装，2013，23（6）：33-35.

CPP heat sealing fi lm with low-friction factor

Zhang Liqiong， Liu Xiaoyan， Zhao Sufen， Xiong Ligui， Tu Zhigang
（Institute of Packaging & Printing， Zhongshan Torch Polytechnic， Zhongshan 528436， China）

The cast polypropylene（CPP）heat sealing film was prepared by adding the self-made slipping masterbatch. The changes in friction factor of corona surface and non-corona surface of the film were investigated. Results show that the friction factor of corona surface of the films which are heating at high temperature for 24 hours are equal to that of the film in same thickness laying at room temperature for 30 days，which means the friction factor measured at high temperature can be used to simulate the variation of the factor at room temperature；the friction factor of CPP film made of homemade masterbatch decreases with time compared with that of imported material，and the properties of the film meet the requirements of national standard.

cast polypropylene； heat sealing film； slipping masterbatch； friction factor； homemade

TQ 325.1+4

B

1002-1396（2017）04-0081-04

2017-02-09；

2017-05-05。

张莉琼，女，1982生，高级工程师，现主要从事应用化学、塑料包装材料的教学与研究工作。联系电话：15907651202；E-mail：19088657@qq.com。

*通信联系人。E-mail：zhigtu@126.com。