等离子体预处理对BOPET 镀铝膜镀铝层附着性能的影响研究

文/汪中祥 李永荃（安徽国风塑业股份有限公司）

随着市场对食品保质期和香味保持等要求的逐渐提高，生产企业对镀铝膜的镀铝强度要求也越来越高，尤其镀铝膜用于蒸煮食品包装时，为避免蒸煮导致镀铝层龟裂脱落，对蒸煮后镀铝强度要求更高。

提高镀铝膜的铝层附着力通常采用化学处理法（薄膜表面涂布丙烯酸酯涂层）、薄膜表层改性法及薄膜表面电晕等离子增强处理法等[1]。在包装领域，等离子体处理通常用于聚合物基膜的下一步加工预处理，如镀铝、复合等。在薄膜镀铝工序中，通过等离子体中自由电子、离子和活性基团的共同作用，对材料表面进行刻蚀，薄膜表面分子产生链断裂和链交联，在薄膜表面产生极性功能团，同时降低聚合物薄膜表面吸附的湿气、有机污染物和低分子量物质，提高镀铝复合牢度。

介质阻挡放电（DBD）是产生低温等离子体的技术之一，其主要优点在于可在常压气体中产生非平衡态等离子，适合大规模的工业化生产，利用DBD 等离子体对进行表面改性的应用越来越广泛[2]。

本文对双向拉伸聚酯（BOPET）薄膜行DBD 等离子预处理后进行真空镀铝，并对镀铝膜铝层附着力性能进行研究。

一、样品生产与制备

1.BOPET 薄膜制备

薄膜配方采用仪征化纤FG620 大有光聚酯切片和FG610 母料，陶氏化学马来酸酐接枝POE 和杜邦的共聚Co-PET，具体配方见表1。

表1 BOPET 镀铝基膜配方

利用布鲁克纳公司的幅宽8 m、速度350 m/min 的聚酯双向拉伸生产线制备BOPET 薄膜并对功能面进行电晕处理，制成12 μm 的BOPET 镀铝基膜。

2.薄膜DBD 等离子预处理

采用自制的开放平板式DBD 等离子处理系统，对制得的BOPET 镀铝基膜进行等离子预处理，放电氛围气体是N2。图1 是DBD 等离子处理系统示意图。

图1 DBD 等离子处理系统示意图

DBD 等离子放电系统无需真空，电源简单，非常适合聚合物接枝和改性，其具体工作参数见表2。

表2 DBD 等离子处理系统工作参数

3.镀铝膜制备

采用德国莱宝真空镀铝机常规工艺进行真空镀铝，分别对预处理后的BOPET 薄膜和未经预处理的BOPET 薄膜进行真空镀铝，制成镀铝膜。

二、测试部分

1.样品老化处理

将制得的2 种BOPET 镀铝膜样品置于可程式恒温恒湿老化试验箱进行老化试验，在温度为40 ℃、相对湿度为80%的条件下处理48h，老化处理结束后将样品置于23 ℃、相对湿度50%的标准环境下进行试验状态调节。

2.镀铝层附着力检测

分别在老化处理后的两种镀铝膜镀铝面沿纵向涂覆20μm EAA 热熔胶层，然后将镀铝膜复合到厚度为1 mm的铝箔上，沿涂覆方向制成长200 mm、宽15 mm 的样条，在拉力机上测试镀铝层附着力。按GB/T 8808—1988 的规定进行测试，夹具间距50 mm，试验速度为300 mm/min±50 mm/min，记录剥离力大小及镀铝层剥离面积。附着力测试样条结构如图2 所示，剥离力测试结果见表3。

表3 BOPET 镀铝膜镀铝层剥离强度

图2 附着力测试样条结构示意图

3.XPS 测试分析

仪器设备：X 射线光电子能谱仪，厂家为德州仪器，型号为XPS82480MOP。

对等离子体预处理过的BOPET 镀铝膜进行XPS 测试，结果如图3 所示。对照XPS 标准谱图手册和数据库分析，Al-C 特征峰比较明显，表明BOPET 薄膜表面存在PET-Al 的鳌合物。

图3 XPS 能谱图

三、试验结果分析

（1）经等离子体处理的BOPET 镀铝膜，镀铝层与基膜之间的结合更加牢固，镀铝层的附着力大大提高。

（2）BOPET 薄膜经等离子体处理后，通过等离子体中自由电子、离子和活性基团的共同作用，对薄膜表面进行刻蚀、薄膜表面分子产生链断裂和链交联，在薄膜表面产生极性功能团，增加了薄膜与Al 反应的位点，形成了Al-C 共价键，在BOPET 薄膜界面形成了PET-Al 的鳌合物，增强了蒸镀铝的附着力。