聚丙烯流延膜性能及专用料开发现状

王平

（浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316212）

聚丙烯流延膜（Cast polypropylene film）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。CPP 薄膜具有良好的阻隔性、印刷和复合适应性，且耐蒸煮，常用于医药、化妆品及含油食品等的外包装。CPP 薄膜经过镀铝工艺加工后，可以制成镀铝级CPP 薄膜（VMCPP），在遮光性、抗紫外线、防水、阻氧等性能方面进一步提升，从而更好地延长内包装物的保质期[1-2]。

聚丙烯流延膜国外生产厂家主要有日本住友、韩国晓星、巴塞尔公司等[3]。我国生产起步于80 年代，经过多年的发展，目前已基本达到国产化，仅进口少量高端产品，各大企业均已有能力生产聚丙烯树脂专用料，但高端功能性薄膜如三元共聚聚丙烯、高温蒸煮聚丙烯等生产厂家仅有部分厂家生产，如上海石化、燕山石化、茂名石化和独山子石化等。

1 流延聚丙烯薄膜分类及性能要求

聚丙烯流延薄膜按照用途划分主要有通用级CPP 薄膜、镀铝级CPP 薄膜、普通蒸煮级CPP 薄膜（用于温度121 ℃、时间40 min 蒸煮），高温蒸煮级CPP 薄膜（用于温度135 ℃、时间30 min 蒸煮），还包括特殊功能性薄膜，如防雾膜、抗静电膜、标签膜、胶带膜、可降解CPP 膜、抗菌CPP 膜等。

影响流延聚丙烯薄膜性能（包括物理机械性能和卫生性能）的主要因素有原料组成，聚丙烯专用料分子量分布，熔融性能，薄膜挤出工艺，添加助剂等。由于流延聚丙烯薄膜多用于食品包装，其产品质量安全尤为重要。我国对流延聚丙烯薄膜制定了国家标准GB/T 27740—2011《流延聚丙烯（CPP）薄膜》，用于规范产品性能质量要求[4]。影响流延薄膜性能的主要因素如下：

1.1 重均分子量和分子量分布

重均分子量和分子量分布是流延聚丙烯膜的重要指标，决定了薄膜的力学性能，加工性能，热封强度等等，重均分子量高，熔融指数高，薄膜拉伸强度和热封强度相应提高，但对薄膜的加工性能不利。分子量分布影响了聚丙烯流延膜的诸多性能，分子量分布宽，低分子量多，易于产品加工成型。因此重均分子量和分子量分布应根据具体应用场景做出调整[5]。

1.2 共聚组成

共聚聚丙烯中乙烯的加入会破坏聚丙烯的序列结构，使等规指数和结晶度降低，表观上影响热性能，光学性能和力学性能。随着乙烯加入量增加，膜透明度增加，冲击强度提高，刚性降低，熔融温度降低，但生产难度加大，生产成本提高。因此共聚乙烯含量需适宜。

1.3 熔融指数

熔融指数是衡量聚丙烯料流动性的指标，熔融指数高意味着加工性能好，但过高会造成流延膜韧性差，断裂伸长率低，熔融指数过低则成膜性能差，流延膜成型时需提高挤出机温度，从而造成膜黄色指数偏高。另外，聚丙烯料需要保持熔融指数稳定，不稳定的熔融指数会造成膜厚度不均一，生产波动较大[6]。

1.4 添加剂

通过在聚丙烯中加入添加剂，如弹性体、聚乙烯和其他助剂改变聚丙烯分子的聚集态结构，来改变聚丙烯性能。丙烯基弹性体加入聚丙烯粉料可在保持原热封强度的前提下降低热封温度5 ℃。弹性体POE 和PBE 作为添加剂可改善聚丙烯的低温力学性能。高密度聚乙烯添加后，聚丙烯流延膜的起始热封温度随聚乙烯加入量的增加而降低。爽滑剂可改善聚丙烯与设备间摩擦力，提高加工性能和表面光泽度。抗粘连剂在聚丙烯薄膜表面形成微小粗糙面，防止薄膜间粘连。还有抗静电剂、除酸剂、光稳定剂等等添加助剂[5，7]，聚丙烯流延膜专用料的基本性能见表1。

表1 聚丙烯流延膜专用料的基本性能Tab.1 Basic properties of cast film polypropylene special materials

2 流延聚丙烯薄膜对专用料的要求

流延聚丙烯薄膜专用料指标随产品用途和加工工艺不同而不同。流延膜分为单层共挤、三层共挤和五层共挤膜，三层共挤流延膜的三层结构在材料选择上范围宽，可分别选择满足各自性能要求的原料，是目前市场主流流延薄膜，一般分为热封层、支撑层和印刷层[8]。

热封层需要具备良好的热封性能，除了滑爽性、抗粘连性、析出物量小、挥发分小外，还要求材料的热熔强度高，热封温度宽，原料多使用二元和三元无规共聚物，用量约占总膜量的15%～ 20%，MFR（10 min）一般为6～ 12 g。

支撑层是薄膜芯层，在薄膜中起到支撑作用，能够增加薄膜的挺性，同时降低成本。薄膜支撑层原料多采用均聚聚丙烯，因其具有优良的刚性，透明性和相对低的价格，用量占薄膜总量的60%～ 70%，要求MFR（10 min）为6～ 10 g。

电晕层是薄膜外层，需要进行印刷和金属化处理，因此聚丙烯专用料生产不能使用普通的聚丙烯助剂体系，避免助剂析出影响电晕层表面张力和光泽度。对电晕层原料的要求是：适度的表面张力，抗粘连性，还要严格控制低分子含量，一般采用聚丙烯二元共聚物，用量占总量的15%～ 20%，MFR（10 min）为6～ 12 g[9-10]。

3 国内聚丙烯流延膜专用料开发状况

聚丙烯流延膜专用料包括均聚物、二元共聚物和三元共聚物三类。目前国内生产的CPP 专用料以均聚产品为主，主要用在流延膜芯层。均聚物产品具有热变形温度高、刚性较高和透明性好的优点，如茂名石化的CP800M，中海壳牌的HP510M，燕山石化的C1608，上海石化的FC801等。

二元共聚物乙烯含量一般为4%～ 9%，具有良好的热封性能和合适的熔点、软化点、韧性、透明度和冲击强度，一般用作三层共挤CPP 膜的热封层。但二元共聚物热封温度较高（133～ 140 ℃），不适合高速包装生产线的要求。二元共聚热封层料主要有上海石化生产的F800E，燕山石化的C4608，独山子石化的DY-W0725，中韩石化（武汉）的FCP-80等。

三元无规共聚聚丙烯是流延膜聚丙烯的高端产品，近年来国内各大企业相继研发生产出性能优异的专用料。三元聚丙烯是由丙烯、乙烯、丁烯-1 三种组分在催化剂作用下，在聚合反应器中共同聚合形成的多相共聚物。在聚丙烯分子链上引入乙烯和丁烯-1，破坏了分子链的规整性，从而影响了树脂的结晶性能，降低了聚丙烯的结晶度，作为共挤薄膜的热封层，具有独特的优势，其热封强度高，热封的起始温度低（100～ 115 ℃），并具有较宽的热封窗口，良好的耐蒸煮性能，良好的低温冲击性能，且很少出现起霜和发雾现象。

我国进口的三元共聚聚丙烯专用料主要用于镀铝层以及热封层，还用于包装各类熟食，耐热140 ℃以上的高温蒸煮膜，进口料来源企业和牌号见表2。

表2 部分进口三元共聚聚丙烯专用料牌号及产品情况Tab.2 Brands and products of imported ternary copolymer polypropylene special materials

上海石化采用国产双环管工艺和DQ 催化剂生产三元聚丙烯。燕山石化2010 年在气相聚丙烯装置上推出流延膜工业化产品C5908、C5608，经过不断的生产聚合调控优化，燕山石化产品升级开发出新牌号复合热封膜FC08E 和镀铝热封膜VM08E，解决了加工过程中薄膜发软出现压痕、小分子析出物多、热封不稳定等问题，并且起始热封温度降低至106 ℃。2017 年以来独山子石化和兰州石化也开始推出三元共聚聚丙烯产品用于流延膜。目前国内主要三元共聚聚丙烯专用料牌号及生产企业见表3。

表3 部分国内三元共聚聚丙烯专用料牌号及生产企业Tab.3 Brands and production enterprises of ternary copolymer polypropylene special materials in China

上海石化和燕山石化生产的三元流延膜用聚丙烯共聚产品主要技术指标见表4。

表4 上海石化和燕山石化生产的三元流延膜用聚丙烯共聚产品技术指标Tab.4 Technical indicators of polypropylene copolymer products for ternary casting film

4 总结

近些年国内流延聚丙烯膜产业链不断完善，我国聚丙烯流延膜产能在2019 年达到125 万吨。预计未来聚丙烯流延膜薄膜应用需求将继续增加，到2025 年市场规模可达158 亿元。

近些年国内聚丙烯流延膜产能不断增加，质量持续提升，一些厂家生产流延膜产品质量基本达到进口料水平，但对薄膜及专用料微观结构的认识仍需深入，总体性能稳定性尚需提高。三元共聚聚丙烯流延膜专用料因其优良的性能得到越来越广泛的应用，国内企业开发差异性、专业化的流延膜专用料将成为竞争中的制胜法宝。除此之外，流延薄膜也被应用到新能源领域，锂离子电池包装膜和隔膜的开发布局日趋激烈。总之，我国流延膜发展前景广阔。