BOPP膜主要原料性能的探讨.

BOPP专用主料性能探讨及分析
张萍萍
摘要所说的BOPP薄膜,其全称是双向拉伸聚丙烯薄膜，是聚丙烯树脂通过挤出流延、纵横拉伸、受热定型等过程而制造出来的薄膜。

本文阐述了生产BOPP薄膜专用主料-聚丙烯树脂的各种主要性能及其测量方法，确定了原料的合格指标，并且分析了其性能对后续生产的影响。

关键词 BOPP 聚丙烯树脂（PP）性能等规度
前言 BOPP（双向拉伸聚丙烯）薄膜强度大，阻气性高，印刷性能和抗撕裂性好，是PP薄膜制品中消耗量最大的品种，应用也最广泛。

而我国BOPP薄膜虽然发展很快，但在规模、品种等方面与国外相比仍有一定差距。

如埃克森美孚公司BOPP薄膜的年产量超过200万吨，有近40个品种，应用领域广阔。

而国产BOPP薄膜品种单一，规模小，成本高，因此仍有相当数量的BOPP薄膜产品从国外进口。

近几年我国BOPP厂也推出了如BOPP彩印定位防伪型烟用包装膜、BOPP超低温热封型烟用条包膜、BOPP抗磨花型烟用包装膜等一些新产品，但是还需要加强产品的创新，逐渐缩小与国外产品的差距。

对此专业人士认为，除了加强管理、降低成本以及提高质量以外，还应要努力开发新产品，这就需要我们对BOPP专用主料-聚丙烯的性能有深入的研究。

一、聚丙烯树脂的主要性能及其测量方法
聚丙烯(polypropylene)是由丙烯单体经聚合作用而部分结晶的聚合物,英文缩写为PP。

其聚合方法有4种，即溶液法、溶剂淤浆法、液相本体法和气相法。

由于聚合方法的不同，所得到的聚丙烯树脂性能有差异。

据资料，聚丙烯最主要的两个性能是熔体质量流动速率和立体等规度。

1.熔体流动速率（MFR）——热塑性材料在一定的温度和压力下，熔体每10min 通过标准口模的质量，单位为g/10min.塑料熔体流动速率（MFR），以前又称为熔体流动指数（MFI）和熔融指数（MI）。

一般说来，我们在聚丙烯加工的时候，以MFR来表示它的流动性能，熔融指数是与聚合物的分子量相对应的，与聚合物的相对分子质量成反比而与粘度成反比。

MFR的测量一般由一台挤出式塑度仪完成。

其具体的操作方法参考GB/T 3682-2000,可以在方法A或者B中任选一种，选择方法B时，熔体的密度值为
0.7386g/cm3。

试验条件为M(温度：230℃，负荷：2.16kg)或P(温度：230℃，负荷：5.0kg)，试验前，应用氮气吹扫料筒5s-10s，氮气压力为0.05MPa。

2.立体规整度（等规度）——等规度(tacticity)指的是有规异构体(tacticity polymer)占有全部高分子的百分数。

在缩聚反应中，大分子结构中甲基基团的立体位置基本以等规体、无规体、间规体三种结构形式存在，其中，间规体的数量甚微，可
以忽略，而等规度即是描述有规异构所占比例的物理量。

这样，聚丙烯的性质主要取决于等规结构分子在均聚物中的百分数。

由于无规异构体的溶解度较强，故此聚丙烯分子可以被萃取，所以，其等规度我们可以用萃取法来测得。

3.分子量及分子量分布——化学式中各原子的相对原子质量的总和，就是相对分子质量（Relative molecular mass），而分子量分布则是用分子量分布系数来表示的，分子量分布表示聚合物的相对分子质量在其平均值周围扩展的程度。

分子量测定有端基分析法、溶液依数性法、渗透压法、气相渗透法、粘度法等许多方法，根据不同的分子量范围采用不同的方法。

而高聚物具有相同的化学组成，是由聚合度不等的同系物的混合物组成，所以高聚物的分子量只有统计的意义，用实验方法测定的分子量只是统计平均值，若要确切描述高聚物分子量，除了给出统计平均值外，还应给出试样的分子量分布，分子量分布是由计算而得出。

4.颗粒外观——据中华人民共和国石油化工行业标准(SHT1541-2006热塑性塑料颗粒外观)，我们所指的是再PP颗粒中黑粒、色粒、大粒、小粒、色皮粒、拖尾粒、絮状物、杂质等是否达到要求。

将1000g树脂粒料经试验用套筛筛出定义中的大粒、小粒。

在不少于10min的时间内，用镊子拣净1000g粒料中的各色粒子，并分类统计。

5.粉末灰分——衡量树脂中残留催化剂等物质含量的指标。

我们可以使聚丙烯颗粒经过 850 煅烧后，来测量它所所残留的无机物灰分含量。

6.结晶度——用聚合物中结晶部分的质量占总质量的百分比来表示。

据现在的研究来看，我们一般通过衍射仪测试的数据来进行定性的分析，之后我们可以直接得到结晶度的数值。

7.拉伸强度——拉伸强度(tensile strength)是指在特定温度和湿度环境中，材料产生最大均匀塑性变形的应力。

用聚丙烯片材在拉伸机上在做断裂实验时的我们可以得到其具体的数值。

二、主要性能的指标及其对生产的影响
BOPP薄膜按性能和用途可分为许多类，但是，据上述内容来看，对BOPP薄膜专用料的性能我们一般有下列要求。

1.生产BOPP薄膜要用高分子量的PP做原料，一般来说，普通膜要求熔体流动指数值为2～3克/10分钟，电容膜熔体流动指数要求在3～4克/10分钟。

由于熔融指数和均聚物的分子量有一定的对应关系,因此熔融指数越小,对应的均聚物的分子量越大,则其耐热性能越好 ,我们在较高的横拉温度加工时也不会破膜，但是，我们需但要注意的是熔融指数也不是越小越好 ,因为较小熔融指数的均聚物的流动性稍差 ,薄膜的厚度可能会变差 ,特别是膜边厚度比较难控制。

膜边厚度对接触收卷非常关键 ,直接影响到成品的收卷质量。

且熔融指数对薄膜的雾
度也有一定的影响，熔融指数越大 ,雾度越小,，所以根据具体的膜，我们要选用合适的MFR。

2.为了保证原料的成膜率，必须选结晶度较低的PP做原料，为此PP树脂的等规度要控制在95%～96.15%，据经验来看，好的专用料的等规度应控制在96.5%—97.5%。

据研究，等规度越高，结晶度越大，结晶速度会越快；等规度增加，产品的表面硬度会增大；等规度增加时，薄膜的屈服强度会明显增大；等规度较高时，维卡软化点和热变性温度较高；等规度高，成膜性差，但薄膜挺阔性好。

3.生产薄膜用的聚丙烯其数均分子量8500左右最佳，分子量分布系数在
4.0-4.5左右为好。

分子量增大时，薄膜的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度都增大，而薄膜的透明性光泽度和表面硬度均下降。

BOPP专用料分子量分布宽，能减轻挤出流延
的缩幅现象，挤出熔体压力低，对大相对分子质量也起到增塑作用，使高聚物的柔韧性增大，成膜性有所提高，易加工，但分子量分布太宽会导致薄膜的弹性模量偏低 ,降低薄膜的使用性能；相对分子质量分布系数愈窄，薄膜的拉伸强度愈高，加工工艺条件愈严格，所以在一定范围内，适当地加宽相对分子质量分布对生产有利。

4. 关于颗粒外观的，BOPP级聚丙烯的清洁度最好控制在5个/公斤以内。

清洁度高，影响薄膜的表观性能和成膜性，容易在薄膜上形成鱼眼等。

为了减少鱼眼，除了在BOPP薄膜生产中严格控制指标外，更重要的是要严格控制生产BOPP薄膜专用料的工艺参数，以免产生较多的凝胶粒子。

BOPP薄膜合格产品要求鱼眼012～017毫米的粒子应少于300个/平方米， 017 ～115 毫米的粒子应少于5个/平方米
5.BOPP薄膜中含金属离子杂质越少，其电绝缘性能越高，故须选用灰分含量很低的PP做原料。

对于电容膜的原料，灰分含量应小于50ppm，最好在35ppm以下；生产普通膜和共挤出膜的BOPP原料，灰分含量一般应小于200ppm，最好在150ppm以下。

低的灰分可以提高加工过程的稳定性 ,减少破膜 ,改善薄膜的外观 ,延长滤网的更换周期 ,因此必须加强粒料的包装、贮存以及运输防护 ,减少灰分的产生。

6. 衡量结晶度，我们是通过等规度的标准来看的。

等规度越大，结晶度越大；相对分子质量越大，分子链扩散越难，结晶度越小，导致聚丙烯薄膜存放一段时间后雾度增加，产品变脆；结晶度高时，薄膜弹性模量、屈服拉伸、应力和硬度均增高。

7.BOPP薄膜的机械强度要求高，因而对其原料也有相应要求。

通常规定， PP均聚物的拉伸强度应大于32MPa，弯曲模量应大于140MPa，悬臂梁冲击强度应大于42焦耳/米。

对于无规共聚物，其拉伸强度应大于30MPa，弯曲模量大于
140MPa，悬臂梁冲击强度大于30焦耳/米。

拉伸强度低，薄膜在使用过程中容易断裂。

三、本公司主要使用原料概述
本公司生产的产品主要有BOPP转移（消光）膜、BOPP预涂基膜、BOPP防雾膜、BOPP镭射镀铝膜、BOPP镭射透明膜、BOPP镭射转移膜、BOPP有胶膜、双面热封镀铝基膜、BOPP镀铝基膜、BOPP覆纸膜等等，规格据种类不同在
10μ—60μ的范围内，所有这些产品广泛的应用于食品、医药、服装、文教卫生、日用工业品包装。

生产膜最主要的原料主要有上海石化塑料部提供，其中比较重要的是F280S、F280Z、F280S0、F280M以及现在的新型产品F280B,各种不同牌号的产品均有其特殊的性能，适合生产不同的膜。

所开发的F280S和F280SO系列产品，具有高速拉膜稳定性好、产品光学性能好等特点；F280Z具有高速拉膜稳定性好、可溶物少、挺度和光学性能综合最优等特点，用于表层还有析出物少、极少有粘辊物析出的优势；F280M具有高速拉膜稳定性好、制品挺度指标高等优点，有利于用户制品的减薄。

F280M的析出物极少，有利于进一步开发其在金属化膜领域的应用。

其中，我公司最主要使用的是F280S，它采用液相丙烯本体聚合，制得的本色圆柱状颗粒。

产品具有强度好，耐磨损，抗冲击等性能，具有良好的耐应力开裂，优异的化学稳定性及绝缘性，并有较好的耐热性，连续使用温度为120℃，在无负荷情况下最高可达150℃，适用于各种双向拉伸膜的生产。

目前，新开发的F280B具有薄膜的拉伸强度、弹性模量明显增加，冲击强度提高，耐寒、耐热性提高，光学性能提高增加幅宽，减薄厚度、提高薄膜表面质量等性能，适用于生产低雾度、高透光率、高挺度、低可溶物的高透膜、雷
射膜、超薄膜、低热封膜（芯层）等。

结论
BOPP专用料的性能对生产出膜的质量影响很大，所以，合适的专用料对于生产出高质量的薄膜非常关键。

因此，选料不仅是工艺中的第一个步骤同时也是最重要的一个步骤之一。

在生产各种种类的膜时，我们应该结合实际考虑吗尽量扬长避短，选用对生产较为有利的原料，这样，在降低生产工艺上的难度的同时我们可以得到质量更好的薄膜。

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