薄膜粘連，開口劑，爽滑劑，原理

一、前言
通用合成樹脂PE、PP以其卓越的安全性和優(yōu)良成膜加工性，被廣泛用于塑料薄膜及其包裝袋的制取。由于真空大氣壓力的存在，聚合物分子鏈段的蠕動性，極性基團的相互吸附性等原因，薄膜及其制袋都有粘在一起的傾向。薄膜層之間的粘附現(xiàn)象稱為粘連，避免和減輕粘連現(xiàn)象我們稱之為“抗粘”。吹塑薄膜加工和使用歷史上，人們習慣將降低薄膜表面摩擦系數(shù)的爽滑改性劑和后來采用的增加薄膜表面粗糙度以獲取薄膜開口容易的防粘改性劑，都稱之為開口劑，二者在薄膜開口改性目的層面上，是殊途同歸。

二、薄膜粘連的機理

對薄膜粘連的原因我們從機理側重不同的角度，可以分為：第一類，聚合物中低分子量碎片在薄膜表面會形成粘附層，造成粘連；第二類，薄膜閉合后膜間形成真空密合狀態(tài)，不易分開；第三類，電暈處理帶來的薄膜表面分子鏈上極性基團與另一面薄膜表面的分子鏈以及其上的極性基團之間的氫鍵吸附，加上分子鏈間靠近距離足夠小的時候產(chǎn)生的范德華引力吸附，這是造成薄膜粘連的主要原因。
干凈的被壓實了的塑料袋很難打開；在加工過程中，薄膜也容易粘附在設備上。為避免使用和后續(xù)加工上的不便，前者如塑料袋打開裝入內(nèi)容物，后者如薄膜卷放卷為了完成后續(xù)的印刷、涂布、復合、鍍鋁等二次加工，都需要在塑料膜中加入適當?shù)闹鷦?。這類助劑的稱呼有些不夠統(tǒng)一，爽滑劑，抗粘劑，防粘劑，開口劑，等等名稱都被用到。

三、開口劑，防粘劑，爽滑劑工作原理

合成二氧化硅，天然二氧化硅，其他礦物質(zhì)，沸石及一些有機物如芥酸酰胺和油酸酰胺等等，都具有幫助薄膜開口的作用。
無機材質(zhì)的開口劑，作用機理是：讓薄膜表面呈現(xiàn)微觀粗糙化，讓膜層之間相接觸時，在凹處保留空氣，膜間的凸起相接觸，頂起效應使得膜和膜之間不會成大面積的完全相貼接觸，膜間空氣聯(lián)通氣隙的存在，使得薄膜不論是從垂直面揭開還是平行面相對移動（滑動）都變得容易。這類開口劑更準確的說應該叫做抗粘劑或者防粘劑。
芥酸酰胺和油酸酰胺是低分子極性有機物，其作用機理大致是：和聚合物的相容性有，但是有限，混合在聚合物中后會遷移至聚合物薄膜的表面，形成潤滑層，從而起到隔離臨近的薄膜層的作用。芥酸酰胺和油酸酰胺小分子或者他們的團聚體在聚合物材料如膜材的表面起到良好的潤滑作用，降低了相對運動時的摩擦系數(shù)，所以它們又被稱為爽滑劑。

四、不同開口劑的效果
由于作用機理不同，爽滑劑和防粘劑對摩擦系數(shù)的影響是不一樣的。爽滑劑會顯著降低薄膜之間的COF。而防粘劑會形成粗糙的薄膜表面，在起到開口作用的同時也起到一定的爽滑作用。但是，當抗粘劑粒徑過大，或者粒徑分布過寬，添加量過大時，有時也會起到增大摩擦系數(shù)的相反效果。
在流延加工中，抗粘劑的起效，比在雙向拉伸成型和吹膜成型中來得要弱一些，這主要是因為樹脂在粘彈態(tài)和彈性態(tài)中聚合物分子鏈段發(fā)生延伸。無機微?；蛘咂渌拐匙饔玫奈⒘Ｔ诔赡ぜ庸ぶ幸话悴粫l(fā)生物理和化學上的變化，但是微粒周邊的樹脂在吹塑尤其是雙向拉伸成型工藝下變形更加巨大，聚合物平面成型目的表面起伏程度加深，所以后兩種成型工藝出來的薄膜開口性能更加顯著。
這里需要指出，抗粘劑是微米級的粒子，而芥酸酰胺和油酸酰胺，分子量是較低，分子尺寸更是渺小，是微米級的千分之幾。如果酰胺分子在薄膜表面特別多，會發(fā)生富聚成團，團粒尺寸大到肉眼可見的級別時，就會影響光線的穿透，這種現(xiàn)象稱之為起霜。但是，這樣的富聚團粒也起到了表面凸起的作用，此時它的作用機理就變得和防粘劑一樣，尤其是在低溫環(huán)境下。高溫環(huán)境導致爽滑劑軟化是薄膜生產(chǎn)和使用者不愿意見到的現(xiàn)象。

五、 常見的開口劑
5.1二氧化硅：二氧化硅分天然和合成兩種。天然二氧化硅中最常見的成分是石英，碳酸鈣和粘黏土類礦物質(zhì)。合成二氧化硅作為一種合成產(chǎn)品，孔體積和粒子尺寸可以進行精確調(diào)節(jié)，它的防粘效果極佳，對其他添加劑的吸附低，對光學性能的影響也小，常用于對薄膜質(zhì)量要求較高的場合。但是和天然二氧化硅相比，合成二氧化硅的成本很高。
5.2滑石：滑石是一種水合硅酸鎂。
5.3沸石：沸石是晶狀的水合硅酸鹽。
5.4石灰石：主要成分是碳酸鈣，成本較低，在要求不高時使用。
5.5其他微粒（如：日本水澤JC-30、JC-50、JC-70），可以找專業(yè)的改性母料研發(fā)商了解。

六、常見的爽滑劑
芥酸酰胺和油酸酰胺：芥酸酰胺和油酸酰胺是最常用的兩種爽滑劑。一般來說，油酸酰胺遷移到表面的速度比芥酸酰胺快。但芥酸酰胺長期的摩擦系數(shù)比油酸酰胺低，而且比油酸酰胺的熱穩(wěn)定性好。

七、開口性的表征辦法及測試
7.1平行板測試
ASTM 3354《用平行板法測量塑料薄膜的粘附負荷的試驗方法》（Standard Test Method for Blocking Load ofPlastics Film by the Parallel Plate Method）規(guī)定了平行板法測量塑料薄膜的粘連負荷的方法。設備有多種類型，如達文特波裝置。專用分析平衡儀和凱那斯電動機設備等。不論采取何種測試設備，測量的原理都相同：將粘連的膜片放入膜測試儀的兩塊金屬板之間，仔細分開摸得邊緣，突出的邊緣固定在上下兩塊金屬板上，然后把兩塊板以規(guī)定的速度分開，記錄完全分開這兩層膜所需的力。
7.2拉伸強度測試
在國標GB/T 16276-1996《塑料薄膜粘連性試驗方法》（等同ASTM 1893）中，則是用一根桿逐漸分開兩層粘連的膜，測量分開兩層粘連膜單位寬度所需的平均力即為粘連力。這個實驗采用的是拉伸強度測試設備。
7.3 動態(tài)和靜態(tài)摩擦系數(shù)
測試塑料薄膜爽滑性能最常用的方法是國標GB/T 10006《塑料薄膜和薄片摩擦系數(shù)測試方法》（等同ASTM 1894）。摩擦系數(shù)（COF）是在表面上移動物體所需要的拉力和試樣上的壓力的比值。靜態(tài)COF，即起始COF，和表面之間彼此開始移動時所測得的力有關。動態(tài)COF，即滑移COF，則和維持運動所需要的力有關。
靜態(tài)COF值通常要比動態(tài)COF值高。較常用的是動態(tài)COF值。由于聚合物的粘滯特性，有時動摩擦系數(shù)也不低。

八、開口改性劑的新趨勢
薄膜功能化和使用條件的高效率發(fā)展，對開口劑提出了新的要求。
8.1物理性能的提升
要使防粘劑最大限度地發(fā)揮作用，必須使之分散均勻。如果分散不好，會在膜中出現(xiàn)凸起或者阻塞擠出機的過濾網(wǎng)。良好的分散性一方面來自加工工藝，另一方面來自防粘劑本身的物理性能。
a) 粒度
有研究表明，無機防粘劑的有效性主要取決于所用礦物的性質(zhì)和微粒尺寸。目前新研發(fā)的防粘劑具有較大的粒度選擇范圍，可以讓用戶根據(jù)膜的厚度和應用選擇適合自己的粒度。
b) 易添加的形態(tài)
顆粒呈圓形和體積密度相對較高的防粘劑，易于進料和分散。計量精準。
c) 其他性能，如比表面積，含水量，表面處理等

8.2良好的光學性能
防粘劑的粒子會影響塑料膜的光學性質(zhì)。防粘劑的不當添加會造成薄膜的透光率下降，霧度增加，給薄膜的應用帶來負面影響。如何尋找防粘性能和光學性能的平衡點，是母料商和薄膜商需要共同研究的重大問題。
8.3低健康危害

無機防粘劑，比如二氧化硅，會引起粉塵危害。晶體二氧化硅還被劃分為對人類有吸入致癌作用的物質(zhì)。酰胺類物質(zhì)，味道較大，影響消費者對膜產(chǎn)品的主觀感受。安全和健康問題被越來越廣泛地關注，越來越成為新的開口劑研發(fā)的動力。專業(yè)母料商更加容易綜合控制好這方面的危險。
8.4復配型開口母料
無機防粘劑和有機遷移型爽滑劑同時使用可以帶來協(xié)同效應。因此復配的產(chǎn)品也是薄膜開口性改良發(fā)展的性價比高的一個方向，者需要樹脂生產(chǎn)者，母料商，薄膜及其彩印復合包裝袋生產(chǎn)上多家合作及溝通。

總之，添加適當?shù)拈_口劑和爽滑劑對改善薄膜的開口性至關重要。同時，除了選擇合適的開口劑和爽滑劑及其母料以外，聚合物中分子鏈段的性能，薄膜表面電暈處理狀態(tài)，加工工藝，如冷卻溫度等，都是對薄膜開口性能的重要影響因素。薄膜制品加工、儲運氣溫和濕度條件，后續(xù)使用條件如復合膠水對爽滑劑的吸收等，也是解決薄膜和軟包裝袋子開口性需要一并考慮的因素。

摘自：網(wǎng)絡

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