BOPP专用料提档瞄准五大方向
■ 石油化工研究院 张丽洋 陈商涛 中国石油海外审计中心 赵志清
BOPP薄膜强度高、阻气性好、印刷性能和抗撕裂性能好，被广泛应用于食品包装、医用包装、工业包装、烟草包装、电工膜、锂电池隔膜等领域。目前国内BOPP企业聚焦研发和生产高端功能膜，如：高介电常数的电工膜、高光亮烟膜、镀铝膜、锂电池隔膜等，以优化产业结构，提高企业竞争力。同时，为降低成本，企业逐渐改用国产BOPP专用料，专用料厂和薄膜厂家联手为专用料的发展提供了强大动力，也为其应用领域的深度调整指明了方向。
国产专用料性能待提升
BOPP薄膜是PP的重要下游产品，不仅消化PP中的BOPP专用料，也能消化部分通用拉丝料，国内BOPP对PP的需求量占PP总产量的20%左右，目前几乎所有的连续法PP装置都在开发生产BOPP专用料，但多为低端产品，高品质、高档次BOPP专用料较少。
目前BOPP专用料有均聚和无规共聚两大类。均聚分子链规整度高，因此材料的结晶度高，强度好；无规共聚的结晶度和熔点略低，成膜率高，透明性好。同时根据等规度、分子量分布、共聚单体种类、共聚单体含量等性能被细分为各种特定的BOPP膜专用料。
专用料的性能是影响BOPP薄膜质量的关键因素。要实现各种BOPP薄膜的特性，首先要建立使用性能（如拉伸速率、挺度、鱼眼数目、透明性、成膜率等）与BOPP专用料聚合物微观结构的关系（包括分子量及其分布、乙烯含量、等规度、结晶度及结晶速率、流变加工性能、灰分等）；其次，待明确适用的结构后，需建立PP生产工艺（如催化体系、加氢量、温度、助剂体系等）与产出BOPP专用料微观结构的关系。
高端应用的开发前景
——高速膜专用料：
BOPP薄膜生产过程中的一个重要指标是拉伸速度，生产速度快、幅面宽，可有效降低生产成本。2000年前后，国产专用料多用于中低速薄膜，等规度95%~96%，灰分不超过200ppm。目前大型生产设备可做到幅宽10m，生产线速度500m/min。要实现高速生产就要求BOPP专用料具有良好的成膜稳定性，因此高速膜专用料多选用分子量分布为宽峰或双峰的无规共聚PP，并且共聚单体分布较为均匀，树脂的清洁度较高。
进口高速BOPP专用料的主要牌号有Basell公司的S28C、韩国大林公司的HP425J、新加坡TPC公司的FS3011、比利时Solvay公司的KS409等。2002年7月上海石化在国家973项目的支持下，开发出了新产品F280S，薄膜厚度18?滋m加工速度350m～400m/min。该产品迅速实现放量销售，打破了国外公司产品一统天下的局面，取得了较好的经济和社会效益。继上海石化后，中石化、中石油多家聚烯烃生产厂家，相继推出了高速BOPP专用料，如广西石化、抚顺石化的L5D98，扬子石化YF3003、中原石化PPH-F03D等。2005年上海石化又对F280S进行了重大工艺调整，进一步提高了产品性能，实现超高速生产，被德国Bnukner公司推荐为该公司设备的第7种认可使用料。
但大部分国产专用料与进口树脂相比，熔体质量流动速率（MFR）低、等规度高、结晶度高，加工中塑化均匀性、熔体流动平稳性较差，膜卷颜色深，膜表面有粘感，生产较薄膜时拉伸速度较慢。此外，国产树脂的杂质较多，灰分含量偏高，不仅容易引起熔体流动压力波动，而且使更换设备过滤网的频率增加。
——烟膜专用料
烟膜要求技术含量较高，需同时具备优异的热封性能、高阻隔性能、高光泽度、低雾度、良好的挺度、包装平整度、良好的抗静电性能和优异的热封性能。目前单一的BOPP薄膜很难兼顾多种性能，所以采用多层复合结构，如三层复合膜，A/B/A或A/B/C结构，来实现优异的综合性能。
烟膜用BOPP专用树脂分为均聚和共聚两大类。均聚料主要用于三层复合烟膜的芯层，芯层占烟膜总质量的80%，进口专用料有ExxonMobil化学公司的PP4152F2HE和PP4352F2；国产专用料有茂名石化的F300M、长盛的HHP-035、上海石化的F280T、独山子石化的F1003B、兰州石化的T38FY等。而三层复合烟膜的上下表层根据卷烟厂家的要求不同，可为防伪信息层、印刷层或热封层，专用料一般为PP的二元共聚物、三元共聚物、烯烃共聚物或其他聚合物。
二元共聚物中，丙烯-丁烯无规共聚物与丙烯-乙烯无规共聚物相比，突出的特点是透明性、刚性、表面非粘着性这三种性能可达到较好的平衡。北京化工研究院开发了一种含有丙烯-丁烯-1无规共聚物的PP组合物，其可溶物含量低、成膜加工性能好，由其制备的BOPP烟膜在保持挺度的同时，具有更好的透明性。
丙烯、乙烯、丁烯三元共聚是较好的热封层树脂，如Solvay公司的KS309、Montell公司的EP5C37F、EP3C37F等。也有公司采用丙烯-高级烯烃（1-己烯、1-辛烯）无规共聚物，来实现较好的薄膜热封性。较新的技术是使用聚偏二氯乙烯（PVDC）涂敷级烟用薄膜，取代BOPP烟膜。该薄膜是在普通的BOPP薄膜正、反面各涂敷2～3g/m2的PVDC乳胶（固体含量50%），从而大大改善了原BOPP烟膜的热封性能，具有极佳的低温热封性，其热封温度为107℃～140℃，且上机包装过程中的摩擦系数仅为0.3，不会产生静电问题。薄膜的比重约为1g/cm3，闪光、透明性能仍然极佳，薄膜的雾度1.5%以下，光泽度达到90%以上，更主要的是具有高阻气、防潮性能。
将香烟品牌和防伪标识印刷在烟盒包装膜上是对BOPP烟膜性能要求的一个最大的转变。要获得理想的印刷烟膜基材，就要解决基材尺寸稳定性与热收缩性的矛盾，以及高滑爽性与电晕之间的矛盾。这需要在选用合适的BOPP专用料基础上，通过后加工工艺和塑料配方来实现。
——锂电池隔膜专用料
锂电池隔膜的结构及理化性质对整体电池性能的发挥起着重要作用。目前国内外市场化的锂电池隔膜主要是湿法聚乙烯隔膜、干法PP隔膜以及以隔膜或无纺布为基材的涂布隔膜。干法锂电池隔膜的生产工艺可细分为单向拉伸和双向拉伸工艺。干法双向拉伸工艺是中科院化学研究所开发的具有自主知识产权的工艺。该工艺通过在PP中加入成核剂，利用PP不同相态间密度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔。目前国内干法制备锂电池隔膜多采用单层双向拉伸的方法，主流材料是BOPP锂电池隔膜专用料。
BOPP锂电池隔膜专用料需采用活性大于104gPP/gCAT的高活性催化剂来生产，要求等规度97%~98%，灰分不大于30ppm，以保证隔膜的力学性能、耐热性和清洁度。国外知名的锂电池隔膜生产厂家如：美国Celgard、日本旭化成、日本东燃、日本宇部（UBE）等，都有自己的专用料。埃克森美孚化工为东燃化学生产了特殊定制隔膜专用料，产出的隔膜能有效提高锂电池安全性及可靠性。国际化工巨头利安德巴塞尔（Lyondellbasell）的锂电池隔膜专用料已被成功引入中国，其中适用于干法工艺PP有E4462。
国内石化企业对锂电池隔膜专用料的研发、生产至今已有近10年的历史。2010年8月，扬子石化公司自主研发的PP专用料PPH-F02-H成功实现了工业化生产。2011年4月，中石油兰州石化公司也成功实现锂电池隔膜专用料L402的生产。2012年7月，洛阳石化PP公司对自行研发的锂电池隔膜专用料F301L进行了试生产，产品主要技术性能指标均达到用户需求。2012年9月，北方华锦由PPF401牌号改进的锂电隔膜料，通过了锂电隔膜的生产和应用性能测试。2016年独山子石化试生产出锂电池隔膜料T38F。但目前使用国产专用料生产的锂电池隔膜在微孔均匀性、力学强度、闭孔特性等方面仍待改观。
——电容膜专用料
电容器用BOPP薄膜是电容器的核心介质，使电容器具有电性能优良、可靠性好、耐高温、容量范围宽、体积小、自愈性好和寿命长等特点，是薄膜电容器最主要原材料。国内电容器用电容薄膜制造起步于20世纪80年代。经过30多年的发展，目前已形成12家企业30多条生产线的竞争格局，产品质量和技术研发能力都大幅度提高，在满足国内高端市场对技术品质需求的同时已经开始批量出口国外。
目前电容膜最薄可达2.8?滋m，最低的横向收缩几乎为零，耐热性能也要求较高。另外因“击穿强度”的特殊需要，电容膜洁净度（金属元素含量）要求很高，因此要求所用的PP专用料成膜性好、耐热、灰分小于20ppm。
国内电容膜专用料主要依靠进口，主要供应商为北欧化工、大韩油化、亚洲住友、日本三菱等。近年来，上海石化、中原石化在锂电池隔膜专用料的基础上，加快了BOPP电容膜专用料等聚烯烃新产品的研发步伐，并取得了突破性的进展。
——镀铝膜专用料
镀铝膜是采用特殊工艺在塑料薄膜表面镀上一层极薄的金属铝而形成的一种复合软包装材料，其中最常用的加工方法当数真空蒸镀铝法，就是在高真空状态下通过高温将金属铝熔化蒸发，使铝的蒸汽沉淀堆积到塑料薄膜表面上，从而使塑料薄膜表面具有金属光泽。由于它既具有塑料薄膜的特性，又具有金属的特性，是一种价廉美观、性能优良、实用性强的包装材料。而BOPP在蒸镀前需对薄膜表面进行电晕或涂布黏合层处理，使其表面张力达到38-42达因/厘米或具有良好的粘合性。
目前市场上典型的镀铝基膜多为五层复合结构，表层A/夹层1/芯层B/夹层2/表层C。表层一般为二元共聚PP、三元共聚PP或其它聚合物，而芯层和夹层为均聚PP。均聚PP光泽度高，但铝粘附强度没有三元共聚PP和二元共聚PP好；而三元共聚PP与二元共聚相比，具有低热封温度、高透明性，以及优异的抗粘连性。表层一面为热封层，一面为镀铝层。镀铝层要求聚合物纯度高、灰分低、硬度大、二甲苯可溶物少、低析出物，以保证镀铝膜低雾度、高透光率、高挺度，以及真空下良好铝粘合性。
Montell公司推出的EP3C39F和EP3C37F具有高透明性和光泽，特别适合作镀金属膜使用。2012年上海石化自主开发的三元无规共聚PP镀铝膜专用料F560EPS实现量产，F560EPS为乙烯-1-丁烯-丙烯共聚物，乙烯含量≥3.0wt%，丁烯含量≥5.0wt%。另外，上海石化均聚料F280B可用作镀铝膜芯层专用料[22-24]。
目前BOPP镀铝膜因镀铝牢度差，所以较其他材料的镀铝膜市场占有率低。但BOPP镀铝膜成本低、阻隔性能优异，再加上BOPP薄膜应用广泛，印刷技术比较成熟，仍具有无法取代的优势。如果从专用料的性能上提升镀铝牢度，那将会大大提升BOPP镀铝膜的竞争优势。
近年来，我国BOPP专用料发展迅速，但与国外仍存在差距。高挺括烟膜、电容膜专用料仍被进口产品所垄断；丙烯-高级α烯烃共聚的无规共聚PP、三元共聚PP等高端BOPP薄膜专用料仍与进口产品存在差距；产品质量、产品的生产稳定性都有待提高。BOPP专用料生产企业需尽快提供产品档次，加快共聚产品及高端薄膜专用料的开发和生产，以满足市场需求。
表1 国内外主要的BOPP专用料
牌号 厂家 生产工艺 用途
T36F 齐鲁石化、九江石化、镇海炼化、大连石化、武汉凤凰 Spheripol-Ⅱ、Spheripol、国产液相本体法 中低速薄膜料
T38F 兰州石化、抚顺石化、天津联合化学、庆阳石化 Spheripol-Ⅱ、Spheripol、国产环管法
L5D98 抚顺石化、广西石化 Unipol 高速薄膜料
F280S 上海石化 第二代国产环管法
RC1601 巴塞尔 Spheripol-Ⅱ
HP521J 巴塞尔 Spheripol-Ⅱ 烟膜
FS3011E 住友 Sumitomo
521P Sabic Spherizone
L402 兰州石化 Spheripol-Ⅱ 锂电池隔膜专用料
PPH-F02H 扬子石化 Innovene
FA03 中原石化 Innovene
S801 大韩油化 淤浆工艺
S802 淤浆工艺
E4462 巴塞尔 Spheripol-Ⅱ
HC320BF 北欧化工 BorstarPP工艺 电工膜
HC318F
HC312F
5013L HPT-R 大韩油化 淤浆工艺
EP3C37F Montell公司 环管工艺 镀铝膜
EP3C39F 环管工艺