茂金属聚乙烯薄膜：高功能包装首选
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茂金属聚乙烯
茂金属聚乙烯薄膜的特点
与普通的齐格勒-纳塔催化剂制得的LLDPE相比，mPE具有相对较窄的分子量分布以及较均匀的组成分布，因此所制得的薄膜强度高，纵横向强度均匀性好。
相比传统的齐格勒-纳塔催化剂，茂金属烯烃聚合工艺具有更高的实用性和可操作性。部分茂金属聚合物的性能甚至已经发展到特种工程塑料性能领域，并有逐渐替代普通聚烯烃材料的势头。
茂金属聚乙烯薄膜和传统聚乙烯薄膜的性能比较如表1所示。
表1 茂金属聚乙烯薄膜和传统聚乙烯薄膜的性能比较
mPE薄膜具有较低的熔点和明显的熔区，并且在韧性、透明度、热粘性、热封温度、低气味方面等明显优于传统聚乙烯。其成品也被广泛应用在食品包装和拉伸薄膜等产品中，尤其是在拉伸薄膜上有非常好的发展空间和前景。
发展现状
1991年美国埃克森（Exxon）公司首次实现了茂金属催化剂用于聚烯烃工业化生产，生产出第一批茂金属聚乙烯（mPE），其商品名是“Exact”。
随着茂金属催化技术的不断创新和发展，该技术被越来越广泛地应用于聚烯烃领域，目前国内外生产茂金属聚乙烯的厂家已有10余家，如美国埃克森美孚化工公司、美国陶氏化学公司、日本三井东亚公司、韩国大林公司和中国石油大庆石化公司等。
常用茂金属聚乙烯的商品牌号、熔融指数及密度如表2所示。
表2 常用茂金属聚乙烯的商品牌号、熔融指数及密度
选材与配方设计
在生产过程中，采用mPE/LLDPE共混挤出吹塑方法获得了性能优异的包装材料，降低了薄膜的综合成本，并使熔体粘度下降，传递给螺杆的扭矩减少，从而减轻驱动载荷，使大规模生产薄膜得以实现。
高性能包装膜的生产配比一般mPE为60%，LLDPE或者LDPE为40%时，其成本、生产工艺和性能达到较理想的状态。
生产工艺控制
1.生产工艺流程：mPE薄膜的生产工艺与普通聚乙烯薄膜工艺基本相同，但工艺条件控制有所区别。工艺流程大致如下：配料-搅拌-挤出-吹胀-冷却-电晕-牵引-收卷-检验-包装。
2.吹塑工艺控制：由于目前茂金属聚乙烯树脂价格高于普通聚乙烯树脂，为降低成本，采用mPE与通用级LLDPE或者LDPE树脂混合使用。当原料计量进入挤出机加料段时，树脂处于熔融阶段，粘度陡然增大，通过螺杆传递扭矩，驱动电动机电流上升。
如果控制不好会造成停机或者其他现象出现，机内物料的温度也随之上升，熔体出口模时造成牵引不平稳，出现破膜、断膜、膜泡不稳定，进而影响薄膜的幅宽和厚薄均匀性。
如果降温，则薄膜塑化不好、晶点多、透明度差，薄膜的力学性能下降，膜质较硬，且粗糙。与其他薄膜复合时出现局部收缩、脱层、热封效果差等一系列问题。
因而mPE吹塑工艺最好遵循：低-高-中-中温区挤出工艺的规律，从而使熔体塑化均匀，出料平稳，牵引，收卷正常。这样，在加料段应当保持低温，以确保送料及时和强大的推力;在压缩段应迅速升温，使树脂提前熔融，减少熔体因粘度增大而产生的超扭矩反应;熔体进入均化段应采用降温的办法，便于转移更多的热量积累，使物料处于平稳的粘流状态，保证熔体均衡通过滤网，形成稳定的管膜，杜绝熔体破裂现象，为后面的牵引、冷却打好基础。
冷却也是mPE薄膜加工中很重要的一环，由于mPE树脂熔体挤出温度比传统LLDPE高而结晶温度又比LLDPE低，及时转移熔体热量尤其重要。
应采用双层风环及时散热以满足工艺要求。适宜的吹胀比有助于膜泡冷却，提高薄膜的均衡取向，也保证薄膜厚薄的均一性。在mPE薄膜的生产过程中吹胀比保持在1.8-3.5之间为佳，霜线高度应控制在2D(D为机头口模直径)左右，薄膜的综合质量得以保证。
3.设备的要求：mPE树脂在进入挤出机后物料从受挤压到熔融，物料进入熔融中期时熔体粘度陡增，物料的摩擦力增大，造成螺杆扭矩增大，产生压力传递，挤出机的驱动部分承受很大载荷，使主机电流升高，因而在设备选型时，必须选择驱动功率能足够承受生产中出现的扭矩及载荷的设备。
在生产过程中，控制合理的工艺条件也可在一定范围内改善主机承受的载荷，确保生产正常进行。
挤出机螺杆长径比选择也是mPE薄膜生产设备的一个关键，选择螺杆的长径比合理可生产优质的mPE薄膜，同时也能保证生产能力的实现，从而减少浪费获得一定的收益。
目前对mPE薄膜加工要采用的螺杆技术参数看法并不一致，但挤出机螺杆应有足够的挤出压力，使螺杆在压缩段具有足够的剪切作用;进入均化段后又须减少剪切，使熔体松弛，并迅速转移热量，快速出模以稳定生产能力。一般螺杆长径比选择在25：1–32：1之间才能保证mPE薄膜的产量及产品质量。
茂金属聚乙烯薄膜的应用
1．食品包装
我国是食品牛产大国和消费大国，茂金属聚乙烯薄膜凭借众多优势在食品包装领域得到了大量使用。
茂金属聚乙烯具有优良的韧性和强度，其薄膜可实现减薄化，从而降低原料、加工和运输成本；茂金属聚乙烯薄膜可通过与BOPET、BOPP、BOPA等薄膜进行复合，制成蒸煮包装袋、真窄包装袋等，特别适用于包装肉类食品、方便食品、冷冻食品等产品；茂金属聚乙烯薄膜具有优良的低温封合性能，可存一定程度上提升自动包装机的生产速度，适用于高速制袋生产线。
2．农产品包装
采用不同工艺配方吹塑而成的茂余属聚乙烯薄膜对水蒸气的阻隔性好，而对氧气的透过性高，这种特性使其特别适用于新鲜果蔬的包装。
另外，利用茂金属聚乙烯吹塑而成的农业人棚膜，具有强度高、防雾化、防滴露、耐老化、透明性好等特性，是农业牛产中的良选。
3．重型包装袋
重型包装袋丰要用j二包装塑料原料、化肥、饲料、大米和谷物等。茂金属聚乙烯的出现，可使重型包装袋实现减薄化，降低成本，同时还可使重型包装袋的密封性能、防潮性能、防水性能、抗老化性能更加优越，具有遇高温不软化变形、遇严寒不脆断破裂的优点。
