韋麗明

（上海若祎新材料科技有限公司，上海200335）

0. 前言

聯(lián)合國(guó)193個(gè)會(huì)員國(guó)在2015年9月舉行的歷史性首腦會(huì)議上一致通過(guò)了可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)[1]，《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》于2016年1月1日正式啟動(dòng)，開(kāi)啟全球可持續(xù)發(fā)展事業(yè)新紀(jì)元。2015年9月，習(xí)近平主席在紐約聯(lián)合國(guó)總部出席聯(lián)合國(guó)發(fā)展峰會(huì)并發(fā)表題為《謀共同永續(xù)發(fā)展做合作共贏伙伴》的重要講話[2]，2016年9月，李克強(qiáng)總理在聯(lián)合國(guó)總部宣布發(fā)布《中國(guó)落實(shí)2030年可持續(xù)發(fā)展議程國(guó)別方案》[3]；2018年5月，習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)上強(qiáng)調(diào)[4]：“用最嚴(yán)格制度最嚴(yán)密法治保護(hù)生態(tài)環(huán)境，加快制度創(chuàng)新，強(qiáng)化制度執(zhí)行，讓制度成為剛性的約束和不可觸碰的高壓線。2019年9月，《中國(guó)落實(shí)2030年可持續(xù)發(fā)展議程進(jìn)展報(bào)告（2019）》發(fā)布。

碳達(dá)峰、碳中和是全球極為關(guān)注的重要議題。2020年9月，習(xí)近平總書(shū)記在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)期間提出[5]，中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

讓低碳綠色生活成為新時(shí)尚。碳中和、碳達(dá)峰與包裝產(chǎn)業(yè)鏈每一個(gè)流程與環(huán)節(jié)都有密切關(guān)系。未來(lái)，預(yù)計(jì)會(huì)有數(shù)百萬(wàn)億美元的碳資產(chǎn)，從煉油到下游相關(guān)的生產(chǎn)制造流程和設(shè)備，都會(huì)因?yàn)樘贾泻偷倪M(jìn)程而擱淺。與此同時(shí)，一個(gè)新的零碳新工業(yè)體系加快成型落地。碳中和來(lái)了，倒逼包裝產(chǎn)業(yè)鏈每個(gè)企業(yè)要去想，如何做到碳達(dá)峰？碳中和？

中國(guó)是塑料包裝薄膜生產(chǎn)制造大國(guó)。據(jù)若祎統(tǒng)計(jì)，據(jù)若祎統(tǒng)計(jì)，2020年末中國(guó)薄膜產(chǎn)量，BOPP包裝薄膜約為400萬(wàn)噸，BOPP香煙包裝薄膜約為7.5萬(wàn)噸，CPP包裝薄膜約為200萬(wàn)噸，CPE包裝薄膜約為12萬(wàn)噸，PE吹塑薄膜（含包裝、農(nóng)地膜、牧草膜、棉花膜等等）約為超500萬(wàn)噸。BOPE包裝薄膜目前可以BOPP生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)，德國(guó)雙拉生產(chǎn)設(shè)備廠商宣稱與全球客戶達(dá)成9條BOPE生產(chǎn)線制造合約，預(yù)計(jì)2022年BOPE新投產(chǎn)產(chǎn)能將達(dá)到10萬(wàn)噸及以上。

然而，終端消費(fèi)者不希望消費(fèi)品包裝視覺(jué)、觸感、以及包裝的功能性變差。出于食品保質(zhì)、保鮮、保香、食品安全性、運(yùn)輸便利性等方面的考慮，對(duì)包裝材料抗穿刺性、抗跌落性、阻隔性等功能性要求越來(lái)越高。

目前絕大多數(shù)塑料軟包裝采用多種不同材質(zhì)的薄膜通過(guò)膠水緊密貼合（復(fù)合）制成。例如大米的復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)之一是BOPA薄膜//粘合劑//PE薄膜。包裝材料需求量及產(chǎn)量在增長(zhǎng)，但多材質(zhì)復(fù)合包裝在完成包裝生命周期丟棄后分類、回收卻不易，目前仍無(wú)有效的方法使復(fù)合不同材質(zhì)的包裝材料分開(kāi)并分類回收。

因此，研究和開(kāi)發(fā)包裝結(jié)構(gòu)，既具有優(yōu)異的阻隔性、抗穿刺性、性價(jià)比高，其功能和外觀符合市場(chǎng)需求、亦符合環(huán)保趨勢(shì)，具有重要意義。若祎新材料科技不斷摸索BOPE薄膜應(yīng)用范疇，成功將BOPE薄膜//高阻隔PE吹塑薄膜復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)創(chuàng)新拓展和應(yīng)用在食品、日化品、工業(yè)品等多個(gè)領(lǐng)域包裝上。

1. 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要結(jié)構(gòu)

（1）雙向拉伸聚乙烯（BOPE）薄膜，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 BOPE基材膜結(jié)構(gòu)圖

（2）多層共擠高阻隔聚乙烯吹塑（MTPE）薄膜，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 MTPE薄膜結(jié)構(gòu)圖

1.2 主要設(shè)備及儀器

雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線，8.2 m，德國(guó)Brückner Group；

五層共擠吹膜生產(chǎn)線，1.2 m折徑，中國(guó)JINMING

無(wú)溶劑復(fù)合生產(chǎn)線，300 m/min，中國(guó)SINSTAR

干式復(fù)合生產(chǎn)線，120 m/min，中國(guó)BEIREN

萬(wàn)能力學(xué)測(cè)試機(jī)，配置有加熱箱，MTS系統(tǒng)（中國(guó)）有限公司

智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)，XLW，中國(guó)Labthink

氧氣透過(guò)率測(cè)試儀，OX-TRAN 2/22，美國(guó)MOCON

1.3 性能測(cè)試與表征方法

針孔穿刺強(qiáng)度按照GB/T 37841-2019的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。

氧氣透過(guò)量按照ASTM D 3985(GB/T 19789-2005)的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。

2. 主要原料

雙向拉伸聚乙烯原料，BOPE-3，中國(guó)石化

防粘開(kāi)口母料，WB1007EB，上海若祎

防粘開(kāi)口母料，WB05EN，上海若祎

高阻隔材料，TPVA-OBP，中國(guó)石化

3. 結(jié)果與討論

3.1 針孔穿刺強(qiáng)度測(cè)試

產(chǎn)業(yè)對(duì)薄膜的抗穿刺強(qiáng)度表征，通常采用針孔穿刺、落鏢沖擊、擺錘沖擊等數(shù)值表征。針對(duì)抽真空包裝、包裝后可能存在尖銳角、裝卸及運(yùn)輸過(guò)程可能存在尖銳物品穿刺的應(yīng)用，例如米磚抽真空包裝等，通常通過(guò)測(cè)試針孔穿刺強(qiáng)度評(píng)價(jià)包裝材料抵抗刺穿的能力。

BOPE薄膜采用多碳線性低密度聚乙烯材料，經(jīng)過(guò)熔融擠出、縱向及橫向拉伸，分子鏈排布整齊，可獲得優(yōu)異的穿刺強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度等力學(xué)性能[6,7]。

MTPE薄膜熱封層及電暈層PE采用添加茂金屬催化線性聚乙烯材料、高熔體強(qiáng)度線性聚乙烯材料復(fù)配，經(jīng)過(guò)熔融擠出，吹脹及牽引拉伸，可獲得較高的落鏢沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能。

不同材質(zhì)和厚度的復(fù)合膜穿刺強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 針孔穿刺強(qiáng)度測(cè)試比較

3.2 氣體阻隔性測(cè)試

良好的阻氧阻氣性是保持被包裝物原有品質(zhì)、不易產(chǎn)生氧化變質(zhì)（腐?。┑闹匾Ｕ?。聚烯烴（PP、PE）為疏水性非極性分子，與H2O相互作用很弱，具有天然優(yōu)異的阻濕阻水性。但是聚烯烴（PP、PE）是半結(jié)晶材料，小分子氣體易從分子鏈段非晶區(qū)、結(jié)晶缺陷部分的空隙滲透。

本試驗(yàn)多層共擠高阻隔吹塑薄膜結(jié)構(gòu)采用對(duì)稱型結(jié)構(gòu)，中間層（芯層）采用熱塑性PVA材料作為高阻隔材料，內(nèi)外層（電暈層、熱封層）采用PE材料。經(jīng)熔融擠出、橫向吹脹及縱向牽引，分子空間排列規(guī)整，且TPVA是高致密材料，因此在冷卻定型后，該層具有優(yōu)異的阻氣性。因內(nèi)、外層PE材料提供了良好的水汽阻隔性，多層共擠高阻隔吹塑薄膜成型后不受環(huán)境濕度影響，使TPVA的氧氣阻隔性得到充分發(fā)揮。

在其他擠出層的材料及層厚比不變的條件下，不同的阻隔層厚（TPVA單層厚度）的氣體阻隔性變化結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 TPVA層厚度氧氣透過(guò)量測(cè)試比較

一般認(rèn)為，氧氣透過(guò)量小于或等于5 ml/(m2·24hr·atm)的材料稱為高阻隔材料；氧氣透過(guò)量小于或等于1 ml/(m2·24hr·atm)的材料稱為超高阻隔材料[8]。從上表數(shù)據(jù)可知，TPVA具有優(yōu)異的阻氧阻氣性。

4. 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BOPE薄膜/多層共擠高阻隔吹塑（MTPE）薄膜可獲得優(yōu)異的耐穿刺性能、阻隔性能，在包裝領(lǐng)域上實(shí)現(xiàn)了取代“非聚烯烴材質(zhì)/粘合劑/聚烯烴材質(zhì)”包裝結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)包裝材料單一材質(zhì)易回收，可再塑化造粒、循環(huán)利用的環(huán)保目的。

全球碳排放100億噸這樣的規(guī)模，中國(guó)占了三分之一的規(guī)模，包裝產(chǎn)業(yè)規(guī)模及產(chǎn)量也是全球最大。我們是最大的受挑戰(zhàn)者，也是最大的受益者。在碳中和這個(gè)考題面前，我們面臨的挑戰(zhàn)和困難也比較多。包括人員觀念的改變、專用樹(shù)脂的配套、設(shè)備的改進(jìn)等等。認(rèn)識(shí)決定行動(dòng)，碳中和不僅是環(huán)境責(zé)任、社會(huì)責(zé)任，以綠色低碳為標(biāo)志的生活方式將成為一種時(shí)尚。

抓住這一次可再生能源革命，將不可回收的包裝形式改變?yōu)閱我徊馁|(zhì)可回收包裝形式，包裝產(chǎn)業(yè)將從人口紅利，走向綠能紅利。這是包裝產(chǎn)業(yè)制造又一次騰飛的良好機(jī)遇。