就薄膜改性而言，性能和加工性当然仍然是重要的要求，但很显然，许多最新发展都是对生产商和用户日益增长的提高可持续性要求的回应。这些发展以不同的方式解决可持续性问题：可能是使薄膜更容易加工和回收，也可能是通过使用可再生原料或是使用能源密集度较低的制造系统提供更可持续的生产链。
主图：添加剂技术可以改善薄膜的性能和加工，同时提高可回收性（图片来源：SHUTTERSTOCK）
监管是一个关键的驱动因素。例如，到2030年，欧盟所有塑料包装都必须依法可重复使用或以具有成本效益的方式回收。到那时，55%的塑料包装应该实际上被回收。这是一个具有挑战性的目标，因为软包装可能看上去就很复杂，为了实现保护包装内容物所需的物理和化学性能的必要平衡，软包装薄膜经常由多层不同材料（PE、PP、PET、PLA、PA、EVOH 和铝等）组合而成。
这虽然确实非常有效地达到了保护产品这一主要目标，但这种多材料的构造给回收带来了严峻的挑战。因此，来自整个供应链的各个参与者的压力越来越大，要尽可能使用单一材料结构。在过去的几年中，大家已经提出了各种解决方案。这些方案主要涉及具有更好物理特性的通用聚合物——例如双向拉伸聚丙烯 (BOPP)——或极薄的阻隔涂层而不是内部阻隔层。
添加剂可以提供通往同一终点的替代路线。
添加剂供应商Milliken（美利肯）开发了UltraGuard Solutions系列定制母粒，以增强聚乙烯的阻隔性能。美利肯表示，这些产品有帮助薄膜生产商消除对金属箔层需求的潜力，并使可回收的多层结构具有良好的防潮性能。
在聚乙烯基结构中，当需要更高水平的防潮层时，HDPE通常比LDPE或LLDPE更受青睐。美利肯表示，UltraGuard可以使HDPE在25微米厚的薄膜中实现低于2g/m2/天的 WVTR（水蒸气透过率）。
然而，就韧性和机械性能而言，HDPE并不总是最好的解决方案，这就是为什么单层薄膜可能需要使用不同类型的PE混合物：例如LDPE可以与HDPE混合，从而获得更稳定的气泡或减少起皱。据美利肯称，使用LDPE造成的阻隔性降低可以通过使用UltraGuard得到补偿。
加工商可以选择的另外一种办法是制造多层PE薄膜，其核心层为HDPE，外层为LDPE或LLDPE。在此类结构中，据称使用UltraGuard有助于最大限度地减少达到所需阻隔水平所需的HDPE层的厚度，从而最大限度地减少其他物理性能的损失。
美利肯表示，UltraGuard的作用是改变薄膜中聚合物晶体的方向，从而为分子的渗透制造更曲折的路径。 所以，原则上它不仅可用于提高对水的阻隔性，还可用于提高对氧气、二氧化碳、酒精、香料和其他迁移性化学物质的阻隔性。
图：美利肯的 UltraGuard添加剂可以提高聚烯烃包装薄膜的防潮性和可回收性（图片来源：美利肯）
防雾剂有助于保持消费者吸引力、延长货架期和防止包装在透明薄膜中的食品浪费。然而，据专注于各种食品和塑料添加剂的Palsgaard（丹麦帕斯嘉）公司表示，食品包装薄膜中添加剂由于可能对人类健康产生有害影响已成为人们关注的目标。
“这是有充分理由的，因为防雾剂通常通过迁移发挥作用，确保它们的痕迹不会危及食品安全这一点很重要，”该公司表示。“这就是为什么许多合成的化石基防雾剂受到严格的迁移和浓度限制，而创新的薄壁包装薄膜结构很难满足这些限制。”
可再生资源
丹麦帕斯嘉的Einar防雾剂完全基于可再生植物资源，这些资源也广泛用于食品添加剂。该公司表示，它们不受任何迁移限制，并拥有完全的食品接触、犹太和清真认证。“此外，当它们迁移并增加薄膜的表面张力时，即使在降低浓度的情况下，它们也会产生出色的防雾性能，从而最大限度地提高成本效益，”该公司非食品业务开发聚合物添加剂全球行业总监Ulrik Aunskj？r表示。
“塑料和母粒制造商对可持续聚合物添加剂的需求正在快速增长，”Aunskj？r说。“作为高效和可再生的解决方案，它们提供了负责任的选择来满足严格的常规和高性能要求，特别是在更薄的多层薄膜应用中，同时不会影响机械和阻隔性能。”
Einar防雾剂源自聚甘油酯、甘油单酯和其他植物来源。该产品系列包括为 PE、PP、EVA 和 PVC 包装薄膜量身定制的迁移解决方案。各个牌号有颗粒、糊状和液体的形式，可在薄膜挤出改性材料和母料中进行无尘混合。
图：丹麦帕斯嘉的 Einar 添加剂颗粒以植物为基础，可提供易于处理的颗粒形式（图片来源：丹麦帕斯嘉）
即使是通用糊状产品Einar 211，也已被证明在各种类型的PE和PVC单层薄膜配方中，在推荐添加量分别为0.3-0.6% 和 0.2 -0.4%下，能很好地适用于冷雾和热雾应用。其它牌号在共挤和层压聚烯烃包装薄膜中提供类似的效率。其中包括 Einar 422，用于在包装热食和微波速食时面临严苛热雾条件的PP薄膜结构中，以及用于PE温室薄膜的Einar 632定制酯混合物。
对于其他包装材料，如PET、PS和某些牌号的BOPP，它们的内部迁移受到聚合物结晶度或与添加剂的化学键合的阻碍，Palsgaard为它们开发了Einar 1124。这是一种无溶剂、水基和热稳定的防雾涂层，可以喷涂或辊涂，在薄至25nm的层中表现出良好的性能，表面浓度为50至150 mg/m²。
爽滑性
色母粒专家Ampacet（安配色）推出了 Fresh+ 1032 AF (1001032-E)，这是一种用于聚乙烯软质应用的新型特种防雾母粒。安配色表示，它还在包装设备上提供了非常好的爽滑性能和可加工性。
图：安配色的 Fresh+ 1032AF母粒通过改进的FFS工艺提供防雾性能（图片来源：安配色 / SHUTTERSTOCK）
新母粒预计将应用于净菜和即食蔬菜和水果的食品包装。在这种类型的包装中，雾滴和水滴会从薄膜的内表面形成，从而影响产品吸引力和货架期。据说 Fresh+ 1032 AF (1001032-E) 具有吸引人的货架形象，而其低摩擦系数使其非常适合制袋、灌装和封口 (FFS) 包装的生产。该添加剂还可应用于封盖。
“Fresh+ 1032 AF (1001032-E) 在阻隔和非阻隔单层包裹薄膜以及层压薄膜结构中表现出出色的防雾性能，并且在不使用迁移爽滑剂的情况下提供出色的爽滑性能 (COF < 0.25)，”安配色声称。
50 多年来，爽滑剂一直是Croda (禾大)的专长。该公司最近创建了一些经过外部验证的案例研究来展示使用其爽滑产品可以实现的可持续性优势。其中一项调查了该公司Crodamide ER牌号的碳足迹以及将该添加剂用于 LDPE 薄膜时可以为使用过程带来的可持续性益处。
“Crodamide ER 的外部验证生命周期评估 (LCA) 表明 Crodamide ER 具有负碳足迹，这意味着在生产过程中从大气中吸收的二氧化碳比产生的二氧化碳多，”该公司表示，“由于使用了生物基原材料和更可持续的制造工艺，这些结果是可能达到的。原材料供应也被后向整合了，这意味着供应链是完全透明的。”
变薄的好处
薄膜越薄，加工和处理就越困难。为了能进一步降低厚度，需要添加更多的爽滑剂以方便处理。“在我们的示例中，Crodamide ER 使 LLDPE 薄膜的厚度减少了33%，同时保持了相同的爽滑性能和易处理性，”Croda说， “这意味着用于生产满足相同性能要求的薄膜的聚合物最多可减少33%，由于需要的薄膜更少，因此运输排放量也减少了 33%。”
在过去的两年里，作为其持续的可持续发展努力的一部分，Evonik（赢创）一直在提升其薄膜添加剂系列产品。它最近推出了两种新的无卤加工助剂 (PPA)：Tegomer 6810和Tegomer 6850。它们基于该公司的有机改性硅氧烷 (OMS) 化学成分，旨在替代传统的氟基弹性体PPA。该公司表示，OMS PPA 产品的一个优势是它们可以作为永久性的爽滑剂。此外，它表示它们对可回收性标签没有任何影响。
图：图片显示了不含加工助剂（左）、含 1% 氟基母料（中）和 1% 赢创Tegomer 6850 的PP薄膜的表面质量（图片来源：赢创）
对于含有回收物的薄膜，赢创还提供Tego Sorb系列气味抑制剂。包括100% 活性气味吸收剂——Tego Sorb PY 88，旨在供母料和改性制造商使用，以及Tego Sorb PY 50 PE和Tego Sorb PY 50 PP牌号，它们已经是母料形式。
这些添加剂基于蓖麻油酸锌化学成分，赢创称其可减少和消除各种化学物质产生的气味。“与市场上的其他气味控制添加剂不同，Tego Sorb产品按照“锁钥原理”工作，对引起气味的分子进行不可逆地键合而不是用气味来掩盖气味，”公司美洲区域经理Ido Offenbach说，他的介绍里包含了特种添加剂。
去年，该公司还推出了两种新的相容剂Tego XP 21024和Tego XP 21025，用于再生PE在PP和PP在PE中的混合物。它们充当工艺稳定剂并降低凝胶的发生率。此外，据称它们可以降低粘度并提供润滑来防止熔体破裂和鲨鱼皮，从而实现更高的薄膜生产速度。
Accurel Direct 和 Accurel XP 产品线是该公司高填充母粒技术的两个例子。Accurel Direct添加剂含有高达80%重量的液体活性成分，用作防雾剂、爽滑剂、抗静电剂和防粘连剂，它们主要用于聚烯烃聚合物。Accurel XP是一种基于热塑性聚合物的有机多孔载体技术，允许客户将自己的液体添加剂转化为固体母料。
“这项技术可以降低物流成本，”Offenbach说，“例如，要交付7.5吨活性成分为15%的传统母料中的添加剂，需要42.5吨树脂，需要使用5个集装箱进行运输；如果使用含有75%活性成分的Accurel技术，则只需要2.5吨树脂和一个运输集装箱。” 据说这两条产品线都可以自由流动且易于添加量容易计量。
钙长石是薄膜添加剂产品系列的新成员，它是一种多功能添加剂，加拿大的Hudson Greenland最近开始在格陵兰开采。这种白色矿物被冠名为“Greenspar”，是一种来自高纯度矿床（在格陵兰的白山）的硅酸铝钙，据说有潜力用于聚乙烯薄膜的防粘连应用。该公司也对在其他领域找到用途持乐观态度，主要与非极性聚合物结合使用。
Hudson Greenland说，目前有几位客户正在对这种矿物进行取样。据公司首席执行官Brian Hanrahan称，在聚乙烯薄膜中，Greenspar与聚合物的折射率相匹配，可提供非常好的透明度和高效的抗粘连性能。
阻燃性通常不是与包装薄膜相关的特性，但它在高科技应用中要求越来越普遍，其发展方向是无卤素类型。
P-N（磷-氮）膨胀剂和金属氢氧化物等无卤阻燃剂存在于包括电线和电缆在内的电气和电气设备中，它们具有低烟排放和“绿色”证书的优点。但它们被认为不太适合用于薄膜，因为通常需要高添加量才能获得所需的防火性能，这使得材料的可加工性成为关键问题。
应对火灾
Adeka（艾迪科）最新推出的适用于薄膜的无卤阻燃剂之一是ADK Stab FP-T80，它基于氮烷氧基化学成分。据说这种液体添加剂在添加量低至0.5-1.0%时具有高阻燃性能，同时在聚烯烃薄膜和纤维等应用中还提供良好的加工性能。该添加剂在燃烧过程中充当自由基发生器，并通过避免滴落以及促进气相自由基反应来防止火势蔓延。
艾迪科重点介绍了含有0.5% ADK Stab FP-T80的200微米LLDPE薄膜的例子，该薄膜根据 UL94 VTM（薄质材料垂直燃烧）测试方法达到了 VTM-2 可燃性等级。该公司表示，在其测试中，ADK Stab FP-T80 的新颖结构使其能够提供优于氮烷氧基型阻燃替代产品的性能。“此外，FMVSS 302等水平燃烧测试方法的结果表明，ADK Stab FP-T80显著抑制了火焰蔓延的速度，”该公司表示，该添加剂保留了聚烯烃的半透明性并允许着色。
图：图片显示200微米MFR 2 LLDPE薄膜的UL94 VTM（薄质材料垂直燃烧）耐火性测试，分别为不含阻燃剂、含ADK Stab FP-780和含有竞争力的传统氮烷氧基阻燃剂（图片来源：艾迪科）
氮烷氧基化合物也可作为光和热稳定剂。 “因此，ADK Stab FP-T80 可以考虑用于外部应用，包括用于建筑和施工地的帐篷和床单，”Adeka说。据该公司称，含有1%的ADK Stab FP-T80的200微米PP薄膜的测试样品表现出自熄性能，并达到涵盖建筑材料和元件防火性能的德国DIN 4102标准B2等级。
另一家薄膜阻燃剂有新发展的公司是Inovia Materials（诺为新材料）。含有磷、氮、硫等元素的离子液体可用作无卤阻燃剂。可以根据不同的塑料材料定制结构，从而提高加工性能，同时保持光学和机械性能。
当与传统阻燃剂结合使用时，离子型阻燃剂据称可提高添加剂与塑料之间的相容性，进一步提高阻燃性能并减轻对物理性能的负面影响。诺为新材料已在各个主要市场注册其产品，并且据说在其他市场的注册正在进行中。
文章来源：荣格塑料工业微信公众
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