獲得中國化工學會2022年度技術發明獎一等獎的“新型雙向拉伸聚乙烯(BOPE)薄膜專用樹脂分子結構調控及工業化”項目，為塑料減量與回收提供了一條新路徑。使用該技術生產的高強度BOPE薄膜，可實現塑料包裝減薄、減量超40%，還突破了常用復合包裝材料無法回收再利用的行業難題。
近日，北化院塑料加工研究所所長高達利向記者展示了研發的新型BOPE薄膜及制成的包裝材料樣品。與普通聚乙烯薄膜相比，BOPE薄膜材料更加輕薄又不失強韌，已被應用于大米、零食、寵物糧等多種商品外包裝。
據高達利介紹，自2009年起，北化院著手研發高強度BOPE薄膜專用料，歷經10余年取得技術突破。“目前國內只有中石化的聚乙烯原料能滿足6倍/秒的拉伸速度和超過50倍的綜合拉伸比，用于生產新型BOPE薄膜。”高達利表示。
通過設計聚乙烯樹脂的大分子鏈結構，并調控分子鏈及聚集態結構取向，北化院實現了聚乙烯樹脂大分子鏈網絡的形成和網絡的高速重構，解決了現有聚乙烯樹脂無法進行高速高倍率雙向拉伸、生產高強度高性能聚乙烯薄膜的行業難題，并實現了工業化生產和應用。BOPE薄膜最大的亮點在于其強度顯著提升使厚度可以大幅減薄，從而達到減少塑料用量的目的。
BOPE薄膜采用雙向拉伸工藝加工，縱向拉伸倍數可達6倍，橫向拉伸倍數可達9倍，綜合拉伸比超過50倍。
因此，BOPE薄膜中的聚集態結構得到了充分的取向，憑借取向的分子鏈和聚集態結構，BOPE薄膜的拉伸強度、抗沖擊性、抗穿刺性、耐低溫性及光學性能都比現有聚乙烯薄膜大幅提升。他們還首次完成8.2～8.7米大幅寬雙向拉伸生產線上的BOPE薄膜工業化連續生產，單位時間產能可達4.5噸/小時，與現有吹膜加工工藝相比，生產效率顯著提高。
“這是我們中石化易捷自營品牌的大米，相比原來的塑料包裝，現在的包裝實現了減薄40%且強度提升。”高達利向記者展示了BOPE薄膜包裝成品。他又拿起另一種柔軟的日化品包裝介紹說：“現有的枕式包裝鋸齒很尖，特別是母嬰用品，容易讓女性和嬰兒被劃傷。BOPE材料較軟，手感更好，也更安全。”
高達利表示，BOPE薄膜目前主要應用于日化品、食品包裝，同時也在農用和醫用領域進行了嘗試應用。他們利用BOPE薄膜的高強度、高透明性及抗穿刺抗沖擊等優勢來提高現有包裝材料的性能，以達到減少破包、降低包裝厚度、減少塑料用量的目的。
高達利表示，在食品包裝領域，我國每年使用的聚乙烯薄膜約600萬噸，如果有一半能用BOPE替代，實現減薄40%，那就是百萬噸級的塑料減量。這降低了塑料薄膜垃圾的產生量，也相應減少了碳排放。
據高達利介紹，該技術采用齊格勒—納塔催化劑，樹脂加工性能好，薄膜雙拉生產工藝窗口寬，生產線適應性強。“我們采用的通用催化劑比國外常用的茂金屬催化劑具有顯著成本優勢。”高達利表示，今后隨著生產規模擴大，BOPE薄膜的成本會進一步下降。
目前BOPE薄膜對于下游企業來說還是一種全新材料，各環節的打通較為艱難。“我們負責生產原料，然后薄膜生產企業負責生產薄膜，包裝企業負責印刷制袋，最后再拿給終端用戶，產業鏈流程非常長。”高達利提出，希望產業鏈各方能協助推廣這種新產品。
高達利還表示，BOPE不是單個產品，而是具有不同結構、不同性能的系列樹脂產品。未來他們將根據市場需求和技術發展，開發系列牌號，以滿足BOPE在包裝、醫用、農用等不同領域的需求。此外，北化院還在探索雙向拉伸聚乳酸(BOPLA)薄膜的開發，以及依托自主技術開發的PBST可降解樹脂研制BOPBST薄膜，不斷滿足包裝行業對可降解材料的需求。（作者：王鵬 楊藝 來源：中國化工報）
