环烯烃共聚物（COC）是一种无定 形热塑性塑料，可赋予应用于医疗、 消费品和工业品领域的聚烯烃复合包 装膜更好的性能。如用作聚烯烃共挤 薄膜中的一个不连续层，环烯烃共聚 物可以在不增加粘合层的情况下，增 加包装袋、立袋和托盘等热成型制品 的模量、耐热性和热稳定性能以及更 好的阻隔性能。这些复合薄膜可以使用普通的流 延膜和吹膜生产线，标准的聚烯烃加 工参数不费力气地加工，再加工也比 较轻松。曾有报道介绍过在聚烯烃薄 膜中加入环烯烃共聚物的优点。因 此，本文重点将介绍不连续环烯烃共 聚物层在多层结构中的应用。名为 Topas 的环烯烃共聚物是乙烯和降冰片烯在茂金属催化剂的作 用下聚合而成。根据共聚单体比例 的不同，所得材料的玻璃化转变温 度 （Tg） 分布在 33℃到 180℃之间。 作为一种无定形聚合物，环烯烃共 聚物没有结晶熔融温度，随着温度 升高，在玻璃化温度以上开始软化， 逐渐变成流体。这类无色透明的树脂拥有很好的 聚乙烯相容性。其相容性与 LLDPE 等 高 线 性 聚 乙 烯 最 佳 ， 但 是 常 与 LDPE 和 HDPE 一起使用。在 环 烯 烃 共 聚 物 中 加 入 10% LLDPE，而不明显影响大多数应用领 域 的 性 能 要 求 。Topas 9506F- 04 （Tg：68℃）和 Topas 8007F- 400（Tg：78℃） 是最常用于挤出薄膜并用于多 层结构的环烯烃共聚物牌号。玻璃化 温度较高的牌号常用于特殊产品，或 者用于提高薄膜的耐热性能。模量在 30 万 psi 左右、有光泽 的、硬表面的环烯烃共聚物可以用于 满足多种设计要求的聚烯烃薄膜，例 如用于替代糖果包装扭结膜的玻璃 纸。可使材料获得刚性、死褶、透明 性能和高光性能是共挤出、非取向薄 膜最大的功能。在 组 成 为 COC/ LLDPE/ COC （20%/ 60%/ 20%） 的扭结膜中，由于 环烯烃共聚物设置在薄膜外层，改善 了环烯烃的模量，从而产生工字梁型 的硬挺效果。这种结构的材料具有优 异的死褶特点和可裁割性，其优异的 光泽表面适用于印刷或金属化处理。 与双向拉伸聚丙烯不同 （另一种玻璃 纸替代材料），这种薄膜在专用于玻 璃纸扭结加工的设备上具有异常优异 的加工性能。早期的 COC/ LLDPE 共混 料 文 章介绍了这种薄膜是如何提高模量 /刚性和热成型均匀性。取得的成果是 实现了用更薄的薄膜生产出更好的热 成型产品。最近的研究表明使用环烯 烃共聚物的不连续层获得所有相同的 优势，甚至效率更高，例如含有 15% 不连续层环烯烃共聚物的薄膜性能超 过了含有 20%环烯烃共聚物的单层共 混薄膜。在一个相当的价格基础上，与同 类的 EVA/ 离聚物共挤出薄膜相比， COC/ LLDPE 多层薄膜拥有更好的成 型能力、光学性能、韧性和耐穿刺性 能。环烯烃共聚物 / 线性低密度聚乙 烯（COC/ LLDPE）多层工程膜也是可 媲美多种尼龙基的结构材料，更好的 是它不需要粘合层。没没有了粘合层 和非烯烃树脂，简化了生产物流，另 外由于环烯烃共聚物和聚乙烯之间的 相容性能，还实现了回收废薄膜的再 利用。环烯烃共聚物的不同之处在于它 的潮湿阻隔性，它要比 LDPE 高 4～ 5 倍。虽然最为混配组分，环烯烃共 聚物可以提高潮湿阻隔性能，但是当 环烯烃共聚物用作不连续层时，可获 得最佳的阻隔性能。环烯烃共聚物 还是许多其它极性溶剂的优异阻隔 材料，例如消毒洗手液和消毒海绵 中的酒精。与 LLDPE 相比，环烯烃 共聚物的酒精阻隔性能要高 35 倍。 这 类 应 用 领 域 的 通 常 做 法 是 ： 在 LLDPE 外层的共挤薄膜中夹有高环 烯烃共聚物含量的共混材料，其中 也不包括粘结层。与 LLDPE 相比，环烯烃共聚物 一般还具有 5～10 倍的香味阻隔性 能。虽然环烯烃共聚物的氧气和二氧 化碳阻隔性能不高，但是它的性能让 然明显好过聚乙烯，可用于设计不同 的渗透性能，满足新鲜产品包装所需 要的特定气体阻隔性能。在此也顺便介绍一下，环烯烃共 聚物还是其它非聚烯烃材料的良好共 挤出组成材料。与 PETG 层相结合的 环烯烃共聚物层（需要粘合层）能加工 出一种医疗及其它应用领域用的深拉 型阻隔性托盘所需要的高透明薄膜。 聚三氟氯乙烯（PCTFE）等其它高潮 湿阻隔性薄膜在深拉型应用领域中表 现不佳，而且卤化聚合物需要特殊的 加工条件和环境条件。环烯烃共聚物作为无定形聚合 物，拥有固有的高收缩潜力和低收缩 力。优异的光学性能、可定制的收缩 起始温度 （据 Tg 而定） 以及密度低 （增加单位面积产量和循环再利用）的 特点使其具备了在收缩套标、纵向收 缩标签、通用型收缩膜等应用领域的 竞争优势。环烯烃共聚物作为表层能得到弯 曲劲度高、外观好的薄膜，而且在小 尺寸套筒薄膜加工时仍然容易处理。 另一种方案是，环烯烃共聚物作为中 心层增加了表层聚合物 （出于低密度 和成本考虑的选择） 相结合复合材料 的收缩性能。已经有作横向（TDO）薄 膜用的环烯烃共聚物基收缩膜产品， 它们可用于标签、高性能收缩包装和 捆扎用双轴取向薄膜。在市场上，环烯烃共聚物已经被 应用于不同流延和吹膜生产线的不连 续挤出层。加工条件极其类似其它聚 烯烃材料。每一个牌号的特殊建议加 工条件可参考 Topas 的网上站点。 建议使用长径比至少为 24∶1 的 挤出机和低压缩性螺杆设计。屏蔽式 混合螺杆非常适用，马多克（Maddock） 式混合段被证明效果更佳但是 非必要条件。一般使用衣架式流延膜模头和螺旋式吹膜模头即可。挤出机 螺杆推荐转速至少为 50 rpm。如果 为了满足输出量的要求必须使用较低 速度，那么使用较密的过滤网板，产 生 较 高 的 挤 出 机 出 料 压 力（> 2000 psi）来加强混合。一般情况下，典型的挤出温度设 置根据环烯烃共聚物的玻璃化转变温 度而定。最常见的情况是，设定在玻 璃化温度以上 130℃到 150℃之 间。 对于加料口设置进料槽的挤出机进行 大量进料（欧洲地区常用），那么对于 挤出环烯烃共聚物等硬质、高模量聚 合物就会面临困难，因为进料产生的 细粉会产生类似凝胶的不溶体。带进 料槽的挤出机应该使用高温进料区 （120℃），更适合使用专为进料槽进 料 特 殊 配 置 的 牌 号 ， 如 Topas 8007F- 400。其它流延和吹膜挤出参数与普通 聚乙烯的相似。在吹膜时，高环烯烃 共聚物含量获得的更高刚性会造成无 皱膜膜泡夹膜和铺叠困难。通常，保 持薄膜夹膜段的较高温度能改善这一 情况。专用与处理刚性 HDPE 和尼 龙的设备一般会得到较好的结果，同 时还能得到具有较高环烯烃含量的刚 性薄膜。Topas 环烯烃共聚物属于热力学 稳定的树脂，可防止凝胶的形成，然 而也希望在排号切换和关机时清洗设 备中的环烯烃共聚物。常用的清洗料 是 由 50% 熔 体 流 动 速 率 为 1 的 LLDPE 和 50%标准型聚乙烯清洗料 组成。大 多 数 TOPAS 环 烯 烃 共 聚 物 牌号满足各种主要的食品接触法规 要求，也通过认证可用于医疗和制药用途。
