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2024-3-14
近年来，我国聚乙烯行业产能持续扩增，2022年聚乙烯产量共计2532万吨，同比增长8.72%，需求量达到3427.39万吨，同比增长5.64%。值得关注的是，在塑料薄膜领域中PE的使用量最大，总耗用量在40%以上。
目前，PE薄膜发展趋势主要为功能与环保。功能是指PE膜耐化学腐蚀、超疏水、保鲜、防雾等；环保是指单一材质复合可回收、PCR（消费后回收）、可降解等特性。随着全世界开始关注废弃物产生的各种影响，PE也逐步向单一材质发展，但目前单一材质产品很难量产，且薄膜存在部分功能不足的情况需要通过涂布技术来实现。本文不对单一材质PE薄膜进行过多叙述，仅针对功能薄膜进行介绍。我们在上一篇文章中介绍了双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）。本文将继续介绍PE薄膜为基材的涂布产品，不仅包括作为常见保护膜的防雾抗菌包装膜、果蔬保鲜膜，还有在新兴产业中广泛应用的锂电池隔膜、双层软制动器、超疏水膜、医用透气胶带和防紫外线收缩膜。
聚乙烯（polyethylene，简称PE），是乙烯单体经聚合反应制得的一种热塑性树脂。PE具有良好的韧性、防潮性和热封性能，且生产成本低、易成型加工、制品无毒害等特点，但由于强度不高、耐热性差、功能单一等缺点，使其应用受到了一定的限制。因此，开展PE薄膜高性能化、多功能化的研究具有重要意义。
①依据聚合方法、分子量高低、链结构不同，大致分为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯。
②依据成膜工艺的不同，可分为·吹塑聚乙烯（IPE）薄膜·流延聚乙烯（CPE）薄膜·双向拉伸聚乙烯（BOPE）薄膜
PE薄膜的主要涂布方式
PE薄膜是非极性材料，表面能比较低（30-32dynes/cm），其表面呈惰性和疏水性，因此不易与其他材料相复合或相混合，从而造成其亲水性、印刷性、染色性、抗静电性、粘结性以及与其他极性聚合物或无机填料的相容性较差，限制了PE的进一步应用。通过涂布技术进行处理赋予其功能性或提升表面能有助于后续加工。
目前，PE薄膜最主要的涂布方式有狭缝挤压涂布、微凹辊涂布、刮刀涂布、喷雾涂布、线棒涂布和辊式涂布等，需要根据涂布产品的要求、基材特性和涂料性能选择合适的方式。
PE功能膜的种类
01
防雾抗菌膜
通过涂布工艺制备兼具防雾和抗菌功能的高功能薄膜被广泛应用于包装领域。将聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）混合制备的PVA-SA防雾涂料，利用刮涂法将其涂覆于PE薄膜表面，使薄膜的水接触角低至7.8°，具有高透明性和良好的防雾性能，提高生鲜食品的货架期。
PE功能膜的种类
02
果蔬保鲜膜
PE薄膜的分类
保护膜
利用辊式涂布将聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖涂覆于PE保鲜膜上，调整确定壳聚糖-PVA-PE涂布液的最佳配比与性能的关系，实现对青霉菌有显著抑菌效果，达到最佳保鲜效果。
锂电池隔膜
锂电池使用的薄膜通常会使用涂布技术改善安全性能和电化学性能，对于PE隔膜常见的涂布液有以下几种：
①特种氧化铝涂层（无机材料）：提高隔膜耐温性、耐氧化性、耐锂晶枝性能和粉尘杂质的刺穿能力，主要应用在储能锂电池、动力锂电池领域；
②勃姆石涂层（无机材料）：提高隔膜的耐温性和耐氧化性，主要应用在储能锂电池、动力锂电池领域；
③芳纶涂层（有机材料）：提高隔膜的耐氧化性、电解液浸润性和耐温性，主要应用在消费电子电池、动力锂电池领域；
④聚偏氟乙烯或PMMA涂层（有机材料）：增加隔膜与极片之间的粘结功能、提高基膜的耐高压性能，主要应用在消费电子电池、动力锂电池领域；
⑤涂覆聚偏氟乙烯或PMMA与氧化铝混合涂层（无机+有机材料）：可起到膜与极片之间的粘结功能、提高基膜的耐高压性能，主要应用在消费电子电池领域。
但是，这些隔膜也存在一些缺点，如较差的电解液润湿性、低孔隙率和低熔点，这会导致高离子阻抗、低电解液保持量和高温下的热收缩甚至熔化，引发严重的安全隐患。为了克服这些局限性，通过在商用聚乙烯隔膜表面涂覆锂化共价有机框架纳米片（TpPa-SO3Li），设计并制备了一种新型超薄（6.2 µm）多功能复合隔膜（TpPa-SO3Li@PE）。TpPa-SO3Li@PE集成了纳米通道阵列和丰富的固定阴离子位点的特点，从而实现了高效的Li+传导和均匀的Li+流动。
双层软制动器通过刮刀涂布设备将聚乙烯醇（PVA）与特定墨水（C）混合溶液均匀地涂布在PE膜上制备结构稳定的双层软制动器，在氙光下可以实现大的弯曲变形和快速响应，可以监测人体日常活动（如关节屈曲、腹式呼吸、吞水等动作），并与光电转换装置集成。PE薄膜具有高热膨胀系数和疏水性，通过涂布工艺制备的薄膜厚度均匀、双层薄膜呈现出相对较小的卷曲，薄膜韧性好、结构稳定。制备的双层软制动器在可穿戴设备，交通运输，光伏转换设备和临床治疗等方面显示出巨大的潜力。
