，这就需要下层薄膜具有较低的摩擦系数。然而，一般聚丙烯薄 膜的动摩擦系数在0.4~0.6,为了进一步降低动摩擦系数，通常需要向聚丙烯树脂中添加 芥酸酰胺类爽滑剂，但芥酸酰胺小分子在食品接触层的析出会对食品造成污染，因此这种 通用的降低摩擦系数的工艺并不是最佳的方法。与之不同的是，本发明提供的上述高性能 聚丙烯薄膜中，在聚丙烯树脂中加入了特定含量的纳米二氧化硅组合物，使其具有较低的 动摩擦系数。当使用该聚丙烯薄膜进行自动包装时，下层薄膜作为食品接触层，因其具有较 低的动摩擦系数，能够适应自动包装的需求，可以避免在该层中添加爽滑剂而给食品带来 的污染。
[0024] 总之，该薄膜各层中含有特定含量的纳米二氧化硅组合物，使得薄膜的模量和断 裂伸长率高、对溶剂小分子的扩散系数和溶解度参数低、动摩擦系数低，其具有好的综合性 能，适宜用于食品软包装材料。
[0025] 上述高性能聚丙烯薄膜中，各层的材料只要按照上述比例范围进行设置，就能够 使各层具有特定的优异性能，同时整个聚丙烯薄膜具有较佳的综合性能。在一种优选的实 施方式中，按上层薄膜的重量百分比计，上层薄膜包括2.3~2.8%的纳米二氧化硅组合物 及97.2~97.7%的第一聚丙烯；按芯层薄膜的重量百分比计，芯层薄膜包括0.7~1.5%的 纳米二氧化硅组合物及98.5~99.3 %的第二聚丙烯；按下层薄膜的重量百分比计，下层薄 膜包括3.7~4.5 %的纳米二氧化硅组合物及95.5~96.3%的第三聚丙烯。将各层中纳米二 氧化硅组合物的含量控制在上述范围内，能够进一步改善聚丙烯薄膜的综合性能。
[0026] 更优选地，按上层薄膜的重量百分比计，上层薄膜包括2.6%的纳米二氧化硅组合 物及97.4%的第一聚丙烯;按芯层薄膜的重量百分比计，芯层薄膜包括1.0%的纳米二氧化 硅组合物及99.0 %的第二聚丙烯;按下层薄膜的重量百分比计，下层薄膜包括4.0 %的纳米 二氧化硅组合物及96.0 %的第三聚丙烯。
[0027] 加入1%的纳米二氧化硅组合物，使得芯层薄膜的拉伸强度能够达到37.6MPa、弹 性模量能够达到688Mpa、断裂伸长率能够达到349%，分别比未添加纳米二氧化硅组合物的 聚丙烯薄膜的拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率提高了 119%、42%和12%。
[0028] 在聚丙烯树脂中添加2.6%的纳米二氧化硅组合物，得到的上层薄膜对丙酮溶剂 小分子具有较低的扩散系数能够低至0 = 0.97父10_131112/8_2、溶解度能够低至3 = 0.035% (相对质量浓度），其D和S值比未添加纳米二氧化硅组合物的聚丙烯薄膜分别降低63%和 20%。有机溶剂在薄膜中的D和S同时大幅降低，使得该溶剂分子向薄膜深处的扩散速率P(P = DXS)得到很大程度的降低，在粘合剂接触该上层薄膜的瞬间(从上胶后至薄膜进入烘道 之前的时间间隔内，低于1秒），几乎没有有机溶剂能够渗透入致密的上层薄膜中，从而使整 个聚丙烯薄膜中的溶剂残留数值得以进一步大幅度降低，薄膜的安全性得到更进一步的保 障。此外，该上层薄膜对有机溶剂的阻隔性并不会降低薄膜与其它原料薄膜间的复合强度， 反而因为纳米二氧化硅组合物的加入，提高了上层薄膜的极性，增加了其与粘合剂间的亲 和性，使得粘合强度得到提高。
[0029] 在聚丙烯树脂中添加4.0%的纳米二氧化硅组合物，得到的下层薄膜的动摩擦系 数得到更有效地降低，且该纳米二氧化硅组合物不会向表面迀移。与未添加纳米二氧化硅 组合物的聚丙烯薄膜相比，在下层薄膜的静摩擦系数不发生改变(μ〇约0.45)的情况下，其 动摩擦系数可以降低到μ<ι = 0.24,比未添加纳米二氧化硅组合物聚丙烯薄膜的动摩擦系数 降低44%。此外，该下层薄膜对丙酮的扩散系数能够低至D= 1.1 X l(r13m2/iT2、溶解度能够 低至S = 0.035%，比未添加纳米二氧化硅组合物的聚丙烯薄膜的D、S分别降低58%和20%。 这种致密的下层薄膜对食品香味的吸附性降低，更利于保持被包装食品的风味。
[0030] 此外，高性能聚丙烯薄膜的上层、芯层和下层，除具有以上优异的性能之外，力学 性能也十分优异。拉伸强度均在24.5~37.6MPa之间，弹性模量在486~688MPa之间，断裂伸 长率在313~349%之间，丙酮在薄膜中的扩散系数在0.97 X 10_13m2/s_2~1.78 X 10_13m2/s_2 之间，丙酮在薄膜中的溶解度在〇. 035~0.041 (质量浓度)之间，初始分解温度在185.4~ 269°C之间，50 %分解温度在448.8~450.4°C之间，静摩擦系数在0.45左右，动摩擦系数在 0.24~0.36之间。这些性能均远优于常规的聚丙烯薄膜。
[0031 ]在一种优选的实施方式中，高性能聚丙烯薄膜的结晶度为30~39%。优选地，高性 能聚丙烯薄膜的玻璃化转变温度为22.2~24.7°C。该结晶度和玻璃化转变温度下，能够进 一步提高上述聚丙烯薄膜的综合性能。
[0032]优选地，上述高性能聚丙烯薄膜的晶粒为手榴弹状晶粒，手榴弹状晶粒包括球状 弹头和柱状弹柄;更优选地，手植弹状晶粒中，球状弹头的粒径为〇. 08~0. Ιμπι，柱状弹柄的 径向宽度为0.04~0.08μηι，柱状弹柄的轴向长度为0.8~1.6μηι。
[0033]没有添加纳米二氧化硅组合物的聚丙烯薄膜中，聚丙烯结晶尺寸（晶粒体积)为10 ~30微米，对于面积为1平方米、厚度为11微米的这种薄膜，质量约10克左右，如果结晶度为 35%，那么1平米的这种薄膜中具有8.93 Χ108个粒径为20微米的晶粒(聚丙烯晶胞密度为 0.936g/ml)。而本发明中提供的上述高性能聚丙烯薄膜中，在各层中添加了特定比例的纳 米二氧化硅组合物，使得晶粒尺寸减少很多，晶粒数量增加6~7个数量级，例如在添加 1.0%的直径为20nm的纳米二氧化硅组合物后得到的芯层薄膜，每平米薄膜中有5.4X10 15 个晶粒，且晶粒形状非传统的球晶，而是呈"手榴弹"形状，弹头部分呈球形，直径0.1微米左 右，而手柄部分呈柱形，直径〇. 04微米左右;添加2.6 %的直径为20nm的纳米二氧化硅组合 物后得到的上层薄膜，每平米含1.4X1016个晶粒，"手榴弹"状晶粒的弹头直径约0.1微米左 右;而添加4.0%的直径为20纳米的二氧化硅后得到的下层薄膜，每平米含2.2 X1016个晶 粒，晶粒球状弹头直径约0.08微米左右，且"手榴弹"状弹头的直径与弹柄直径相当，整个晶 粒几乎呈现棒状。
[0034]在结晶度相同的情况下，晶粒尺寸越小，则晶区数目越多，晶区对无定形区分子链 的束缚越强。被晶区束缚的无定形区分子链，被称为受阻链，受阻链占总无定形分子链的比 例随着晶粒尺寸的降低、晶粒数目的增加而增多，进而使得无定形区中自由体积分数（自由 体积分率，FFV)降低，也会影响到无定形区微孔道的直径R。本发明上述的高性能聚丙烯薄 膜中，具有众多的手榴弹形状的微晶区。这些微晶区增加了受阻链的比例，束缚了受阻链的 无规线团状的分散，使得一些受阻链从一个微晶区出来后，还没有分散形成自由体积空穴、 就迅速参与下一个微晶区的组成，这种情况无疑会大幅减少无定形区自由体积空穴数量。 正电子湮灭分析表明，添加不同比例的纳米二氧化硅组合物形成的聚丙烯薄膜，其自由体 积空穴直径为3.13纳米，与未改性聚丙烯薄膜的自由体积空穴直径差别不大，但空穴数量 明显减少，最终促使本发明中高性能聚丙烯薄膜各层中的自由体积分率得以降低。基于上 述原因，使得本发明中该聚丙烯薄膜具有更佳的综合性能。
[0035]本发明上述聚丙烯薄膜中，各层的厚度可以根据具体的性能需求进行调整。在一 种优选的实施方式中，上述高性能聚丙烯薄膜的总厚度为18~20μπι，其中上层薄膜的厚度 为3~5μπι，下层薄膜的厚度为3~5μπι。将三层中各层的厚度控制在上述范围内，能够进一步 提高聚丙烯薄膜的综合性能，使其兼具各项性能优势，满足软包装领域的各项要求。
[0036]本发明中高性能聚丙烯薄膜的各层中采用的聚丙烯树脂可以是本领域常用的聚 丙烯树脂。在一种优选的实施方式中，上述第一聚丙烯、第二聚丙烯及第三聚丙烯分别独立 地选自聚丙烯？280、乂37?、2605小0801]\^80(^0?及?-603中的一种或多种。这几种聚丙烯具 有较好的加工性能，且来源广泛，价格较低。
[0037] 本发明上述的高性能聚丙稀薄膜，采用的纳米二氧化娃组合物中，优选纳米二氧 化硅颗粒的粒径为15~20nm;更优选地，树脂改性剂选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯 醇、丙烯酸系共聚物、聚环氧乙烷及聚乳酸中的一种或多种。进一步优选地，纳米二氧化硅 组合物中纳米二氧化硅颗粒的重量百分含量为54%。具体地，可以根据CN101724176、 CN102