文章重要内容

       四川大学傅强教授团队设计了一种“拉伸-暂停-再拉伸”的间歇式拉伸工艺，在拉伸过程中引入松弛，实现了BOPP薄膜拉伸过程与微观结构的协同调控：通过优化间歇温度与时间，可平衡分子链解缠结与晶体重组过程，有效缓解局部应力并提升最大拉伸比，进而获得高拉伸比、高shish晶含量及高力学强度的BOPP薄膜。

文章背景

 双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜凭借优异的电学、力学及光学性能，在包装、电气、医疗等多个领域应用广泛，市场需求持续旺盛。当前，塑料薄膜加工的前沿方向聚焦于“超强”与“超薄”，这一发展趋势具有重要现实意义：不仅能减少原料消耗、降低材料与物流成本，适配轻量化生产需求，还可契合器件小型化发展，提升电容器等产品的能量密度，同时减少塑料用量，降低生产碳排放与废弃处理压力。然而，传统一步双向拉伸工艺存在显著局限：在高拉伸比条件下，等规聚丙烯(iPP)铸片的分子链难以对宏观应变做出及时响应，解缠结过程受阻，易引发局部应力集中，最终导致破膜，严重限制了超强、超薄BOPP薄膜的制备。

 为突破这一困境，现有研究尝试了多种方案：如将超高分子量聚乙烯与大量白油混合、在高密度聚乙烯中添加少量低分子量白油等，但这些方法需通过正己烷长期浸泡去除白油，大幅降低生产效率，不适用于工业化生产；而选用低分子量iPP原料虽能减少缠结点、降低应力集中风险，但会导致薄膜晶体间连接分子减少，力学性能不佳。因此，亟需一种无需复杂后续处理、能兼顾高拉伸比与优异力学性能、且适配工业化生产需求的新工艺，以解决现有方法在效率与性能上的双重局限，推动超强超薄高性能BOPP薄膜的规模化制备，这也是该研究开展的核心背景与重要动因。

文章概述

       最近，四川大学傅强教授团队针对传统一步双向拉伸工艺制备双向拉伸聚丙烯薄膜时，高拉伸比下分子链难解缠结、易应力集中致破膜，难获超强超薄产品的问题，以α晶型等规聚丙烯(α-iPP)铸片为原料，采用同步双向拉伸技术，设计“拉伸-暂停-再拉伸”间歇工艺(图1)。与常规同步双向拉伸不同，该工艺在高拉伸比下引入了间歇过程，给予分子链一定的构象调整时间，通过调控间歇温度(100-160 ℃)与时间(3-30 s)，平衡分子链解缠结与晶体重组过程，以期实现BOPP薄膜的最大拉伸比与力学性能的协同提高。

图1 iPP铸片的 (a) DSC曲线, (b) XRD图与 (c) TD方向双轴拉伸曲线; (d) 左图显示BOPP薄膜在双轴拉伸过程中断裂，红色虚线表示断裂处; 右图显示了完整的BOPP薄膜; (e) 间歇拉伸工艺示意图; (f) 使用间歇拉伸工艺进行双轴拉伸的 iPP铸片在TD方向的拉伸曲线

 在双向拉伸过程中，iPP铸片内部的球晶结构被破坏，形成半熔融状态，分子链不断解缠结以对宏观应变做出及时响应。在高拉伸比下，由于分子链的高度舒展，其活动性有所下降，缠结不能及时解开，难以及时响应宏观应变，从而在缠结处出现应力集中现象。间歇拉伸工艺在BOPP的高倍拉伸状态下为其提供了一定的间歇时间，使分子链能够在高舒展状态下解缠，降低局部应力，从而使拉伸能够进一步进行，大幅提高BOPP的最大拉伸比，降低薄膜厚度，同时增强力学性能，这一过程需要间歇温度与时间相配合(图2)，平衡分子链解缠与晶体重组过程。当间歇时间过短，缠结稍有打开，而局部应力依旧较大，限制了最大拉伸比的提高；而间歇时间过长，解缠结充分进行，但大量分子链排入晶格形成了新的晶体，亦不利于拉伸的进一步进行。在合适的间歇时间下，分子链解缠结较为充分且未完全排入新的晶格，大幅缓解局部应力，及时响应宏观应变，提高BOPP的最大拉伸比，分子链在拉伸的作用下舒展，同时受到不完善晶体的限制形成较短的shish晶。间歇时间的相对长短受间歇温度的影响，间歇温度越高，最佳间歇时间越长。

图2 不同松弛时间下，BOPP间歇拉伸过程中的缠结、晶体演化和应力状态示意图

 此外，间歇拉伸工艺制备BOPP的拉伸强度基本都高于一步拉伸法(图3)：拉伸比提高，分子链更加舒展，且晶体结构也发生了改变，尤其部分样品出现了新shish晶。不同BOPP的拉伸强度与其拉伸比变化一致，适当的间歇温度与时间可以大幅提高BOPP的拉伸强度。以120℃间歇10 s为例，相较于一步拉伸法，其最大拉伸比提高了25.3%，而拉伸强度从176.1 MPa升到了262.3 MPa，显然分子链舒展并非拉伸强度变化的唯一原因，新生的shish晶体进一步提高了BOPP的拉伸强度。

图3 (a) 一步拉伸法制备BOPP的应力-应变曲线; (b) 与一步法拉伸工艺相比，通过间歇拉伸工艺制备的BOPP的厚度比; (c) 100 ℃, (d)120 ℃, (e) 140 ℃和 (f) 160 ℃下间歇拉伸制备BOPP的应力-应变曲线; (g) 不同间歇拉伸条件下BOPP的拉伸强度; (h) BOPP的拉伸强度与shish含量之间的关系

 该研究为高性能BOPP的工业化制备提供了理论依据与工艺参考，对推动BOPP超薄高强化制备具有重要的支撑意义。

 本文为“庆祝蹇锡高院士80华诞”专辑特约论文，发表在《高分子学报》2026年第1期。论文第一作者为四川大学博士生王岩旭，通信联系人为傅强教授。

引用本文

王岩旭, 李悦昊, 徐伟, 傅强. 分子链松弛在制备高性能双向拉伸聚丙烯薄膜中的重要作用. 高分子学报, 2026, 57(1), 268-281.Wang, Y. X.; Li, Y. H.; Xu, W.; Fu, Q. The important role of molecular chain relaxation in the preparation of high-performance biaxially oriented polypropylene films. Acta Polymerica Sinica (in Chinese), 2026, 57(1), 268-281.