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阻隔性包装薄膜综述

前言

阻隔性塑料材料可有效的保持容器及包装内食品等内容物原有的口感、气味、防止品质劣化、延长商品货架寿命及保质期限；在包装行业中，尤其是食品、医药包装中，越来越强调阻隔性包装材料的使用。塑料的阻透性是指塑料制品对小分子气体、液体、水蒸气、香味等的屏蔽能力。用于表征塑料阻透能力大小的指标为透过系数，塑料的透过系数越小，说明其阻透能力越高。常用的中高阻透性塑料的透过系数见表。其定义为：一定厚度（1mm）的塑料制品，在一定压力（1MPa）、一定温度（23℃）、一定湿度，单位时间（24h）、单位面积（1m2）内透过小分子物质的体积或重量。国际上将对氧气透过率小于3.8cm3·mm/24h·m2·Mpa的聚合物称为阻隔性聚合物。它适应不同的市场需求，可以实现诸如：防潮性、阻氧性、阻二氧化碳性、保香性、保鲜性、杀菌性、缓释性、抗静电性、耐高低温性、抗老化性的不同功能的选择性组合。

阻隔性包装薄膜及其应用聚偏氯乙烯（PVDC）聚偏氯乙烯是以偏氯乙那如何能保证实验机丈量出正确的数据烯（VDC）为主要成分的共聚物。目前包装中应用的商品名为萨冉（Saran）的树脂是偏氯乙烯和氯乙烯的共聚物，（VC/VDC），为简便起见也写作PVDC。为了便于叙述，我们在后面仍称萨冉树脂为聚偏氯乙烯树脂。制造薄膜用的共聚物中的偏氯乙烯含量在80～90％。聚偏氯乙烯是一种阻隔性高、韧性强以及低温热封、热收缩性和化学稳定性良好的理想包装材料，具有高度的结晶性，最大的特点是有极佳的综合阻隔性能。而且，由于这种聚合物中不含亲水基团，使得它也能很好的阻隔水蒸气的透过，对气体的阻隔性不受环境湿度的影响。与聚氯乙烯树脂相比，聚偏氯乙烯树脂的软化点较低，一般含2～10%的增塑剂和热稳定剂。分子量范围从65000～150000，热稳定性较差，但薄膜的透明性、印刷性、耐化学性更好，相对密度大，薄膜制品收缩率大，制品比聚氯乙烯更坚韧、冲击强度更高。聚偏氯乙烯树脂在阻隔性能上的应用主要是阻气、阻氧和阻水性能，主要用于制造薄膜和热收缩薄膜，包装食品如肉类或其它食品、药品等。单层薄膜广泛用于日常家用包装，与聚烯烃通过共挤制成多层薄膜常用于包装肉类、奶酪和其它对水气较敏感的食品包装，还可与其它薄膜复合制成复合薄膜包装食品。聚偏氯乙烯自开发几十年来，作为高阻隔包装材料，其主导地位未曾动摇。是目前唯一被美国FDA认可的能与食品接触的高阻隔性的透明材料，广泛用于食品、卷烟、茶叶、饮料的保鲜和隔味，以及化工、医药、电子及军工产品的防潮包装，包括收缩性包装、不收缩性包装和刚性包装等。需要注意的是纯的聚偏氯乙烯树脂和纯的聚氯乙烯树脂一样本身都是无毒的，但树脂中含有的偏氯乙烯单体对人体有害，长期接触有致癌和致畸作用。故当用其作食品包装材料时要求其中的单体含量小于1PPM。此外，影响上述树脂用于食品包装卫生性的另一因素是为改善树脂加工应用性所加入的增塑剂、稳定剂、润滑剂、填料、颜料等组分的毒性。因此，在添加上述助剂时，应严格按照相关规定使用助剂种类和用量，以确保安全。乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）乙烯-乙烯醇共聚物，是一种集乙烯聚合物的加工性和乙烯醇聚合物的气体阻隔性于一体的新型高分子合成材料。由于聚乙烯醇具有特别高的气体阻隔性能，但它吸湿性大，有的品种还溶于水并难以加工。通过乙烯醇和乙烯的共聚合，高的气体阻隔性能保留下来了，而耐湿性和可加工性也得到了改进。乙烯-乙烯醇共聚物是高度结晶体，它的性质主要取决于其共聚单体的相对浓度。一般来讲，当乙烯含量增加时，气体阻隔性下降，防潮性能改进，树脂更易加工。乙烯-乙烯醇共聚物最显著的特点是它对气体的阻隔作用，有极好的阻气性，是迄今为止合成树脂中透气率最低的树脂。可以有效的阻隔氧气、二氧化碳和其它气体的渗透。乙烯-乙烯醇共聚物主要用于包装领域，乙烯－乙烯醇共聚物的最突出的特性就是能提供对O2、C国内万能拉力试验机两极化发展趋势向技术密集型转型O2或N2等气体的高阻隔性能，使其在包装中能充分提高保香和保质作用。由于乙烯－乙烯醇共聚物分子中存在较多的羟基，因而材料是亲水和吸湿的。当相对湿度大于80%时，其气体透过性会大大增加，这时可将乙烯－乙烯醇共聚物薄膜与高阻湿性薄膜（如聚烯烃薄膜）复合，则能使乙烯－乙烯醇共聚物薄膜仍保持最高的阻隔性。所以通常将其制成薄膜用作复合膜的中间层，主要用于包括所有食品的硬性和软性测准至2千克:PB在41⑻0千克包装中，如无菌包装、罐装和蒸煮袋；非食品方面的应用，包括包装溶剂、化学药品和医用品等。 乙烯－乙烯醇共聚物具有非常好的耐油性和耐有机溶剂能力，将乙烯－乙烯醇共聚物在20℃下浸泡于一般溶剂中一年，其增重为零；在乙醇中增重2.3％；在沙拉油中增重为0.1%。乙烯－乙烯醇共聚物还有非常好的保香性能。它的这些性质使得它被优先选做油性食品、食用油等要求高阻隔性能的食品包装材料。特殊尼龙MXD6 MXD6是由间苯二甲胺和己二酸的缩聚产物，是一种结晶性芳香族尼龙，其主要性能为：1、在很宽的温度范围内，保持高强度、高刚性；2、吸水率低，且吸水后尺寸变化小，机械强度降低少；3、对氧、二氧化碳等气体具有优良的阻隔性，氧气渗透率为，仅为尼龙6的1/10，同时还有良好的透明性和耐刺穿性。在常温和相对湿度为零时，尼龙MXD6的阻隔性比不上PVDC和EVOH，但随温度、湿度的增加，尼龙MXD6阻隔性的下降却不像PVDC和EVOH那么剧烈，尤其在高湿度下仍能保持其高阻隔性。MXD6主要被用于高阻透性包装薄膜。MXD6热性能接近于PET，两者相容性好，用PET/MXD6共混生产的拉伸薄膜可用于多种商品的阻透性包装，其食品卫生性也得到了FDA的认可。MXD6可与其它树脂复合共挤成膜，用于阻气性要求很高的食品包装，如蒸煮袋、奶酪、火腿肠及油炸食品的包装。蒸镀薄膜1真空镀铝真空镀铝常采用高真空沉积方法，对被镀材料的阻隔性提高很大，缺点是制品将失去透明性。真空镀铝的薄膜不但具有同基材相同的力学性能，同时也具有同铝箔一样的高阻隔性能。而且薄膜柔软度好，避免了铝箔的挠曲龟裂的问题。从节约材料、节约能源角度看，以表面真空镀铝的薄膜代替铝箔制作高阻隔性的包装材料是今后高阻隔材料的发展趋势，具有特殊光泽的真空镀铝薄膜与较厚的含有铝箔和纸的复合材料相比，其成本明显地减少。因此，在许多场合真空镀铝薄膜都代替了铝箔复合材料薄膜。常用的蒸镀薄膜基材有BOPA、PET和PP，真空镀铝的薄膜除用于要求阻隔性能的场合外，还以其华丽外表作为装饰材料来使用。2真空镀Si0x和其它氧化物 用类似真空镀铝的方法，还可以在塑料薄膜表面蒸镀SiOx，被镀薄膜基本也为PET、BOPP、PA等。 SiOx蒸汽镀在PET/PP复合薄膜的内层的材料上，使薄膜对氧气和水蒸气的渗透作用显著减少了，透氧率从112cm3/m2·d减少到0.47cm3/m2·d，对水蒸汽透过率从1.1g/m2·d减少到0.47g/m2·d。其性能和特点如下：1、具有优良的阻隔性，对氧和水蒸气的阻隔性非常好；2、耐温性好，使用温度范围宽，由于蒸镀材料对微波无反射作用，它尤其适合于制作需要直接在微波炉中加热的微波食品的包装袋。3、优秀的耐药品性，可用于耐酸碱的包装；4、适用于高温杀菌的软罐头；5、良好的透明性。目前，在透明的塑料薄膜上蒸镀氧化硅的方法有两种：PVD（物理蒸镀）法和CVD（化学蒸镀）法。目前这种新型的阻透性薄膜国内尚无企业能商业化生产，国内已经研发出的样品还不能像国外产品一样无色透明，呈较浅的咖啡色。此外，在塑料薄膜上还普通的双目金相显微镜用两个目镜就能够视察可以镀Al2O3、TiO2和MgO的混合物，同样可以生产高阻隔性能的透明薄膜。如将Al2O3蒸镀在树脂基材上，对氧气阻隔作用提高不大，但对水蒸气的隔离作用却是原塑料基材的3～10倍。结语以上几种阻透性材料虽然阻透性较好，但又存在某些性能上的缺陷或不足。如EVOH易受湿度影响，PVDC共聚物受温度影响，只有尼龙MXD6不受环境影响，但它价格太高，这些都影响阻透材料的应用。为此需要对其进一步改性，以改善或改进其阻透性能。我国对塑料包装材料特别是具有阻隔性能的包装材料的开发尚处于起步阶段，与发达国家先进水平的差距很大。目前有许多塑料包装材料无法满足国际市场的竞争需求，特别是食品、药品包装越来越强调阻隔性能的要求，因此研究开发阻隔性材料，对于发展我国的包装工业具有重要意义。

转载自：全球软包装工业