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淺析塑料薄膜阻隔性
????????塑料的阻隔性是指塑料包裝材料或容器防止小分子氣體，如氧氣、二氧化碳、氮?dú)?、水蒸氣、香味及其他有機(jī)溶劑蒸汽等透過的能力。用于表征塑料阻隔能力大小的指標(biāo)為透過率，即一定厚度的塑料制品在一定壓力、溫度和濕度條件下，單位時(shí)間和單位面積內(nèi)透過小分子物質(zhì)的體積或重量。塑料的透過率越小，說明其阻隔能力越高。下表給出了一些常用塑料的透氣、透濕率：
?????????塑料包裝材料的阻隔性除了與透過物質(zhì)的分子大小及物性有關(guān)外，還與塑料本身的成分、大分子結(jié)構(gòu)及分子聚集狀態(tài)等內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及塑料與透過性物質(zhì)之間的親和力和相容性等有關(guān)。影響塑料包裝材料阻隔性能的因素主要有以下幾種：
????????1. 分子極性：比較各種聚合物樹脂的分子極性，當(dāng)結(jié)晶度一定時(shí)，極性大分子或強(qiáng)極性大分子比非極性大分子或若極性大分子因分子間結(jié)合緊密而使氣體在其內(nèi)部的擴(kuò)散困難。分子極性越大，其樹脂透氣率越小，阻氣性越好。常用塑料樹脂中，PET和PVA為強(qiáng)極性樹脂，PA、PVC為極性樹脂，PS等為弱極性樹脂，PE、PP等為非極性樹脂。它們的阻氣性隨分子極性的提高而提高，如PET和PE對O2的透氣率相差十分懸殊。而水蒸氣是極性分子，所以水蒸氣對極性分子塑料的溶入和擴(kuò)散速度均大于對非極性分子塑料，透濕系數(shù)值也較大。高阻隔性材料PET分子極性強(qiáng)，而其透濕系數(shù)值大于非極性分子PE，故PE是一種極好的防潮包裝材料。
????????2. 分子結(jié)晶性：氣體和水蒸氣透過結(jié)晶性聚合物的擴(kuò)散能量比非結(jié)晶性聚合物高，擴(kuò)散系數(shù)小，故結(jié)晶性聚合物表現(xiàn)出較好的阻氣性。在其余條件相同的情況下，樹脂分子結(jié)晶度越高，表現(xiàn)出越好的阻隔性能。
????????3. 分子定向：塑料薄膜和容器因成型加工時(shí)的拉伸作用而使大分子受到不同程度的定向作用，使大分子呈規(guī)則分布而排列緊密，阻隔性提高。大分子定向程度越高，其阻隔性越好。尤其是塑料薄膜經(jīng)過雙向拉伸處理后，不僅晶粒尺寸可大大降低，而且結(jié)晶度也可增高。其原理可解釋為拉伸使原來的結(jié)晶顆粒破碎而變小;另一方面拉伸使大分子取向增加，使大分子排列更加規(guī)整而有序，從而提高結(jié)晶度和大分子的排列密度。
????????4. 分子親水性：塑料樹脂中具有親水性能的主要是PVA、PA等薄膜。親水性樹脂由于其強(qiáng)的吸水性而使樹脂溶脹，分子間距增大而使阻隔性下降。通常，親水性樹脂的水蒸氣擴(kuò)散系數(shù)不是常數(shù)，它隨水蒸氣的濃度增大而增大，從而導(dǎo)致透濕系數(shù)的改變。非親水性聚合物的透濕性幾乎不受環(huán)境濕度的影響。
????????5. 環(huán)境溫度與塑料樹脂的阻隔性關(guān)系：溫度對塑料樹脂的分子結(jié)構(gòu)有影響，溫度升高將使樹脂的結(jié)晶度、定向度降低、分子間距拉大、密度降低，這都使塑料薄膜的阻隔性降低。一般塑料薄膜的氣體透過率均按指數(shù)規(guī)律隨溫度的變化而增減，相比而言，PVDC的阻氣性隨溫度的影響較小些，鋁箔受溫度的影響更小些，故一般選擇這兩種軟包裝膜用作高溫蒸煮袋。超高阻隔性的二氧化硅鍍膜塑料薄膜，其阻隔性受溫度的影響更小。二氧化硅鍍膜復(fù)合材料經(jīng)高溫蒸煮后透氧性變化很小，而鋁箔和PVDC復(fù)合膜，高溫蒸煮時(shí)透氧性變化相對較大。
?????????實(shí)際應(yīng)用中，EVOH、PVDC共聚物、PAN共聚物、PA類、PEN、PET等幾種材料常常用做阻隔性材料，其中，EVOH、PVDC、PAN共聚物和芳香尼龍MXD6為高阻隔材料，而PA類、PET為中等阻隔性材料。EVOH、PVDC、PEN、PAN雖阻隔性十分優(yōu)異，但或加工性不好，或價(jià)格較高，或因性能不全面，一般不單獨(dú)使用，常用于共混、復(fù)合及涂層改性。
