塑料薄膜的阻隔性是指塑料产品包装设计材料或容器可以防止小分子通过气体,如氧气、二氧化碳、氮气、水蒸气、香味及其他有机结合溶剂蒸汽等透过的能力。用于分析表征塑料阻隔技术能力不同大小的指标为透过率,即一定文化厚度的塑料制品在一定社会压力、温度和湿度环境条件下,单位工作时间和单位建筑面积内透过小分子提供物质的体积或重量。塑料的透过率越小,说明其阻隔能力水平越高。
塑料包装材料的阻隔性能不仅与材料的分子尺寸和物理性能有关,还与塑料的组成、高分子结构和分子聚集态有关,还与塑料与透水性材料的亲和力和相容性有关。影响塑料包装材料阻隔性能的主要因素如下:
1.分子极性: 为了比较各种聚合物树脂的分子极性,当结晶度恒定时,极性大分子或强极性大分子比非极性大分子或极性大分子更难以在其内部扩散气体,因为它们之间的紧密结合。分子极性越大,树脂的渗透性越小,耐气性越好。
常用塑料树脂中,PET和PVA为强极性树脂,PA、PVC为极性树脂,PS等为弱极性树脂,PE、PP等为非极性树脂。它们的阻气性随分子极性的提高而提高,如PET和PE对O2的透气率相差十分悬殊。而水蒸气是极性分子,所以水蒸气对极性分子塑料的溶入和扩散速度均大于对非极性分子塑料,透湿系数值也较大。
高阻隔性材料PET分子极性强,而其透湿系数值大于非极性分子PE,故PE是一种极好的防潮包装材料。
2.分子结晶性:气体和水蒸气透过结晶性聚合物的扩散能量比非结晶性聚合物高,扩散系数小,故结晶性聚合物表现出较好的阻气性。在其余条件相同的情况下,树脂分子结晶度越高,表现出越好的阻隔性能。
3.分子定向:塑料薄膜和容器因成型加工时的拉伸作用而使大分子受到不同程度的定向作用,使大分子呈规则分布而排列紧密,阻隔性提高。大分子定向程度越高,其阻隔性越好。尤其是塑料薄膜经过双向拉伸处理后,不仅晶粒尺寸可大大降低,而且结晶度也可增高。其原理可解释为拉伸使原来的结晶颗粒破碎而变小;另一方面拉伸使大分子取向增加,使大分子排列更加规整而有序,从而提高结晶度和大分子的排列密度。
四个。分子亲水性: 塑料树脂的主要亲水性是 PVA、 PA 等薄膜。亲水性树脂由于吸水性强而膨胀,阻隔性能随分子间距的增加而降低。亲水性树脂的水蒸气扩散系数一般不是常数,随着水蒸气浓度的增加而增大,从而导致透湿系数的变化。非亲水性聚合物的透湿性几乎不受环境湿度的影响。
5.环境温度与塑料树脂阻隔性能的关系:温度对塑料树脂的分子结构有影响。温度的升高会降低树脂的结晶度和取向度,使分子间距变宽,密度降低,从而降低塑料薄膜的阻隔性能。
一般采用塑料包装薄膜的气体可以透过率均按国家指数发展规律随温度的变化而增减,相比企业而言,PVDC的阻气性随温度的影响较小些,铝箔受温度的影响更小些,故一般我们选择通过这两种软包装膜用作研究高温蒸煮袋。超高阻隔性的二氧化硅镀膜技术塑料以及薄膜,其阻隔性受温度的影响程度更小。二氧化硅镀膜系统复合结构材料经高温蒸煮后透氧性变化范围很小,而铝箔和PVDC复合膜,高温蒸煮时透氧性变化情况相对存在较大。
在实际应用中,EVOH、 PVDC、 PAN、 PA、 PEN 和 PET 是常用的阻隔材料,其中 EVOH、 PVDC、 PAN 和 MXD6是高阻隔材料,pA 和 PET 是中阻隔材料。
EVOH、PVDC、PEN、PAN虽然具有优异的阻隔性能,但由于加工性能差、价格高或性能不全,通常不单独使用,常被用于共混、复配和涂层改性。
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