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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、氮氣、水蒸氣、香味及其他有機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，當結(jié)晶度一定時，極性大分子或強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，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)晶性聚合物的擴散能量比非結(jié)晶性聚合物高，擴散系數(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，高溫蒸煮時透氧性變化相對較大。
?????????實際應(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，或價格較高，或因性能不全面，一般不單獨使用，常用于共混、復(fù)合及涂層改性。
