塑料(liào)的阻隔性是指塑料包裝(zhuāng)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(děng)透過的能力。用於表征塑料阻隔能力(lì)大小的指標為透過率,即一定厚度的塑料製(zhì)品在一定壓力、溫度和濕(shī)度條件下,單位時間和單位麵積內透過小分子(zǐ)物質的體(tǐ)積或重量。塑料的透過率越小,說明其阻隔能力越高。下(xià)表給出(chū)了一些常用塑(sù)料的透氣、透濕率:
塑料包(bāo)裝材料的阻隔性除了與透過物質的分子大小及物性有關外,還與塑料本身的成(chéng)分、大分子結構及分子聚集狀(zhuàng)態等內部結構以及塑料與透過性物質之間的親和力和相容性等有關。影響塑料(liào)包裝(zhuāng)材料阻隔性能的因(yīn)素主要有以下幾種:
1. 分子極性:比較(jiào)各種聚合物樹脂的分子極(jí)性,當(dāng)結晶度一定(dìng)時,極性大分子或強(qiáng)極(jí)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(qí)內(nèi)部的擴散困難。分子極性越(yuè)大(dà),其樹脂透氣率越小,阻氣性越(yuè)好。常(cháng)用塑料樹脂中(zhōng),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(xìng)的提(tí)高而提高,如PET和PE對O2的透氣率(lǜ)相差十分懸殊。而水蒸氣是極(jí)性分子,所以(yǐ)水蒸氣對(duì)極性分子塑料的溶入和擴散速度均大於對(duì)非極性分子塑料,透濕係數值也較大(dà)。高(gāo)阻隔性材料PET分子極性強,而其透濕係數值大於非極性分子PE,故PE是一種極好的防潮包裝材料。
2. 分子結晶性:氣體和水蒸氣透過結晶性聚合物的擴散能量比非結晶性聚合物高,擴散係數小,故結晶性聚合物表現出較好的阻氣性。在其餘(yú)條件相同的情(qíng)況下,樹脂分子結晶度越高,表現出越(yuè)好的阻隔性能(néng)。
3. 分子定向:塑料薄膜和容器因成型加工時的拉伸作用(yòng)而使(shǐ)大分子(zǐ)受到不同程度的定向作用,使大分子呈規則分(fèn)布而排列緊密,阻隔性提高。大分子(zǐ)定向程度越高,其阻(zǔ)隔性越好。尤其是塑(sù)料薄膜經過(guò)雙向拉伸處理後(hòu),不僅晶粒尺寸可大大降低,而且結晶度也可增高。其原理可解釋為拉(lā)伸使(shǐ)原來的結晶顆粒破碎(suì)而變小;另一方麵拉伸使大分子取向增加,使大分子排(pái)列更加規(guī)整而有序,從而提高(gāo)結(jié)晶度和大分(fèn)子的排列密度。
4. 分子親水性:塑料(liào)樹脂中具有親水性能(néng)的主要是PVA、PA等(děng)薄膜。親水性樹脂由於其強的吸水性而(ér)使樹(shù)脂溶脹,分子間距增(zēng)大而使(shǐ)阻隔性下降。通常,親水性樹脂的水蒸(zhēng)氣擴散係數不是常數,它隨水蒸氣(qì)的濃度增大而增大,從而導(dǎo)致(zhì)透濕係數的改變。非親水性聚合物的透濕性(xìng)幾乎不受環(huán)境濕度的影響。
5. 環境溫度與塑料樹脂的阻隔性關係:溫度對塑料樹脂的分子結構有影響,溫度升高將使樹(shù)脂的結晶度、定向度降低、分子間距拉大、密度降低,這都使(shǐ)塑料薄膜的阻隔性降低。一般塑料薄膜(mó)的氣體透過率均按指數規律隨(suí)溫度的變化而增減,相比而言,PVDC的阻氣性(xìng)隨溫(wēn)度的影響較小些,鋁箔受溫(wēn)度的影響更小些,故(gù)一般選擇這兩種軟(ruǎn)包裝膜用(yòng)作高溫蒸煮袋。超高阻隔性的二氧化矽鍍膜塑料薄(báo)膜,其阻隔性受溫度的影響更(gèng)小。二氧化矽鍍膜複合材料經高溫蒸煮後(hòu)透氧性變化很(hěn)小,而鋁箔和PVDC複合膜,高溫蒸煮(zhǔ)時透氧性變化相對較大(dà)。
實際應(yīng)用中,EVOH、PVDC共聚物、PAN共(gòng)聚(jù)物、PA類(lèi)、PEN、PET等幾種材料常常(cháng)用做阻隔性材料,其(qí)中(zhōng),EVOH、PVDC、PAN共聚物和芳香尼(ní)龍MXD6為(wéi)高阻隔材料,而PA類、PET為中等阻隔性材料。EVOH、PVDC、PEN、PAN雖阻隔性十分優異(yì),但或加工性不好,或價格(gé)較高,或因性(xìng)能(néng)不(bú)全麵,一般不單獨使用(yòng),常用於共混、複合及塗(tú)層改性。
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