淺析樹脂材料的阻隔性

       在很多食品類包裝中，對阻隔性有著很高的要求，直接影響到食品的保質期。阻隔性可以通過阻隔材料來實現，通常指在標準狀態下（23攝氏度，65%相對濕度），25微米的薄膜透氧量在5ml/（m2.d）以下，且透濕量在2g/（m2.d）以下的材料。目前軟包裝中屬于高阻隔材料范圍的有：鋁箔，EVOH和PVDC；屬中阻隔材料的有尼龍和聚酯；而PE，PP等屬于低阻隔材料。

        通常我們所講的材料阻隔性都是針對特定滲透對象而言的，滲透對象包括氣體，水蒸氣，液體，有機物等，是材料對特定滲透對象由其一側滲透到達另一側（高濃度側滲透通過材料進入低濃度側）的阻隔性能。整個滲透過程可以分為：吸附，溶解，擴散，解吸幾個部分。氣體或水蒸氣從高濃度區進入材料表面，通過在材料內部的擴散，又從低濃度區的另一表面解吸。

        整個滲透過程出現的快慢由兩個因素決定，一是在聚合物里滲透溶解的快慢，由溶解度參數表示；二是滲透物分在在聚合物分子里移動的快慢，由擴散系數表示。由氣體透過薄膜的機理可知，氣體首先在薄膜表面吸附，然后經擴散的過程透過薄膜。對氣體阻隔性高的薄膜聚合物，其氣體透過機理和聚合物特性的基本規律如下：

1.   取向度：取向程度高，阻隔性高；

2.   聚合物鏈的剛性：聚合物的玻璃化溫度高，剛性強，從而阻隔性好；

3.   聚合物間的間隙：盡可能小，聚合物鏈的填充度密實；

4.  凝聚能量密度：極性高的聚合物（含-OH，-CN）結合力高，氣體的擴散較為困難；

5.  對水蒸氣的敏感性：吸收水蒸氣后增塑化，結合力減弱，氣體容易透過。

       不同滲透對象對于同種材料的滲透過程是不一樣的，通常按照滲透對象性質的不同將材料的阻隔性分為材料對無機氣體的阻隔性（就是通常所說的透氣性，又可進一步分為透氧性，透氮性，透二氧化碳性等）、對水蒸氣的阻隔性以及對有機物的阻隔性。這三類物質對材料的滲透原理是不一樣的，而且由于滲透物質的不同，滲透過程相差很大。

       平常在進行材料的阻隔性描述時，人們常常會進入以偏概全的誤區。例如，某種材料的氣體阻隔性好卻常被直接說成高阻隔材料，這意味著這種材料應該同時具有很好的氣體阻隔性、水蒸氣阻隔性、有機物阻隔性，然而實際上它對水蒸氣、有機物的阻隔性也許并不理想。EVOH在環境濕度很低時具有很高的氣體阻隔性，但隨著環境濕度的升高其對無機氣體的阻隔性會明顯下降，而且它的水蒸氣阻隔性較差。并且，即使僅對于材料的氣體阻隔性，其透氧性和透二氧化碳性也是不一樣的。試驗結果證明，對于同一種材料，它的透氧性、透二氧化碳性以及透氮性多表現出一定的比例關系，因為無機氣體在滲透過程上非常相似，主要影響因素是分子尺寸以及分子形狀。但是這種比例關系會因材料的不同而改變。在一個復合的多層結構中，阻隔性主要取決于阻隔性最好的一層的阻隔性。

       溫度和濕度對阻隔性有著很大的影響，對于H2、O2、N2等非凝聚性氣體，滲透系數隨著溫度升高而增大（溫度升高使得分子運動加劇），對于大多數氣體滲透都遵循這個規律。有些對濕度敏感的材料，如乙烯-乙醇共聚物、聚乙烯醇、聚酰胺（尼龍）、未涂覆玻璃紙等，隨著相對濕度的升高，滲透系數迅速增加，即對氧的阻隔性迅速下降。而聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲乙二酯（PET）的透氧率幾乎不隨相對濕度變化而改變。軟包裝材料主要是由各種各樣的高分子聚合物制成的，有些高分子聚合物中含有羥基（-OH）、酰胺基（-CNH-）等，這些聚合物對水敏感，若環境濕度升高，環境中的水分子會向高分子聚合物中擴散，相當于加入了一定量的增塑劑，不僅會使材料中的自由體積增加，也使高分子的一些運動單元重排運動易于進行，提供使氣體分子擴散通過的瞬間縫隙的機會增多，使得氣體的滲透系數增大。因此可以通過不同材料的搭配提供很好的阻水阻氧性能的組合，比如：PE/tie/PA/EVOH/PA/tie/PE中, PE提供對水蒸氣的阻隔，PA和EVOH提供對氧氣的阻隔。更多阻隔性樹脂查詢可以登陸薄膜通網站查詢。

        在中國，隨著生活水品的日益提高和生活節奏的加快，市場對于具有阻隔性的軟包裝的需求也越來越大，值得引起大家的關注。