各式各样的阻隔材料

    包装，尤其是塑料包装，在现代社会中随处可见。包装工业得以快速发展，是由于其长时间保护及稳定产品的能力，以及避免产品受损坏、污染及受潮。要达到最佳的保护效果，高阻隔性的物料是必然之选。    从广义角度看，阻隔包装已使用多年。阻隔包装旨在保护产品和内装物，避免污染物、风味、色料、异味渗入，有时也用于防止内装物渗出。   {TodayHot}     在其它情况下，需要采用多层结构(层压或共挤)以提高强度和阻隔性能。即使对于快餐食品等看似简单的产品，其包装也可以很复杂。这些多层结构往往含7层或以上的不同塑料层，各层具有不同的结构阻隔或粘合作用。        合成特种阻隔性树脂，即聚偏二氯乙烯(PVDC)  ，于50年代问世，经过60年代的发展，自此以来，塑料阻隔包装经历了巨大发展。不久，乙烯／乙烯醇(EVOH)更于70年代投入商业化应用。        阻隔包装业自此不断变化。由于不同的用途有着不同的要求，因此，理想的聚合物阻隔材料现在并不存在，或许永远也不会出现。例如，在某些情况下，如氧气阻隔特性并不优良的PVC薄膜，常用于超市中作为肉类包装陈列，主要是因为PVC薄膜能使肉类保持红色，在陈列时间内可吸引顾客。然而，若肉类需要长期运输或存储，则必须具有良好的氧气阻隔性能，才能防止肉类变质。        目前，阻隔包装塑料确实已能满足所需。然而，问题仍然存在，制约了阻隔包装塑料在许多用途中的应用和发展。这些问题主要包括：          成本高昂，一般高于简单单层塑料包装，如：LDPE和LLDPE。          接触水分时，特别容易污染和降解。EVOH是最适宜解决此间题的材料，不过羟基在赋予优良阻隔特性的同时，又使该材料易于水解。因此，EVOH只能作为多层结构的内层。      {HotTag}    处理和回用问题。大多数多层结构的包装均含多种塑料(例如HDPE和PET)，因此，不易于掺合和回用。          来自代用材料的挑战。如玻璃等传统材料和氧化硅玻璃贴面等新材料，均能提供优异的阻隔特性。          根据其氧气和水分渗透率及透气率，阻隔性树脂应具有以下渗透特性：      1．氧气：在大气压力下连续24小时内，透氧率(OTR)低于2ml／mil厚度／100平方英寸的树脂。大多数透氧率的测定均在73℃的温度及根据特定条件而确定的相对湿度下进行。许多传统型树脂的透氧率为5，而大多数新型树脂则等于或低于1。例如标准金属化PET薄膜的透氧率不超过0．3；透氧率低于0．1的材料列为高阻隔性材料，包括PVDC和EVOH。其它材料则列为中等阻隔性材料。      2．水蒸气(湿气)：透湿气率(WVTR)低于0．1的树脂。我们按药品泡罩包装业的分类方式对湿气阻隔聚合物结构进行定义和分类。也就是说，将透湿气率高于0．1的薄膜列为超低阻隔性薄膜，由0．06~0．1的薄膜列为低阻隔性薄膜，0．03~0．06的薄膜列为中等阻隔性薄膜，等于或低于0．03的薄膜列为高阻隔性薄膜。        多种透湿气率为1的树脂薄膜已投放市场多年。PTCFE是目前最新最佳的防湿薄膜，其透湿气率低于0．3，被认为是现时唯一的高防湿性薄膜树脂。透湿气率的测定一般在100℃温度和90％相对湿度下进行。  各种阻隔性材料介绍聚甲醛(POM)        聚甲醛是一种多功能工程树脂。其化学结构、规则的分子结构以及高结晶度，使之对水分、汽油、溶剂和其它多种中性化学品具有优异的耐性。        POM可以注塑、挤塑加工，具体用途包括：气喷剂容器、汽油箱盖、化学喷雾器、皂液分配器、涂料混合器、水管配件、齿轮、耐蠕变外壳、耐磨表面等。        其阻隔性测试表明，薄膜厚度超过10密尔时，无填料型Ticona Celcon聚甲醛和玻璃增强型品级聚甲醛的渗透性大致相同。杜邦公司Delrin产品对多种物质具有优良的耐渗透性和强度特性，使之适合作为容器，尤其是气喷剂容器。Ticona Celcon聚甲醛能长期承受高湿度和高温水，因此，该材料广泛用于水管相关的用途中。  丙烯腈树脂(AMA)        这是一种透明橡胶改性类丙烯腈材料，具有优异的化学耐性、阻气性和较高的模数或劲度，主要用于包装。AMA的渗透性取决于是否存在添加剂，以及丙烯腈和共聚单体品类的化学成分。可以利用热成型、薄膜挤出、片材挤出、挤吹成型、流延、注塑、注吹成型、注拉吹成型。        其主途主要用于包装，包括食品包装：加工肉食，鱼类，奶酪，调味品，酱汁，榨取汁和浓缩果汁；药品包装：制药和皮肤贴；个人护理：化妆品包装，漱口剂，香水等。        BP的Barex是这一类产品，是接枝于丙烯腈橡胶上的一种丙烯腈／甲基丙烯酸甲酯共聚物。Barex 210和218树脂属高阻隔性、耐冲击改性共聚物树脂。与单层包装所用的各类塑料相比，Barex树脂的透氧率最低，其性能往往超过含EVOH和PVDG的多层结构，且成本较低。封装于氮气和二氧化碳等有益气体中，可延长保存期，也能防止氧气进入包装中。        在各种相对湿度下，Barex树脂对氧气具有极高的阻隔性。可是，温度升高会影响阻隔性能。在水蒸气阻隔特性方面，Barex树脂可与聚烯烃以外的其它塑料包装材料媲美。在防水要求十分关键的用途中，可通过聚烯烃取向或层压而增强Barex树脂的水蒸气阻隔性能。  玻璃纸(Cellulose)        纤维素塑料主要由醋酸纤维素制成。Cellulose可能是纤维素薄膜中最知名的品牌。玻璃纸通过薄型分瓣式抽丝板流进硫酸槽，然后形成薄膜。这种薄膜既脆弱又不透明。必须通过金属或其它化学品涂层等进一步处理，才能生产出透明、柔软的塑性薄膜。这一处理过程会影响薄膜的空气和水分渗透度。        玻璃纸薄膜的用途包括胶带、标签、照相胶片、纸张、玻璃和塑料贴面等。在医疗领域的用途包括渗析薄膜。玻璃纸是仅次于纸张和纸板的最常用食品包装材料。50％以上的扭结包装糖果采用这种薄膜。  氟化聚合物        这是一种石蜡族热塑性聚合物，其中，氢由氟部分或全部代替。结果，形成PTFE、FEP、MFA和PFA等全氟化聚合物或ECTFE、PCTFE、ETFE和PVDF等部分氟化聚合物。通过改变聚合物的氟含量，可根据最终用途综合调整机械特性和总体成本。        氟化聚合物对于大多数化学品都具有惰性，接触高温时能保持原有特性。采用玻璃纤维(例如二硫化钼填料)增强时，可大幅度提高其较低的机械特性，并制成防护涂层和衬料，挤出单丝、棒材、管材、线材和电缆绝缘、泵、筒形滤网、过滤材料非织造纤维和复合层压材料等产品。  聚酰胺(PA)        尼龙家族成员以重复酰胺基[-CO-NH-]作为聚合物主链的组成部分，以单体中所含碳原子的数量命名。如果存在两个单体，聚合物将具有两个数字，如：尼龙6／6。        在所有尼龙中，尼龙6成本最低，用于要求具备阻氧性能的用途中，并具有最佳的阻气性和阻芳族性能，但是防湿性最差。尼龙66用于耐温性的用途，尼龙6／66则用于要求具备共挤相容性的用途。        尼龙12具有最佳的防湿性及最差的阻气性。多种尼龙相结合，可为特定用途提供最佳的解决方案。尼龙薄膜对多种气体、芳香、风味具有良好的阻隔性，其弱点是易于吸水。可以挤塑、注塑、吹塑、滚塑。尼龙6用流延或阴离子聚合加工，通过取向，可提高非取向尼龙薄膜的内在阻隔性能和机械特性。轴向取向之后，尼龙薄膜可大幅度提高氧气和芳香阻隔性能。    尼龙的典型用途包括汽车部件、电子／电器和包装。  聚对苯二甲酸乙二酯(PEN)        PEN可加工成为薄膜、纤维和容器。与OPET相比，双向PEN薄膜具有优异的物理特性。杜邦帝人PEN薄膜采用专业设计，特别适合于环境条件恶劣或要求具备特殊阻隔性能的用途，例如标签、层压材料、线路和脱摸等电器以及工业、通用、高附加值用途。        与PET均聚物制成的容器相比，热成型及吹塑成型的容器具有优异的阻气性和防湿性，其阻氧性能是PET的5倍。  液晶聚合物(LCP)        液晶聚合物(LCP)树脂属高晶度、向热型(熔体取向)热塑性塑料，包括玻璃／矿物增强品级和特种品级。        LCP可用传统薄膜设备进行加工，能生产出均匀、无针孔、透明度极高的阻隔层。该类树脂一般在多层薄膜中作为第2~5微层，在相同的阻氧性能(相对湿度为90％)条件下，厚度仅为EVOH基薄膜的1／10。LCP可双向和热成型。        Ticona Vectran LCP具有优异的阻隔特性，能有效防止氧气、水蒸气、二氧化碳、风味和芳香渗透。Vectran在吹胀薄膜和流延薄膜生产过程中能形成高度取向，在各种薄膜结构中产生较高的阻隔性和模数。与各种通用包装阻隔薄膜相比，Vectran LCP具有最低的氧气渗透率，特别是在高湿度环境下。        Vectran能在相对湿度升高时保持阻隔特性，相对湿度超过80％时亦不例外。VectranLCP几乎不吸收化学剂(如d-limonene)的味道。在蒸煮过程中，相对湿度达100％，Vectran LCP的阻氧特性仍然保持不变。蒸煮前后，该材料均具有同样低的氧气渗透率。蒸煮过程中，LCP几乎不吸收任何水分，因此，在加工结束后压力释放时，能确保层压材料的结构完整。        一般来说，LCP可用于连接器、光纤电缆、电路板等电子电器；消毒盘、牙医用具及手术仪器等医疗产品；打印机、传真机零件、商业用机器外壳等工业及消费品；泵、计量器及阀等化学加工工业；以及直立袋、封盖、托盘等高阻隔蒸煮袋。  聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)        PET是一种水白色聚合物。杜邦帝人薄膜公司Melinex薄膜属双向聚酯薄膜。其Melinex 813薄膜透明度高，在金属化处理中具有优良的装卸特性。进行铝质金属化处理后，该薄膜具有优美的外观，与其它软包装薄膜相比，体现出最佳的阻氧性能和防湿性能。        PET容器的单项最大应用领域是碳酸软饮料瓶和水瓶。两种应用都不需要附加阻隔保护层，PET基础塑料性能已可满足。        另外，杜邦还有Selar PT产品，包括4000系列：单层及共挤热封合薄膜，用于金属化处理、层压和烘箱托盘；5000系列：溶剂阻隔性容器，用于非食品用途；7000系列：片材、挤出贴面和薄膜；8000系列：热成型透明容器，泡罩包装挤坯吹塑瓶和用于热封合的共挤片材。        PET对氧气、二氧化碳和水蒸气具有优良的阻隔特性，阻隔范围分别为0．6~0．8、3~5及2．5~5．0 mol／(m．s．Pa)x 10~17，温度和相对湿度分别为23℃及50％。  聚苯乙烯(PS)        聚苯乙烯(PS)树脂系列包括通用PS、晶体PS、取向及发泡晶体PS、改性及抗冲PS和高抗冲PS。通用PS的成本通常最低。        有些用途中，最好能提高聚苯乙烯的阻隔性(降低渗透率)。因此，PS薄膜或片材可用偏二氯乙烯共聚物胶乳贴面。薄膜可直接使用，片材可热成型。典型产品是一次性果冻容器。        同时，多层片材也可通过共挤制成。在这一结构中，高抗冲聚苯乙烯(HIPS)提供结构强度和热成型性。偏二氯乙烯共聚物可增强阻氧性和防湿性，从而生产出结构坚实、阻隔性优良的食品容器。多层薄膜的渗透可视为单层薄膜的若干渗透。        苯乙烯聚合物的氧气渗透性随温度调低而缓慢下降。这是聚合物在低于玻璃转化温度(Tg)时的典型特性。对于水气阻隔，温度轻微上升也会增加水气渗透。        PS一般用于乳酪、奶油、肉托盘、纸板蛋托盘、水果托盘、蛋糕等包装；以及一次性医疗包装、饼干包装及大／小型电器包装。  丙烯腈／丁二烯／苯乙烯(ABS)        ABS共聚物含多种树脂，各种树脂通常以50％以上的苯乙烯和不同含量的丙烯腈及丁二烯组成。三种组分通过不同的方式如聚合反应、结枝共聚反应和物理混合予以组合。        GE的Cycolac含一个弹性体及无定形热塑性塑料组分。弹性体组分一般为聚丁二烯或丁二烯共聚物。        ABS可用于医疗设备、化妆品、家庭用品、汽车及商用设备等产品。  聚氯乙烯(PVC)        气体氯乙烯通过聚合而生产出聚氯乙烯(PVC)。作为世界各地应用最广泛的塑料材料，PVC本身具有坚硬、易脆、难于加工等特点。添加增塑剂和其它添加剂，可增强配混料的柔性和功能性。PVC既可作为刚性配混料，也可与增塑剂混合而生产出柔软级产品，因此用途广泛。增塑溶胶是特级微粒PVG树脂(分散级)分散于液体增塑剂中的结果。稀释增塑剂是增塑溶胶和挥发性稀释剂或溶剂形成的产物。商用PVC共聚物包括与醋酸乙烯、偏二氯乙烯、马宋酸酯和富马酸酯聚合而生产的品级。        包装市场是PVC的主要市场。刚性品级PVC可吹塑成包装瓶，或制成片材，通过热成型制成包装盒和泡罩包装。柔性PVC配混料具有强度高、透明度高、易于加工、原材料成本低等特点，常用于食品包装。PVC的其他主要市场包括建筑、消费品、公用产品、电子电器等行业。        PVC的使用价值在于其蒸气渗透性和防冷凝特性。刚性PVC具有包装严实和半晶体结构等特点，因而具有优异的阻氧性。可是，柔性PVC在许多包装用途中并不具备充分的阻隔特性。而在柔性PVC配混料中添加增塑剂后，会增强分子结构移动性，分子间距离增大。这样，就加大了氧气分子和其它气体扩散的直接路径。  聚偏二氯乙烯(PVDC)        聚偏二氯乙烯(PVDC)树脂是偏二氯乙烯与氯乙烯或其它单体形成的共聚物。Dow公司氯乙烯和偏二氯乙烯(Saran)通常以白色自由流动型粉状形式供货。        其Saran 100 HB薄膜的阻氧性比其它Saran薄膜高10倍，防湿性高5倍。它是偏二氯乙烯和氯乙烯的共聚物。这一共聚物通常具有密度大、结晶度高的分子链，为气体和水蒸气分子形成曲折的通路。Saran树脂通常与其它多种聚合物一起使用作多层挤塑，制成多层软包装和刚性包装。Saran多层流延薄膜和吹胀薄膜共挤工艺可用以加工各种聚乙烯、聚丙烯和尼龙。        单层薄膜主要用于食品及医药品包装，共挤薄膜及片材则用作医疗阻隔性包装，以及新鲜红肉、乳酪及香肠包装；作为涂层则用以阻隔瓶子的气体渗透。在刚性包装上，PVDC常与能为包装提供必要结构特性的表层材料结合使用，包括聚丙烯、高密度聚乙烯和聚苯乙烯。至于泡罩包装，如果要求具备阻隔特性，可采用PVDC贴面。        PVDC材料对氧气和二氧化碳具有优异的阻隔性能。该材料透氧率极低，在高湿润环境中也不受影响。PVDC薄膜单独使用时，或作为薄层与玻璃纸、铝材或纸张等其它材料一起使用时，可阻隔气体(防止氧化)、气味、蒸气、油脂或脂肪。

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