在很多食品類包裝中,,對(duì)阻隔性有著很高的要求,,直接影響到食品的保質(zhì)期。阻隔性可以通過阻隔材料來實(shí)現(xiàn),,通常指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(23攝氏度,,65%相對(duì)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(duì)特定滲透對(duì)象而言的,,滲透對(duì)象包括氣體,水蒸氣,,液體,,有機(jī)物等,,是材料對(duì)特定滲透對(duì)象由其一側(cè)滲透到達(dá)另一側(cè)(高濃度側(cè)滲透通過材料進(jìn)入低濃度側(cè))的阻隔性能,。整個(gè)滲透過程可以分為:吸附,,溶解,擴(kuò)散,,解吸幾個(gè)部分,。氣體或水蒸氣從高濃度區(qū)進(jìn)入材料表面,通過在材料內(nèi)部的擴(kuò)散,,又從低濃度區(qū)的另一表面解吸,。
整個(gè)滲透過程出現(xiàn)的快慢由兩個(gè)因素決定,一是在聚合物里滲透溶解的快慢,,由溶解度參數(shù)表示,;二是滲透物分在在聚合物分子里移動(dòng)的快慢,由擴(kuò)散系數(shù)表示,。由氣體透過薄膜的機(jī)理可知,,氣體首先在薄膜表面吸附,然后經(jīng)擴(kuò)散的過程透過薄膜,。對(duì)氣體阻隔性高的薄膜聚合物,,其氣體透過機(jī)理和聚合物特性的基本規(guī)律如下:
取向度:取向程度高,阻隔性高,;
聚合物鏈的剛性:聚合物的玻璃化溫度高,,剛性強(qiáng),從而阻隔性好,;
聚合物間的間隙:盡可能小,,聚合物鏈的填充度密實(shí);
凝聚能量密度:極性高的聚合物(含-OH,,-CN)結(jié)合力高,,氣體的擴(kuò)散較為困難;
對(duì)水蒸氣的敏感性:吸收水蒸氣后增塑化,,結(jié)合力減弱,,氣體容易透過。
不同滲透對(duì)象對(duì)于同種材料的滲透過程是不一樣的,,通常按照滲透對(duì)象性質(zhì)的不同將材料的阻隔性分為材料對(duì)無機(jī)氣體的阻隔性(就是通常所說的透氣性,,又可進(jìn)一步分為透氧性,透氮性,,透二氧化碳性等),、對(duì)水蒸氣的阻隔性以及對(duì)有機(jī)物的阻隔性。這三類物質(zhì)對(duì)材料的滲透原理是不一樣的,,而且由于滲透物質(zhì)的不同,,滲透過程相差很大,。
平常在進(jìn)行材料的阻隔性描述時(shí),人們常常會(huì)進(jìn)入以偏概全的誤區(qū),。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(yīng)該同時(shí)具有很好的氣體阻隔性,、水蒸氣阻隔性,、有機(jī)物阻隔性,然而實(shí)際上它對(duì)水蒸氣,、有機(jī)物的阻隔性也許并不理想,。EVOH在環(huán)境濕度很低時(shí)具有很高的氣體阻隔性,但隨著環(huán)境濕度的升高其對(duì)無機(jī)氣體的阻隔性會(huì)明顯下降,,而且它的水蒸氣阻隔性較差,。并且,即使僅對(duì)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(yàn)結(jié)果證明,對(duì)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(xiàn)出一定的比例關(guān)系,因?yàn)闊o機(jī)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(guān)系會(huì)因材料的不同而改變。在一個(gè)復(fù)合的多層結(jié)構(gòu)中,,阻隔性主要取決于阻隔性好的一層的阻隔性,。
溫度和濕度對(duì)阻隔性有著很大的影響,對(duì)于H2,、O2,、N2等非凝聚性氣體,滲透系數(shù)隨著溫度升高而增大(溫度升高使得分子運(yùn)動(dòng)加?。?,對(duì)于大多數(shù)氣體滲透都遵循這個(gè)規(guī)律。有些對(duì)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(duì)濕度的升高,滲透系數(shù)迅速增加,即對(duì)氧的阻隔性迅速下降,。而聚乙烯,、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲乙二酯(PET)的透氧率幾乎不隨相對(duì)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(duì)水敏感,,若環(huán)境濕度升高,,環(huán)境中的水分子會(huì)向高分子聚合物中擴(kuò)散,,相當(dāng)于加入了一定量的增塑劑,不僅會(huì)使材料中的自由體積增加,,也使高分子的一些運(yùn)動(dòng)單元重排運(yùn)動(dòng)易于進(jìn)行,,提供使氣體分子擴(kuò)散通過的瞬間縫隙的機(jī)會(huì)增多,使得氣體的滲透系數(shù)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(duì)水蒸氣的阻隔,PA和EVOH提供對(duì)氧氣的阻隔,。
在中國,,隨著生活水品的日益提高和生活節(jié)奏的加快,市場對(duì)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(guān)注,。
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