摘要:如今,,液劑型農(nóng)藥占了現(xiàn)有農(nóng)藥制劑的一半以上,,并不斷的更新?lián)Q代,相應(yīng)的農(nóng)藥包裝也發(fā)生了巨大的變革,。塑料材質(zhì)在性能,、質(zhì)量、工藝,、使用方面具有其他材料*的優(yōu)點(diǎn),,逐漸成為農(nóng)藥包裝主流。由于不同的塑料材料性質(zhì)不同,,根據(jù)農(nóng)藥的特性和銷售需求,,農(nóng)藥包裝不僅應(yīng)選擇合適阻隔性的包裝材料,且應(yīng)具有足夠的密封性和耐壓強(qiáng)度,,如此才能實(shí)現(xiàn)塑料容器在農(nóng)藥領(lǐng)域的全面應(yīng)用,。
關(guān)鍵詞:農(nóng)藥包裝、阻隔,、氧氣,、水蒸氣、有機(jī)溶劑
我國是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國,作為除蟲害保豐收的重要利器,,農(nóng)藥是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)*的組成部分,。據(jù)了解,現(xiàn)有農(nóng)藥制劑6000余種,,其中液劑型農(nóng)藥占了一半以上,。隨著蟲害形式的不斷變化,農(nóng)藥逐漸升級換代,,也帶動了的發(fā)展變革,。
一、液劑型農(nóng)藥簡介及包裝現(xiàn)狀
液劑型農(nóng)藥由原藥,、助劑以及各種溶劑構(gòu)成,,溶劑的作用是用來溶解另一種物質(zhì)體,以改變另一種物質(zhì)的物理性質(zhì)或懸浮另一種物質(zhì),,二者不發(fā)生化學(xué)變化,。水、液氨,、液態(tài)金屬溶劑皆為無機(jī)溶劑,,而由碳?xì)浠衔锘蛱細(xì)浠衔锏难苌锝M成的溶劑為有機(jī)溶劑。通常,,液劑型農(nóng)藥分為水劑型,、懸浮液型和乳油型三類。其中水劑型和懸浮液劑農(nóng)藥都采用水等無機(jī)溶劑,,相對安全,;乳油型農(nóng)藥多采用二甲苯、甲苯,、C9芳香烴,、甲醇、乙醇,、正丁醇,、丙酮等有機(jī)溶劑,因此這類農(nóng)藥高毒,、強(qiáng)腐蝕性,、強(qiáng)滲透性液體。
基于上述農(nóng)藥的種種特性,,隨著包裝技術(shù)的不斷提升,,農(nóng)藥包裝材料和形式發(fā)生了數(shù)次變革:過去,玻璃瓶是農(nóng)藥包裝的主要形式,,其技術(shù)成熟,、化學(xué)穩(wěn)定性高,、價(jià)格低廉、阻隔性好,,以及不易滲漏等多種優(yōu)勢使其長期占據(jù)著農(nóng)藥包裝的主導(dǎo)地位,。但是,,玻璃材質(zhì)易碎的特點(diǎn)常在農(nóng)藥生產(chǎn),、儲運(yùn)和使用過程中發(fā)生事故,不僅會引起經(jīng)濟(jì)損失,,更有可能導(dǎo)致中毒事件以及局部土地,、生物的污染。另外,,玻璃自重較大,,面對當(dāng)前物流運(yùn)輸成本飛速上漲的現(xiàn)狀,無疑增加了銷售成本,。所以,,找尋一種能取長補(bǔ)短的更為完善的包裝形式顯得尤為重要,。
20世紀(jì)90年代,在原化工部提出的“以塑代玻”的號召下,,塑料容器逐漸進(jìn)入農(nóng)藥領(lǐng)域,開始了由單層向多層,,由單一性向高阻隔性的發(fā)展之路,。目前,,應(yīng)用于液劑型農(nóng)藥包裝的單層塑料瓶主要有PE瓶,、PET瓶及HDPE瓶等,由于材質(zhì)單一,,其在阻隔氧氣,、水蒸氣滲透和農(nóng)藥揮發(fā)方面的作用明顯不足,,難以實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥較長時間的貯存,。隨著包裝要求的提升,具有高阻隔性的農(nóng)藥塑料容器步入歷史舞臺,。所謂阻隔塑料瓶,,是指借助某種特殊工藝,,如噴涂,、復(fù)合,、共混等類似方法,,使制得的塑料瓶具有優(yōu)異的阻隔氧氣,、水蒸氣和有機(jī)氣體的作用,,同時兼有質(zhì)輕、多變,、堅(jiān)固等優(yōu)良性能,例如當(dāng)前使用zui多的氟化阻隔瓶,、共混多層阻隔瓶和共擠多層阻隔瓶。
二,、如何選擇合理性能的農(nóng)藥包裝
上述介紹可以發(fā)現(xiàn),,如今農(nóng)藥包裝林林總總,,形式多樣。阻隔瓶,,顧名思義,,其zui大的優(yōu)勢就在于其優(yōu)異的阻隔性,,但相應(yīng)成本也較高,,而單層瓶雖阻隔性較差,但勝在工藝簡單,,成本低廉,。對于農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)來說,,若盲目追求高阻隔性,忽略產(chǎn)品實(shí)際需求,,則會造成成本脫離控制的局面。對此,,一方面應(yīng)根據(jù)農(nóng)藥的具體特性,、貯存要求、預(yù)算等選擇合理阻隔性的包裝材料,,另一方面要根據(jù)GB 3796-2006《農(nóng)藥包裝通則》的要求,,對包裝容器的堆碼,、氣密和液壓三項(xiàng)性能進(jìn)行質(zhì)量檢測,以保證包裝容器的安全使用,。
(一)阻隔性
首先,,籠統(tǒng)的說,,阻隔性指的是包裝材料阻隔氧氣,、有機(jī)氣體和水蒸氣滲透的性能。滲透,,是單分子擴(kuò)散過程,當(dāng)包裝材料與一側(cè)濃度高,、另一側(cè)濃度低的滲透物質(zhì)接觸時,在高濃度測,,滲透物質(zhì)首先溶解于包裝材料,然后在材料中向低濃度一側(cè)擴(kuò)散,,zui后在低濃度一側(cè)逸出。根據(jù)滲透機(jī)理,筆者利用OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng),、W3/330水蒸氣透過率測試系統(tǒng)和OR2/410有機(jī)氣體透過率測試系統(tǒng)對多種同規(guī)格的農(nóng)藥塑料瓶進(jìn)行了氧氣、水蒸氣和有機(jī)氣體透過率測試,,結(jié)果見表1。
表1. 各材質(zhì)包裝容器的氧氣,、水蒸氣和有機(jī)氣體透過率測試結(jié)果
測試對象 | 氧氣透過率 m3/pkg·d | 水蒸氣透過率 g/ pkg·d | 有機(jī)氣體透過率(二甲苯)g/ m2·d·100ppm |
1# PE | 189.674 | 201.584 | 9.354 |
2# PET | 46.426 | 23.587 | 7.963 |
3# HDPE | 201.587 | 163.856 | 4.193 |
4# PA/膠粘劑/HDPE | 3.5 | 0.3584 | 0.0318 |
5# EVOH/膠粘劑/HDPE | 0.1 | 0.0126 | 0.0962 |
通過氧氣、水蒸氣和有機(jī)氣體透過率的測試數(shù)據(jù)顯示,,4#和5#兩種多層塑料瓶的阻隔性顯著優(yōu)于1~3#單層塑料瓶,,這是由于添加了高阻隔性材料PA和EVOH的緣故,。之所以會出現(xiàn)不同材料對同一氣體的透過率差異的現(xiàn)象,,是由于以下四種原因:
1、分子的極性,。任何物質(zhì)的分子都分為極性分子和非極性分子,。極性分子的相互引力大,內(nèi)聚能密度高,,因而擴(kuò)散系數(shù)低,,阻隔性好。本次試驗(yàn)中,,PET,、PA、EVOH均為極性分子的物質(zhì),,因此對于測試氣體的阻隔性優(yōu)于其他兩種測試材料,。
2、分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu),。分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)包含三個方面:(1)結(jié)晶度,。材料的結(jié)晶度高,分子鏈排列越緊密,,氣體擴(kuò)散需要更多的能量,,擴(kuò)散塑料低,阻隔性好,;(2)密度,。同結(jié)晶度相似,,材料的密度越高阻隔性越好;(3)取向度,。通過改變材料的拉伸取向可顯著降低氣體透過率,,特別對結(jié)晶材料,取向可使晶體按一定方向重新排列起來,,還可以促進(jìn)結(jié)晶,,使得滲透劑分子需經(jīng)過更為曲折的路徑才能透過包裝材料。
3,、濕敏度和溫度,。有些材料含有羥基— OH、酰胺基— CNH —等,,對水敏感,,當(dāng)水分子滲入,形成氫鍵,,使高聚物膨脹,、松弛,使透氣性增加,,例如PA和EVOH,,二者在濕度較大的環(huán)境都會對氣體阻隔性產(chǎn)生影響,但PA的影響程度較少,,而EVOH的氣體阻隔性則會大幅下降,。另外,氣體在塑料材料中的透過率隨溫度升高而增加,。這是因?yàn)?,隨著環(huán)境溫度的升高,影響塑料薄膜阻隔性的因素都會有相應(yīng)變化:分子鍵的剛性下降,,內(nèi)聚度下降,,自由體積增大,易于氣體分子的滲透,。環(huán)境溫度的升高還會使經(jīng)過拉伸取向的聚合物分子鏈間的取向能降低,,這些變化使薄膜的氣體透過率隨著環(huán)境溫度的升高而加大。
4,、溶解度參數(shù),。對于材料的有機(jī)氣體透過率而言,除了受到上述因素的影響外,,還與包裝材料與有機(jī)氣體的溶解度有關(guān),。根據(jù)“相似相溶”的原理,若有機(jī)溶劑氣體的小分子與材料的溶解度參數(shù)相近,那么二者易相溶,,高溫情況下更甚,。反之,包裝材料則會對該有機(jī)氣體表現(xiàn)出很好的阻隔性,。表2列出了部分塑料包裝材料和有機(jī)氣體的溶解度,,以供參考。
表2. 部分塑料和有機(jī)溶劑的溶解度
材料 | 溶解度 | 有機(jī)溶劑氣體 | 溶解度 |
PE | 8.0 | 甲苯 | 8.9 |
PET | 10.7 | 二甲苯 | 8.8 |
PVC | 9.6 | 甲醇 | 14.5 |
PA | 13.5 | 丙酮 | 9.8 |
EVOH | 19 | 乙酸乙酯 | 9.1 |
根據(jù)上述分析,,PE,、PET、HDPE三種材料的氧氣透過性,、水蒸氣透過性以及有機(jī)氣體二甲苯的透過性不理想,,而與大部分的有機(jī)溶劑的溶解度相近,易溶于有機(jī)溶劑,。因此,,相關(guān)農(nóng)藥企業(yè)對于貯藏期短,阻隔性要求低的農(nóng)藥可選則這三種包裝材料,,以節(jié)省成本,。但應(yīng)特別注意的是,僅可用來灌裝水劑型和懸浮液型農(nóng)藥,,不能用于乳油型農(nóng)藥,,防止其含有的有機(jī)溶劑分子透過塑料瓶分子間隙逃逸出去。而對于那些阻隔性要求較高的農(nóng)藥,,可以選擇含PA和EVOH層的多層阻隔塑料容器,,一般三層或五層共擠或復(fù)合瓶即可,如PA或EVOH/膠粘劑/HDPE (里層至外層,,下同)。由于PA或EVOH不耐酸類和醇類溶劑,,對于這樣的農(nóng)藥且阻隔性要求較高時,,可選擇五層共擠塑料瓶,如HDPE/膠黏劑/PA或EVOH/膠黏劑/ HDPE,。
(二)容器關(guān)鍵性能檢測
當(dāng)選定合適材質(zhì)的包裝容器后,,需要對其關(guān)鍵性能——主要是堆碼和氣密兩個基礎(chǔ)項(xiàng)目,進(jìn)行質(zhì)量檢測,,以確保容器在堆碼時具有足夠的密封性和耐壓強(qiáng)度來保護(hù)內(nèi)容物安全,。GB 3796-2006《農(nóng)藥包裝通則》對這兩方面性能做了要求。下面,,筆者簡單介紹一下這兩個項(xiàng)目的檢測方法,。
堆碼試驗(yàn):將農(nóng)藥裝入試驗(yàn)容器中,按發(fā)貨時的正常封裝程序?qū)Πb件進(jìn)行封裝。將試驗(yàn)樣品置于水平平面上,,使大于或等于3米的加載用包裝件組居中置于試驗(yàn)容器的頂面,。載荷應(yīng)在40℃的環(huán)境下保持28天,之后去除載荷,,對試驗(yàn)容器進(jìn)行檢查,。若無損,則滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,。
氣密試驗(yàn):將裝有進(jìn)氣孔密閉器與試驗(yàn)容器安裝于一體,,任意放置。對試驗(yàn)容器充氣至一定氣壓后,,將試驗(yàn)容器*浸沒在水槽中5分鐘,,若有成串氣泡產(chǎn)生,則說明試驗(yàn)容器有泄漏的地方,,反之則氣密性較佳,。根據(jù)GB3796-2006《農(nóng)藥包裝通則》的要求,一般農(nóng)藥容器的充氣壓力應(yīng)大于等于20kPa,,但對于危險(xiǎn)品的一類的農(nóng)藥應(yīng)大于等于30kPa,。
三、結(jié)語
如今,,現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求安全,、環(huán)保、的使用農(nóng)藥,,這就要求農(nóng)藥的包裝材料和包裝技術(shù)不斷的改進(jìn),。由于塑料材質(zhì)在性能、質(zhì)量,、工藝,、使用方面具有其他材料*的優(yōu)點(diǎn),將來會得到大規(guī)模的推廣,。由于不同的塑料材料性質(zhì)不同,,根據(jù)農(nóng)藥的特性和銷售需求,農(nóng)藥包裝不僅應(yīng)選擇合適阻隔性的包裝材料,,且應(yīng)具有足夠的密封性和耐壓強(qiáng)度,,如此才能實(shí)現(xiàn)塑料容器在農(nóng)藥領(lǐng)域的全面應(yīng)用。
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