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影響塑料薄膜阻隔性能的因素

影響塑膠薄膜阻隔性能的因素


塑膠薄膜廣泛用於食品,藥品,電子產品等產品的包裝,因此阻隔性能對於塑膠薄膜來說具有特別重要的意義,搞清楚影響塑膠薄膜阻隔性能的因素有哪些,對於我們改善提高塑膠薄膜的阻隔性能,改善產品包裝條件具有廣泛重大的意義。
影響塑膠薄膜阻隔性能的因素除了氣體物質的分子大小,還有塑膠薄膜本身的成分,分子結構及分子聚焦狀態等內部結構以及塑膠與透過性物質之間的相容性等因素,下面,我將針對各個因素進行分析。
1)分子極性
當結晶度一定時,極性大分子或強極性大分子因分子間結合緊密而使氣體內部的擴散困難。分子極性越大,其樹脂透氣率越小,阻氣性越好。常用塑膠樹脂中,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。他們的阻氣隨分子極性的提高而提高,如PET和PE對O2的透過率相差十分懸殊。
水蒸氣是極性分子,根據相似相溶的原理,水蒸氣在極性分子塑膠中的融入和擴散速度均大於非極性塑膠分子,其透濕系數值也較大。高阻隔性材料和PET分子極性強,而其透濕系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塑膠薄膜所需要的擴散能量比非結晶性塑膠薄膜高,擴散係數小,故結晶性塑膠薄膜表現出較好的阻氣性。在其餘條件相同的情況下,塑膠薄膜分子結晶度越高,表現出約好的阻隔性能。
3)分子定向性
塑膠薄膜因成型時的拉伸而使塑膠大分子受到不同程度的定向作用,呈規則分列而排列緊密,薄膜阻隔性提高。定向程度越高,其阻隔性約好。尤其是薄膜經過雙向拉伸處理後,不僅晶粒尺寸可大大降低,而且結晶度也可增高。可解釋為一方面拉伸使原來得結晶顆粒破碎而變小;另一方面拉伸使大分子取向增加,排列更加規整有序,從而提高結晶度和大分子的排列密度。
4)分子親水性
塑膠薄膜中具有親水性能的主要有PVA,PA等,親水性樹脂由於其強的吸水性可使樹脂溶脹,分子間距增大可使阻隔性下降。通常,請水性塑膠薄膜的水蒸氣擴散係數不是常數,它隨水蒸氣的溶度增大而增大,導致透濕係數的改變,而非親水性塑膠薄膜的透濕性幾乎不受環境濕度的影響。
5)環境溫度
溫度對塑膠薄膜的分子結構有影響,溫度升高將使樹脂的結晶度,定向度降低,分子間距拉大,密度降低,這都使塑膠薄膜的阻隔性降低。
一般塑膠薄膜的其他透過率均按指數規律隨溫度的變化而增減,相比而言,PVDC的阻氣性受溫度的影響較小,非塑膠的鋁箔材料受溫度的影響更小,故一般選擇這兩種膜做高溫蒸煮袋更合適一些。與之相比,超高阻隔性的二氧化矽鍍膜塑膠薄膜的阻隔性受溫度的影響更小。
實際應用中,EVOH,PVDC共聚物,PAN共聚物,PA類,PEN,PET等幾種材料常常用作阻隔性材料,其中EVOH,PVDC,PAN共聚物和芳香尼龍MXD6為高阻隔性材料,而PA類,PET為中等阻隔性材料。EVOH,PVDC,PEN,PAN雖阻隔性十分優異,但或加工型不好,或價格高,或性能不全面,一般不單獨使用,常用於共混,複合及塗層改性。

 

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