影响薄膜阻隔性能最全面的分析
专栏:解决方案
发布日期:2015-07-10
阅读量:249

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  【摘要】影响塑料薄膜阻隔性能的因素除了气体物质的分子大小及物性外,还需要塑料薄膜的本身成分、分子结构及分子聚集状态等内部结构以及塑料与透过性物质之间的相容性等。
  【正文】
  1.分子极性
  当结晶度一定时,极性大分子或强极性大分子因分子间结合紧密而使气体在其内部的扩散困难。分子极性越大,其树脂透气率越小,阻气性能越好。常用塑料树脂中,PET和PVA为强极性树脂,PA、PVC为极性树脂,PS为弱极性树脂,PE、PP等为非极性树脂。它们的阻气性随分子的提高而提高,如PET和PE对O2透过率相差十分悬殊。
  水蒸气是极性分子,根据相似相溶的原理,水蒸气在极性分子塑料中的溶入和扩散速度均大于非极性塑料分子,其透湿系数值也较大。高阻隔性材料PET分子极性强,而其透湿系数值大于非极性分子PE,故PE是一种极好的防潮包装材料。
  2.分子结晶性
  气体和水蒸气透过结晶性塑料薄膜所需要的扩散能量比非结晶性塑料薄膜高,扩散系数小,故结晶性塑料薄膜表现出较好的阻气性。在其余条件相同的情况下,塑料薄膜分子结晶度越高,表现出越好的阻隔性能。
  3.分子定向性
  塑料薄膜因成型时的拉伸而使塑料大分子受到不同程度的定向作用,成规则分布而排列紧密,薄膜阻隔性提高。定向程度越高,其阻隔性越好。尤其是薄膜经过双向拉伸处理后,不仅晶粒尺寸可大大降低,而且结晶度也可增高。可解释为一方面拉伸使原来的结晶颗粒破碎而变小;另一方面拉伸使大分子取向增加,排列更加规整有序,从而提高结晶度和大分子的排列密度。
  4.分子亲水性
  塑料薄膜中具有亲水性能的主要有PVA、PA等。亲水性树脂由于其强的吸水性可使树脂溶胀,分子间距离增大可是阻隔性下降。通常,亲水性塑料薄膜的水蒸气扩散系数不是常数,它随水蒸气的浓度增大而增大,导致透湿系数的改变;而非亲水性塑料薄膜的透湿性几乎不受环境湿度的影响。
  5.环境温度
  温度对塑料薄膜的分子结构有影响,温度升高将使树脂的结晶度、定向度降低、分子间距拉大、密度降低,这都使塑料薄膜的阻隔性能降低。
  一般塑料薄膜的气体透过率均按指数规律随温度的变化而增减,相比而言,PVDC的阻气性受温度的影响较小,非塑料的铝箔材料手温度的影响更小,故一般选用这两种膜做高温蒸煮袋更合适些。与之相比,超高阻隔性的二氧化硅镀膜材料薄膜的阻隔性受温度的影响更小。
  实际应用中,EVOH、PVDC共聚物、PAN共聚物、PA类、PEN、PET等几种材料常常用做阻隔性材料,其中EVOH、PVDC、PAN共聚物和芳香尼龙MXD6为阻隔性材料,其中EVOH、PVDC、PAN共聚物和芳香尼龙MXD6为高阻隔性材料,而PA类、PET类为中等阻隔性材料。EVOH、PVDC、PEN、PEN、PAN虽阻隔性十分优异,但加工性不好,或价格较高,或性能不全面,一般不单独使用,常用于共混、复合计涂层改性。

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