影響薄膜阻隔性能最全面的分析

欄目：解決方案

發(fā)布時(shí)間：2022-08-06

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  【摘要】影響塑料薄膜阻隔性能的因素除了氣體物質(zhì)的分子大小及物性外，還需要塑料薄膜的本身成分、分子結(jié)構(gòu)及分子聚集狀態(tài)等內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及塑料與透過(guò)性物質(zhì)之間的相容性等。
  【正文】
  1.分子極性
  當(dāng)結(jié)晶度一定時(shí)，極性大分子或強(qiáng)極性大分子因分子間結(jié)合緊密而使氣體在其內(nèi)部的擴(kuò)散困難。分子極性越大，其樹(shù)脂透氣率越小，阻氣性能越好。常用塑料樹(shù)脂中，PET和PVA為強(qiáng)極性樹(shù)脂，PA、PVC為極性樹(shù)脂，PS為弱極性樹(shù)脂，PE、PP等為非極性樹(shù)脂。它們的阻氣性隨分子的提高而提高，如PET和PE對(duì)O2透過(guò)率相差十分懸殊。
  水蒸氣是極性分子，根據(jù)相似相溶的原理，水蒸氣在極性分子塑料中的溶入和擴(kuò)散速度均大于非極性塑料分子，其透濕系數(shù)值也較大。高阻隔性材料PET分子極性強(qiáng)，而其透濕系數(shù)值大于非極性分子PE，故PE是一種極好的防潮包裝材料。
  2.分子結(jié)晶性
  氣體和水蒸氣透過(guò)結(jié)晶性塑料薄膜所需要的擴(kuò)散能量比非結(jié)晶性塑料薄膜高，擴(kuò)散系數(shù)小，故結(jié)晶性塑料薄膜表現(xiàn)出較好的阻氣性。在其余條件相同的情況下，塑料薄膜分子結(jié)晶度越高，表現(xiàn)出越好的阻隔性能。
  3.分子定向性
  塑料薄膜因成型時(shí)的拉伸而使塑料大分子受到不同程度的定向作用，成規(guī)則分布而排列緊密，薄膜阻隔性提高。定向程度越高，其阻隔性越好。尤其是薄膜經(jīng)過(guò)雙向拉伸處理后，不僅晶粒尺寸可大大降低，而且結(jié)晶度也可增高?？山忉尀橐环矫胬焓乖瓉?lái)的結(jié)晶顆粒破碎而變??；另一方面拉伸使大分子取向增加，排列更加規(guī)整有序，從而提高結(jié)晶度和大分子的排列密度。
  4.分子親水性
  塑料薄膜中具有親水性能的主要有PVA、PA等。親水性樹(shù)脂由于其強(qiáng)的吸水性可使樹(shù)脂溶脹，分子間距離增大可是阻隔性下降。通常，親水性塑料薄膜的水蒸氣擴(kuò)散系數(shù)不是常數(shù)，它隨水蒸氣的濃度增大而增大，導(dǎo)致透濕系數(shù)的改變；而非親水性塑料薄膜的透濕性幾乎不受環(huán)境濕度的影響。
  5.環(huán)境溫度
  溫度對(duì)塑料薄膜的分子結(jié)構(gòu)有影響，溫度升高將使樹(shù)脂的結(jié)晶度、定向度降低、分子間距拉大、密度降低，這都使塑料薄膜的阻隔性能降低。
  一般塑料薄膜的氣體透過(guò)率均按指數(shù)規(guī)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，非塑料的鋁箔材料手溫度的影響更小，故一般選用這兩種膜做高溫蒸煮袋更合適些。與之相比，超高阻隔性的二氧化硅鍍膜材料薄膜的阻隔性受溫度的影響更小。
  實(shí)際應(yīng)用中，EVOH、PVDC共聚物、PAN共聚物、PA類、PEN、PET等幾種材料常常用做阻隔性材料，其中EVOH、PVDC、PAN共聚物和芳香尼龍MXD6為阻隔性材料，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類為中等阻隔性材料。EVOH、PVDC、PEN、PEN、PAN雖阻隔性十分優(yōu)異，但加工性不好，或價(jià)格較高，或性能不全面，一般不單獨(dú)使用，常用于共混、復(fù)合計(jì)涂層改性。