高阻隔材料

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高阻隔包装材料
塑料薄膜对小分子气体、液体、水蒸气及气味具有一定的屏蔽能力。

通常采用透过性系数表示塑料阻透性的大小。

透过性系数表示1mm厚度的塑料薄膜，在1MPa压力和23℃温度，65%的湿度下，24h时间内，1m2面积通过小分子物质（O2、CO2、H2O）的体积或重量。

通常表示为（cm3）、（g）等，对于气体来说透过性系数的单位为cm3，mm/m2，d，MPa；而对于液体来说透过性系数的单位为g，mm/m2，d，MPa。

目前，市场上的高阻隔包装材料主要有：聚偏二氯乙烯（PVDC）、乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）、聚乙烯醇（PVA）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、腈基树脂、聚酰胺等。

●PVDC
其特点是地透过性、阻隔性和耐化学药品性。

单层PVDC薄膜采用双向拉伸吹塑制取，具有收缩性、阻隔性、阻水性，在微波加热的条件下不分解，管饭用于家用保鲜膜；PVDC与聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（HIPS）等合成树脂多层挤出用于真空奶制品，果酱等包装，其拉伸性能较好，适于较大容积的包装；PVDC与PE、聚氯乙烯（PVC）的复合片材适用于易吸潮、易挥发药品的包装。

目前，国内许多科研单位和生产厂家几种研究PVDC与其他树脂复合层压薄膜技术及复合薄膜的耐高温技术。

许多塑料包装材料上涂覆PVDC胶乳也成为国际食品包装业常用的手法之一。

PVDC使用于多种基材如PE、PP、PVC、聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PEN）等，以双向拉伸聚丙烯薄膜为例，涂覆后透氧率降低1000倍，透水率降低3倍；涂覆可以单层或多层，一般单层涂覆为2.5um即可具备良好的阻隔效果。

●EVOH（乙烯-乙烯醇共聚物）
是一种链状结构的结晶性聚合物，其阻气性比PA高100倍，比PE、PP 高10000倍，比目前常用的PVDC高数十倍以上。

其阻隔性能取决于乙烯的含量，一般来说乙烯含量增加的时候，气体阻隔性下降，防潮性能改进，但易于加工。

EVOH显著特点是对气体具有极好的阻隔性和极好的加工性，另外透明性、光泽性、机械强度、伸缩性、耐磨性、耐寒性和表面强度都非常优异。

目前国外的主要生产厂家有美国的EVAL公司，日本可乐丽公司、合成化学工业公司、比利时SOLVAY公司等。

EVOH共聚物是这样制取的：首先是乙烯和醋酸乙烯共聚，然后是水解该共聚物得到乙烯-乙烯醇。

因此，任然保留了高度的阻隔作用，而且在防潮和加工性能方面有明显改善。

在包装领域，EVOH制成复合膜中间阻隔层，应用在所有的硬性和软性包装中；在食品业中用于无菌包装，热罐和蒸煮袋，包装奶制品、肉类、果汁罐头和调味品；在非食品方面，用于包装溶剂，化学药品，空调结构件，汽油桶内衬，电子元件等。

在食品包装方面，EVOH的塑料容器完全可以替
代玻璃和金属容器，国内多家水产公司出口海鲜就使用
PE/EVOH/PA/RVOH/PE五层共挤出膜，真空包装。

具有阻隔性能的EVOH，它类似聚酰胺，很难与聚乙烯粘合，而EVOH更难于聚酰胺。

在国外聚乙烯与EVOH的粘结，采用酸酐改性的聚乙烯作为粘结剂来复合EVOH和聚乙烯。

●PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）
其结构与PET相似，不同的是用萘环取代了苯环，但几乎在各方面都优于PET，其阻隔性为PET的5倍，耐热性，耐化学药品性能更好。

随着其原料2,6-萘二甲酸合成取得突破，目前在食品、饮料、药品、化妆品等方面已获得应用。

如小尺寸碳酸饮料，果汁，矿泉水，牛奶，啤酒瓶，婴儿食品（可蒸煮消毒）包装，要求高阻隔、耐辐射和耐化学药品性的医药包装，要求强度高，耐冲击，耐化学药品，高阻隔的工业包装等。

在啤酒，饮料包装方面，更是弥补了PET和玻璃的缺陷，成为近年来热点话题，但是其应用成本依然偏高。

目前利用PEN/PET共聚物和共混物可以制作耐热瓶，紫外线吸收瓶，热成型容器等。

●腈基树脂
腈基树脂是聚合物，是由大约70%的丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯及冲击改性单体丁二烯共聚而成，具有良好的气体阻隔性、耐化学药品和保鲜性能，可以加工成吹塑容器和热塑性塑料容器，用于调味品、加工肉类等包装；非食品方面包括挤塑容器，用于包装家用产品，汽车和工业产品等；
注塑-吹膜容器，用于包装修正液，指甲油，以及热成型的包装物等。

目前国外腈基树脂已经工业化应用，国内少数科研机构进行研究开发，但是尚未实现产业化。

●聚酰胺
聚酰胺一直作为多层复合膜的重要阻隔材料而不断发展，PA与聚烯烃复合，可以满足许多食品需要阻隔气体、香味、保持湿气的要求。

一直作为多层复合膜的重要阻隔材料而不断发展，PA与聚烯烃复合，可以满足许多食品需要阻隔气体、香味、保持湿气的要求。

近年来国内外成功开发出PA6纳米阻隔复合材料，在阻透性、拉伸方面有明显提高，如国内岳阳石化研究院成功开发的纳米PA6，有更佳的阻氧性和耐热性；美国伊士曼和Nanol or公司共同开发的PA6/n-MMT复合物，不仅有较高气体阻隔性能，而且与PET加工特性相符，相容性能好，也可以在PET加工机械上进行加工或者与PET进行共混合金化。

水溶性薄膜
在日本、欧美等国被广泛用于各种产品的包装，例如农药、化肥、颜料、染料、清洁剂、水处理剂、矿物添加剂、洗涤剂、混凝土添加剂、摄影用化学试剂及园艺护理的化学试剂等。

它的主要特点是：
⑴降解彻底，降解最终产物是CO2和H2O，可彻底解决包装废弃物的处理
问题；
⑵使用安全，方便，避免使用者直接接触被包装物，可用于对人体有害物
质的包装。

⑶力学性能好，且可热封，热封强度较高。

⑷具有防伪功能，可作为优质产品防伪的最佳武器，延长优质产品的寿命
周期。

阻隔性复合软包装材料的基本构成类型
⑴阻隔性基材膜复合软包装材料
结构为：阻隔性基材膜—印刷油墨—粘合剂—热封膜。

其特点是首先对实施印刷的基材膜进行阻隔性处理，然后再与热封膜复合成阻隔性
软包装材料。

⑵中间阻隔膜复合软包装材料
结构为：基材膜—印刷油墨—粘合层—中间阻隔层—粘合层—热封膜。

其特点是将阻隔膜置于基材膜和热封膜之间，其阻隔膜主要使用铝
箔、EVOH（乙烯—乙烯醇共聚物）、PVDC等阻隔膜。

⑶阻隔性热封膜复合软包装材料
结构为：基材膜—印刷油墨—粘合剂—阻隔性热封膜。

其特点是将热封膜自身赋予了阻氧性能，一般多使用EVOH、PVDC等阻隔性树脂与聚
烯烃树脂的共挤出膜，或者镀铝CPP膜。

阻隔膜在复合软包装材料中的应用
1、阻隔性基材膜复合软包装材料
最先使用的阻隔膜是玻璃纸，但其在高湿度下，其阻氧性却急剧下降；为了改善这种特性，采用醋酸乙烯等对玻璃纸进行涂布加工；随着PE的发展普及，开发出了玻璃纸与聚乙烯复合的“乙烯玻璃纸”软包装材料；此后，利用在基材膜上涂布加工的方法又开发出多种阻隔膜，其中最具有代表性的是PVDC涂布玻璃纸；随着涂布加工方法逐渐成熟及实用化，又被应用到拉伸塑料膜OPP，PET，以及ONY（拉伸尼龙）等基材膜的涂布加工，并作为复合软包装材料中的阻隔层沿用至今。

⑴OPP基材系阻隔膜
OPP膜通常与热封膜CPP复合，作为饼干，水果等干燥食品的包装材料使用。

OPP膜的单体具有实用水平的阻湿性，在OPP膜上涂布PVDC
涂层制成的KOP膜，又兼具了良好的阻氧性，因此KOP阻隔膜在干燥食
品以及肉类加工等含水食品的包装领域得到广泛应用。

PVA（聚乙烯醇）涂布OPP阻隔膜是KOP膜的一种替代品，其特点是干燥状态下具有比PVDC涂层更高的阻氧性，但在高湿度下其阻隔性低下。

不过由于PVA涂层在复合包装材料构成中位于具有阻湿性膜OPP与CPP
之间，可有效防止阻氧性下降，具有与KOP膜相同的防氧化效果，已被
应用于油性干燥食品的包装。

另外，为了改善PVA涂布OPP的阻湿性，使其适用于肉类加工等含水食品的包装，采用向涂层剂添加层状粘土矿物质，以提高涂层剂树脂
的结晶活化度，从而使其阻湿性得到改善。

在OPP基材系阻隔膜中，还有一种将EVOH作为中间层的共挤OPP 阻隔膜，这种阻隔膜在考法初期存在共挤树脂流动性差异的技术难题，
目前已通过技术改进而达到了实用化。

⑵PET基材系阻隔膜
PET因为具有良好的强度、热风行和高温蒸煮杀菌时的耐热性，在符合软包装材料中长作为基材膜使用。

PET膜构成的阻隔性软包装材料
一般是与铝箔复合来实现其阻隔性，而PVDC涂布PET膜（KPET）一般只
限于某些特殊用途的包装材料使用，其应用领域不如KOP阻隔膜。

透明蒸镀PET是在真空镀膜设备上，用物理气象沉积（PVD）或化学气象沉积（CVD）的方法，将SiO2或Al2O3沉积到基材PET表面而制成的
一种新型高阻隔膜。

具有透明、高阻隔、可微波加热以及良好的环境适
应性。

该膜的阻氧性和阻湿性均优于PVDC和EVOH阻隔膜，且没有高湿
度下的阻隔性下降问题，可替代KOP、KPET和铝箔，作为含水食品、粉
末颗粒药品、化妆品、入浴剂等领域的包装材料。

⑶ONY基材系阻隔膜
PVDC涂布ONY膜（KONY）既有ONY的高强度，同时又具有较高的阻氧性，在K涂层膜中最具特点。

在肉类加工等含水食品、液体充填包装
材料、高温蒸煮袋的包装材料中得到广泛使用。

Co-ex ONY膜是一种尼龙共挤拉伸膜，其中间层使用高阻氧的阻隔尼龙MXD6.其批量生产性优良，现已大量替代在肉类加工。

含脱氧剂食
品包装领域使用的KONY膜。

透明蒸镀尼龙具有比KONY和Co-ex ONY共挤膜优良的阻隔性能，作为一直那个新品，主要用于小袋液体的包装材料。

2、中间阻隔膜复合软包装材料
最早产品是铝塑复合膜，阻隔层采用铝箔，典型结构为BOPP（BOPET）/高温胶/铝箔/高温胶/CPP；但铝塑复合膜不透明且不适应微波加热，又开发出透明高阻隔EVOH膜；由于当时EVOH是由挤出法制备，不能作为基材膜使用，且其阻隔性受湿度影响而明显下降（因为结构中含有羟基，具有亲水性和吸湿性），因此将EVOH置于具有阻湿性的膜与膜之间，构成中间阻隔膜包装材料。

由EVOH阻隔膜制成的复合软包装材料，其表层一般采用具有良好阻湿性的OPP，中间层EVOH膜，热封层使用LDPE。

这种复合包装材料制成的袋，尤其适合充氮、CO2等气调包装，另外利用EVOH树脂良好的热塑性与共挤出技术，还开发出适用于火腿和肉肠包装的收缩扭结包装材料而沿用至今，典型结构为PE/EVOH/PE，PE/NY/EVOH/PE，PET/NY/EVOH/PE等。

随着PVDC制膜技术的成熟，PVDC膜作为中间阻隔层的复合包装材料得到快速发展，其典型结构为BOPP/PVDC/CPP及BOPA/PVDC/CPP。

这种中间阻隔层复合膜全透明，更加柔软，适用于肉食品真空贴体包装，可微波加热，借个只相当于铝塑复合膜的80%，因此可在相当大的范围内替代铝塑复合膜作为肉制品的包装材料。

3、阻隔性热封膜软包装材料
复合软包装材料的热封层一般采用聚烯烃树脂，作为包装材料具有实用性的阻湿性。

阻隔性热封膜软包装材料是指在热封膜上赋予其氧气的阻隔性。

最先开发的阻隔性热封膜是镀铝CPP，起初由于蒸镀铝膜厚度不均以及针孔等原因，这种热封膜只被置于印刷基材膜的内侧，作为显衬印刷效果的装饰膜来使用。

后来,随着蒸镀膜厚度以及针孔等问题的解决，镀铝CPP作为阻隔性包装材料被用于快餐电信的包装材料。

另外在欧美市场，EVOH、PVDC与聚烯烃树脂的共挤出膜发展很快，并被作为阻隔性热封膜来使用，这些共挤出阻隔膜，一般与PET膜粘合作为阻隔包装材料使用，使用于从干燥食品到含水食品的包装材料。