62共混改性塑料
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¨ 结晶聚合物拉伸取向后，其渗透性可减少50％ 左右；
¨ 非结晶聚合物拉伸取向后，渗透性可减少10 ％～15％。
¨ 表给出几种聚合物拉伸取向对O2的渗透系数影 响的实验结果。
（4）聚合物中添加剂与渗透系数的关系
¨ 弹性体增韧塑料对气体的阻隔性＜未被增韧的塑料，
聚合物中加入增塑剂，也会对气体阻隔的性 能下降。 惰性填充物的加入，气体的渗透性增大或减 小取决于填充物颗粒的大小、含量及与聚合物 结合情况。／
¨ 优良的阻氧性、 ¨ 阻水性、 ¨ 耐油性、 ¨ 保色、 ¨ 保香、 ¨ 保味 ¨ 耐高温蒸煮（125℃/40min）性、 ¨ 优良的物理力学性能等。/
例如
¨ 对于生鲜食品包装用的保鲜膜， ¨ 要有中等以上的透氧性和很高的透湿性，好的防
雾性，对乙烯、乙醛等有害气体的吸附和去除性， 优良的物理力学性能等。
键，侧基为惰性的-CH3，使高分子间距离又较 远，高分子的刚性很小，气体的渗透系数大。
¨ 高分子中含有N等杂原子的聚合物，PgO2（氧 的渗透系数）远比有机硅化合物的小，而
αO2/N2(分离系数)值较高。/
高分子链上取代基对气体的渗透性、分离性能也 有明显影响。
高分子链上 非极性的大侧基
有利于气体的渗透
的要求，也 使用共混改 性塑料薄膜。
¨
基础树脂膜有PP、LDPE、LLDPE等， 由于有好的卫生性、阻水性、热封性等
性能，常用作内层；
高阻隔性树脂膜有EVOH、PVDC、PA、PET等，一 般放在中间层或外层，如果需要蔽光，将铝箔用作中间 层；
层与层间的胶粘剂，如聚氨酯胶粘剂、EVA胶粘剂、 EAA胶粘剂，
¨ 即可制造出对O2、CO2、水、脂肪烃、芳香烃、 农药等有优良阻隔性能的包装用容器。/
塑料啤酒瓶已成为阻隔性包装容器的代表产品。
O2的渗透性要求120天内最多不超过1×10-6g， CO2的损失不超过5％，这相当于比纯PET瓶的渗 透性小2～5倍。 ¨ 利用PET与PEN(聚对萘二甲酸乙二醇酯)共混可
性透过功能，这种功能可用分离系数α表征：
（6－32）
式中，DA、DB、SA、 SB分别为待分离组分 A、B在聚合物中的扩 散系数和溶解度常数。
6.2.2.2 影响聚合物气体渗透性的因素
¨ 影响聚合物薄膜或薄 片气体渗透性的因素， 大体上可分为三个方 面：
聚合物结构、 渗透气体特性、 环境。/
（1）聚合物链结构与气体扩散性
¨ 带-CN的聚合物PgO2为4， ¨ 带-Cl的聚合物PgO2为800． ¨ 带-F的聚合物PgO2为1500， ¨ 带丙烯酸酯基的PgO2为1700， ¨ 带-CH3的聚合物PgO2为15000， ¨ 带苯基的聚合物PgO2为42000， ¨ 碳氢链聚合物的PgO2为48000。
¨ 为了改变一些聚合物的气体渗透性或对气体的 分离特性，可通过在高分子主链中插入其他高 分子链段对聚合物改性。
¨ 在聚合物中，高分子链段的热运动，会在高分 子间形成与透过气体分子尺寸相适应的瞬时缝 隙，
¨ 这些瞬时缝隙就可使溶解的气体分子由高浓度 侧向低浓度侧扩散。
¨ 气体分子在聚合物中的扩散性与聚合物中缝隙 的大小以及形成难易程度有关，如图所示。
图6－32 高分子链段的热运动和瞬时缝隙的形成。/
¨ 聚合物中缝隙的大小与自由体积分数相关。
变化。 ¨ 如：邻二甲苯在PE中比对二甲苯的渗透系数低
得多。/
（6）环境因素与渗透系数的关系
温度 ¨ 渗透系数Pg、扩散系数D及溶解度系数S与温 度T的关系符合阿累尼乌斯方程：
¨ 气体在聚合物中的溶解度通常也遵循“相似 相溶”的规律。
¨ 若向高分子中引入对于特定气体溶解度大的 化学结构因素，则可大大增加聚合物对这种 气体的选择透过性。
¨ 通常可采用化学接技、共聚或共混改性等方 法。／
（3）高分子聚集态结构与渗透系数的关系
¨ 非结晶固体聚合物，呈现高弹态时， ¨ 自由体积分数大，且链段重排运动的能力也强， ¨ 容易形成让气体分子扩散跃迁的瞬时输送通道，
因此自由体积分数较大的聚合物气体的扩散系 数大。
高分子的刚柔性影响
链段间隙或瞬时 缝隙形成的难易
¨ 凡影响高分子刚柔性及自由体积分数的结构因 素-----均影响气体分子在聚合物中的扩散系 数。／
主链原子不同，键角、键长不同，
例如
单键内旋转难易不同，刚性不同。
¨ 聚二甲基硅氧烷（PDMS）主链为-Si-O-Si-
¨ 在涂覆复合中，也常采用向塑料基材上涂覆高 阻隔性树脂，如PVDC、MXD6等，以提高阻 隔性。
¨ 提高塑料包装材料阻隔性能的技术和方法还有 聚合物／片状无机纳米的复合材料。
¨ 用这种复合材料制成的包装容器或薄膜中，片 状材料相互交叠，形成曲折通道，使欲迁移的 分子难以通过。/
¨ 还有用“化学阻隔法”的，此法分为两类： ¨ 一是通过氧化反应除去氧气，在PET或PP、PE等
树脂中混入除氧剂，使进入的氧能被清除； ¨ 二是应用生物技术，在包装容器中混入葡萄氧化
酶和催化酶。 ¨ 氧在催化酶的作用下渗入容器壁内部与葡萄糖酶
发生反应，生成葡萄糖酸酯和水，以使液体食品 或药品达到除氧的目的．／
6.2.2 聚合物的透气性和可渗性
当聚合物薄膜或薄片两边气体压力不同时，气体分子 会穿过聚合物从压力较大的一边向压力较小的一边扩散， 这叫聚合物的透气性。
¨ 在PET中混入10％的PEN，可使吹塑制得的瓶 身耐热温度提高到90℃；
¨ 混入30％～40％的PEN，可使瓶子的耐热性、 气体阻隔性更好。
PET还可与其他高阻隔性树脂， 如 EVOH、LCP（液晶聚合 物）、等共混，再通过吹塑制得 高阻隔性的PET瓶。／
6.2.1.3 涂覆复合
¨ 用真空镀膜法在PET或BOPET膜上镀3.5nm厚 的铝膜，便可使氧的透过率下降100倍，水蒸气 的透过率下降20倍。
¨ 晶区与非晶区是相互穿插排布的，气体分子从聚 合物膜或片的一侧溶入，要经过非常曲折的通道 才会扩散到另一侧蒸发出去，所以气体的渗透系 数小。
¨ 而且，渗透系数还受结晶度、结晶形态、晶体尺 寸等因素的影响。
¨ 从表中看到，随着结晶度的提高，Pg迅速减小/。
¨ 取向态和非取向态聚合物气体的渗透性也不相 同。
在这诸多性能的要求中， 最重要的功能要求就是： 气体的透过（阻隔）性 一些介质的渗透性/
乙稀-乙稀醇共聚
丙烯腈/甲基丙烯酸甲醋共聚物
聚四氟乙烯
乙稀-乙稀醇共聚树脂
聚酯弹性体
聚砜
可以看出，有一些聚 合物薄膜，如EVOH （乙烯/乙烯醇共聚物）、 PVDC，对氧和二氧化 碳的阻隔性是很优越的。
¨ PE、PP有好的阻水性、 热封性，价格低廉，
¨ 自由体积分数是聚合物中的自由体积Vf与聚合 物总体积之比。
¨ 自由体积分数大的聚合物，会有较大的链段间 隙，
¨ 并在透过的气体分子扩散跃迁之前像一个个笼 子围住分子。
¨ 这些较大的链段间隙可临时打开，并伴随着周 围链段较小幅度的热运动，就使得气体分子向 前跃迁通过。／
自由体积分数较大的聚合物链段间隙的打开也 较容易，
结果： 气体的渗透系数很高 而选择性却较差。
¨ 聚合物呈现玻璃态时，
¨ 自由体积分数小，链段的重排运动也被“冻 结”，气体的渗透系数小。
¨ 由于玻璃态是一个热力学非平衡态，其中自由 体积大小与热历史有关。
¨ 因此，可以通过控制制膜或制薄片等的工艺条 件来增大自由体积，以提高气体渗透系数。/
¨ 结晶结构的聚合物，一般是晶区、非晶区共存。 气体分子的渗透只能通过非晶区。
¨ 但对氧、二氧化碳的阻 隔能力太差。
EVOH，虽有优越的阻氧、 阻二氧化碳的性能，但阻 水性差，热封性不好，加 上价格因素，难于单独作 为包装材料使用。
但是，综合多种性 能的要求，许多聚 合物单一作为包装 材料是无法满足的
所以现在大量使用和研究的是塑料复合材料。/
6.2.1.1 多层复合薄膜
根据对性能 ¨ 有三层复合、五层复合及更多层复合。
¨ 表中看来CaCO3与聚合物结合不好时渗透系数 增大，结合好时渗透系数减小。/
（5）气体特性与渗透系数的关系
影响扩散性
影响气体渗透性的因素
分子大小、形状、 分子极性及凝聚的难易程度
影响溶解性
¨ 每种气体分子都有一最小尺寸，即动力学直径 （见表6－13）。
¨ 分子的动力学直径越小，在聚合物中扩散越容 易，扩散系数越大。
¨ 例如合成酸硅氧烷-碳酸酯嵌段聚合物、聚硅 氧烷-聚苯醚、聚硅氧烷-酸胺共聚物等。
（2）聚合物链结构与气体的溶解性
¨ 聚合物中没有与待透过 气体有特殊作用的官能 团时，气体分子与聚合 物间的吸引力很小，
¨ 其控制溶解度的主要因 素是其冷凝的难易程度， 即临界温度Tc、正常沸 点Tb。
¨ Tc较高者往往在聚合物 中具有较大的溶解度， 如图 6-36所示。/
根据Fick第一定律有：
（6-28）
式中，q扩散速率;D扩散系数；C扩散分子的浓 度；dC/dx沿薄膜或薄片厚度方向的浓度梯度。
达到稳定状态后，假定D与C无关，得到：
（6-29）
¨ 式中，d为薄膜或薄片的厚度；C1、C2为薄膜 或薄片两边的浓度。/
¨ 对于气体-聚合物体系，气体压力P和溶于聚合 物中的气体浓度C间一般符合Henry定律，因此
如：三甲硅基、叔丁基、异丁基等，增大了聚 合物的自由体积分数，
高分子链上 带有极性基团
表现出低的渗透系数
¨ 例如：羟基、腈基等，增大了分子间的相互作
用，瞬时缝隙形成极难，像聚丙烯腈、聚乙烯
醇等。／
¨ 高分子链上取代基的相互作用如图所示。
如果把带-OH的聚合物薄膜O2的渗透系数作 为参考基准为1的话，
若聚合物薄膜或薄片两边是浓度不同的溶液，则分子 会穿过薄膜或薄片从高浓度的一边向低浓度的一边扩散， 这种允许溶液中的分子或液体分子穿过的性质称为聚合 物的可渗性。
¨ 气体透过聚合物是一种单分子扩散过程，这一过程 包括气体先溶解于聚合物中，继而在聚合物中向低 浓度处扩散，最后在聚合物的另一面蒸发。/
6.2.2.1 气体的渗透系数
¨ 但这种镀铝膜不透明，耐弯曲性能差。镀铝PET、 镀铝BOPP的阻透性见表6－9
¨ 向PET上涂覆SiOx(Si2O3和Si3O4的混合物)， 可制得高阻隔性、高透明性以及耐蒸煮性、抗 弯性、耐消毒性极佳的塑料膜。
¨ 涂层厚度为0.005～0.006μm时，就可使O2 及水蒸气的透过率大幅度下降。／
多层复合膜的制造，常用干法复合、共挤出复 合等方法。/
6.2.1.2 共混复合容器
¨ 将HDPE/PA/增容剂，或HDPE/EVOH/增容 剂按一定比例进行热-机械共混，然后采取吹塑 成型技术制造成容器。
¨ 在吹塑过程中HDPE为连续相，PA或EVOH在 双向拉伸作用下，以片状形态平行于容器壁面 取向排列，
有： C = S P
（6-30）
¨ 式中，S为气体在聚合物中的溶解度常数。
¨ 令Pg = DS，则由式（6－29）、式（6－30） 得：
¨
（6-31）
可见，Pg是
式中，Pg为气体的渗透系数。 随气体在聚合
物中的溶解能
力和扩散能力
的增大而增大。
¨ 同一种聚百度文库物对不同的气体渗透系数不相同， ¨ 因此，聚合物对混合气体具有分离功能或选择
¨ 但是，气体分子直径大小并不是决定渗透性的惟 一因素。
¨ 因为渗透性还与气体在聚合物中的溶解度有关， ¨ 所以对同一种聚合物研究几种气体的渗透性时， ¨ 可能出现分子直径大的气体渗透系数反而大的现
象。／
通过对具有可比分子量的不同形状的扩散气体的 渗透性进行研究发现：
¨ 长条形分子的扩散能力和渗透能力最强， ¨ 而且分子形状的微小变化会引起渗透性的很大
6.2 共混改性塑料的 透气性和可渗性
6.2.1 高阻隔性塑料包装材料
被包装的产品千差万别，对包装材料性能的 要求也多种多样，其主要性能如下：
防潮性、 阻氧性、 阻二氧化碳性、 保香性、 缓释性、 保鲜性、
杀菌性、 抗静电性、 耐高低温性 耐老化性等/
例如
¨ 用于熟肉食品包装的塑料包装材 料，要求其具有：
以吹塑成符合盛装啤酒要求的塑料啤酒瓶。 ¨ PEN对氧的阻隔性比PET高4倍， ¨ 对CO2的阻隔性高5倍， ¨ 对水的阻隔性高3.5倍， ¨ 拉伸强度高35％，弯曲模量高5％， ¨ 玻璃化转变温度高43℃（PET的为78℃）。/
¨ PET中添加5％的PEN，即可阻断波长为 365nm以下的紫外线，可制成紫外线吸收瓶， 用于防止内容物的分解或褪色.
¨ 非结晶聚合物拉伸取向后，渗透性可减少10 ％～15％。
¨ 表给出几种聚合物拉伸取向对O2的渗透系数影 响的实验结果。
（4）聚合物中添加剂与渗透系数的关系
¨ 弹性体增韧塑料对气体的阻隔性＜未被增韧的塑料，
聚合物中加入增塑剂，也会对气体阻隔的性 能下降。 惰性填充物的加入，气体的渗透性增大或减 小取决于填充物颗粒的大小、含量及与聚合物 结合情况。／
¨ 优良的阻氧性、 ¨ 阻水性、 ¨ 耐油性、 ¨ 保色、 ¨ 保香、 ¨ 保味 ¨ 耐高温蒸煮（125℃/40min）性、 ¨ 优良的物理力学性能等。/
例如
¨ 对于生鲜食品包装用的保鲜膜， ¨ 要有中等以上的透氧性和很高的透湿性，好的防
雾性，对乙烯、乙醛等有害气体的吸附和去除性， 优良的物理力学性能等。
键，侧基为惰性的-CH3，使高分子间距离又较 远，高分子的刚性很小，气体的渗透系数大。
¨ 高分子中含有N等杂原子的聚合物，PgO2（氧 的渗透系数）远比有机硅化合物的小，而
αO2/N2(分离系数)值较高。/
高分子链上取代基对气体的渗透性、分离性能也 有明显影响。
高分子链上 非极性的大侧基
有利于气体的渗透
的要求，也 使用共混改 性塑料薄膜。
¨
基础树脂膜有PP、LDPE、LLDPE等， 由于有好的卫生性、阻水性、热封性等
性能，常用作内层；
高阻隔性树脂膜有EVOH、PVDC、PA、PET等，一 般放在中间层或外层，如果需要蔽光，将铝箔用作中间 层；
层与层间的胶粘剂，如聚氨酯胶粘剂、EVA胶粘剂、 EAA胶粘剂，
¨ 即可制造出对O2、CO2、水、脂肪烃、芳香烃、 农药等有优良阻隔性能的包装用容器。/
塑料啤酒瓶已成为阻隔性包装容器的代表产品。
O2的渗透性要求120天内最多不超过1×10-6g， CO2的损失不超过5％，这相当于比纯PET瓶的渗 透性小2～5倍。 ¨ 利用PET与PEN(聚对萘二甲酸乙二醇酯)共混可
性透过功能，这种功能可用分离系数α表征：
（6－32）
式中，DA、DB、SA、 SB分别为待分离组分 A、B在聚合物中的扩 散系数和溶解度常数。
6.2.2.2 影响聚合物气体渗透性的因素
¨ 影响聚合物薄膜或薄 片气体渗透性的因素， 大体上可分为三个方 面：
聚合物结构、 渗透气体特性、 环境。/
（1）聚合物链结构与气体扩散性
¨ 带-CN的聚合物PgO2为4， ¨ 带-Cl的聚合物PgO2为800． ¨ 带-F的聚合物PgO2为1500， ¨ 带丙烯酸酯基的PgO2为1700， ¨ 带-CH3的聚合物PgO2为15000， ¨ 带苯基的聚合物PgO2为42000， ¨ 碳氢链聚合物的PgO2为48000。
¨ 为了改变一些聚合物的气体渗透性或对气体的 分离特性，可通过在高分子主链中插入其他高 分子链段对聚合物改性。
¨ 在聚合物中，高分子链段的热运动，会在高分 子间形成与透过气体分子尺寸相适应的瞬时缝 隙，
¨ 这些瞬时缝隙就可使溶解的气体分子由高浓度 侧向低浓度侧扩散。
¨ 气体分子在聚合物中的扩散性与聚合物中缝隙 的大小以及形成难易程度有关，如图所示。
图6－32 高分子链段的热运动和瞬时缝隙的形成。/
¨ 聚合物中缝隙的大小与自由体积分数相关。
变化。 ¨ 如：邻二甲苯在PE中比对二甲苯的渗透系数低
得多。/
（6）环境因素与渗透系数的关系
温度 ¨ 渗透系数Pg、扩散系数D及溶解度系数S与温 度T的关系符合阿累尼乌斯方程：
¨ 气体在聚合物中的溶解度通常也遵循“相似 相溶”的规律。
¨ 若向高分子中引入对于特定气体溶解度大的 化学结构因素，则可大大增加聚合物对这种 气体的选择透过性。
¨ 通常可采用化学接技、共聚或共混改性等方 法。／
（3）高分子聚集态结构与渗透系数的关系
¨ 非结晶固体聚合物，呈现高弹态时， ¨ 自由体积分数大，且链段重排运动的能力也强， ¨ 容易形成让气体分子扩散跃迁的瞬时输送通道，
因此自由体积分数较大的聚合物气体的扩散系 数大。
高分子的刚柔性影响
链段间隙或瞬时 缝隙形成的难易
¨ 凡影响高分子刚柔性及自由体积分数的结构因 素-----均影响气体分子在聚合物中的扩散系 数。／
主链原子不同，键角、键长不同，
例如
单键内旋转难易不同，刚性不同。
¨ 聚二甲基硅氧烷（PDMS）主链为-Si-O-Si-
¨ 在涂覆复合中，也常采用向塑料基材上涂覆高 阻隔性树脂，如PVDC、MXD6等，以提高阻 隔性。
¨ 提高塑料包装材料阻隔性能的技术和方法还有 聚合物／片状无机纳米的复合材料。
¨ 用这种复合材料制成的包装容器或薄膜中，片 状材料相互交叠，形成曲折通道，使欲迁移的 分子难以通过。/
¨ 还有用“化学阻隔法”的，此法分为两类： ¨ 一是通过氧化反应除去氧气，在PET或PP、PE等
树脂中混入除氧剂，使进入的氧能被清除； ¨ 二是应用生物技术，在包装容器中混入葡萄氧化
酶和催化酶。 ¨ 氧在催化酶的作用下渗入容器壁内部与葡萄糖酶
发生反应，生成葡萄糖酸酯和水，以使液体食品 或药品达到除氧的目的．／
6.2.2 聚合物的透气性和可渗性
当聚合物薄膜或薄片两边气体压力不同时，气体分子 会穿过聚合物从压力较大的一边向压力较小的一边扩散， 这叫聚合物的透气性。
¨ 在PET中混入10％的PEN，可使吹塑制得的瓶 身耐热温度提高到90℃；
¨ 混入30％～40％的PEN，可使瓶子的耐热性、 气体阻隔性更好。
PET还可与其他高阻隔性树脂， 如 EVOH、LCP（液晶聚合 物）、等共混，再通过吹塑制得 高阻隔性的PET瓶。／
6.2.1.3 涂覆复合
¨ 用真空镀膜法在PET或BOPET膜上镀3.5nm厚 的铝膜，便可使氧的透过率下降100倍，水蒸气 的透过率下降20倍。
¨ 晶区与非晶区是相互穿插排布的，气体分子从聚 合物膜或片的一侧溶入，要经过非常曲折的通道 才会扩散到另一侧蒸发出去，所以气体的渗透系 数小。
¨ 而且，渗透系数还受结晶度、结晶形态、晶体尺 寸等因素的影响。
¨ 从表中看到，随着结晶度的提高，Pg迅速减小/。
¨ 取向态和非取向态聚合物气体的渗透性也不相 同。
在这诸多性能的要求中， 最重要的功能要求就是： 气体的透过（阻隔）性 一些介质的渗透性/
乙稀-乙稀醇共聚
丙烯腈/甲基丙烯酸甲醋共聚物
聚四氟乙烯
乙稀-乙稀醇共聚树脂
聚酯弹性体
聚砜
可以看出，有一些聚 合物薄膜，如EVOH （乙烯/乙烯醇共聚物）、 PVDC，对氧和二氧化 碳的阻隔性是很优越的。
¨ PE、PP有好的阻水性、 热封性，价格低廉，
¨ 自由体积分数是聚合物中的自由体积Vf与聚合 物总体积之比。
¨ 自由体积分数大的聚合物，会有较大的链段间 隙，
¨ 并在透过的气体分子扩散跃迁之前像一个个笼 子围住分子。
¨ 这些较大的链段间隙可临时打开，并伴随着周 围链段较小幅度的热运动，就使得气体分子向 前跃迁通过。／
自由体积分数较大的聚合物链段间隙的打开也 较容易，
结果： 气体的渗透系数很高 而选择性却较差。
¨ 聚合物呈现玻璃态时，
¨ 自由体积分数小，链段的重排运动也被“冻 结”，气体的渗透系数小。
¨ 由于玻璃态是一个热力学非平衡态，其中自由 体积大小与热历史有关。
¨ 因此，可以通过控制制膜或制薄片等的工艺条 件来增大自由体积，以提高气体渗透系数。/
¨ 结晶结构的聚合物，一般是晶区、非晶区共存。 气体分子的渗透只能通过非晶区。
¨ 但对氧、二氧化碳的阻 隔能力太差。
EVOH，虽有优越的阻氧、 阻二氧化碳的性能，但阻 水性差，热封性不好，加 上价格因素，难于单独作 为包装材料使用。
但是，综合多种性 能的要求，许多聚 合物单一作为包装 材料是无法满足的
所以现在大量使用和研究的是塑料复合材料。/
6.2.1.1 多层复合薄膜
根据对性能 ¨ 有三层复合、五层复合及更多层复合。
¨ 表中看来CaCO3与聚合物结合不好时渗透系数 增大，结合好时渗透系数减小。/
（5）气体特性与渗透系数的关系
影响扩散性
影响气体渗透性的因素
分子大小、形状、 分子极性及凝聚的难易程度
影响溶解性
¨ 每种气体分子都有一最小尺寸，即动力学直径 （见表6－13）。
¨ 分子的动力学直径越小，在聚合物中扩散越容 易，扩散系数越大。
¨ 例如合成酸硅氧烷-碳酸酯嵌段聚合物、聚硅 氧烷-聚苯醚、聚硅氧烷-酸胺共聚物等。
（2）聚合物链结构与气体的溶解性
¨ 聚合物中没有与待透过 气体有特殊作用的官能 团时，气体分子与聚合 物间的吸引力很小，
¨ 其控制溶解度的主要因 素是其冷凝的难易程度， 即临界温度Tc、正常沸 点Tb。
¨ Tc较高者往往在聚合物 中具有较大的溶解度， 如图 6-36所示。/
根据Fick第一定律有：
（6-28）
式中，q扩散速率;D扩散系数；C扩散分子的浓 度；dC/dx沿薄膜或薄片厚度方向的浓度梯度。
达到稳定状态后，假定D与C无关，得到：
（6-29）
¨ 式中，d为薄膜或薄片的厚度；C1、C2为薄膜 或薄片两边的浓度。/
¨ 对于气体-聚合物体系，气体压力P和溶于聚合 物中的气体浓度C间一般符合Henry定律，因此
如：三甲硅基、叔丁基、异丁基等，增大了聚 合物的自由体积分数，
高分子链上 带有极性基团
表现出低的渗透系数
¨ 例如：羟基、腈基等，增大了分子间的相互作
用，瞬时缝隙形成极难，像聚丙烯腈、聚乙烯
醇等。／
¨ 高分子链上取代基的相互作用如图所示。
如果把带-OH的聚合物薄膜O2的渗透系数作 为参考基准为1的话，
若聚合物薄膜或薄片两边是浓度不同的溶液，则分子 会穿过薄膜或薄片从高浓度的一边向低浓度的一边扩散， 这种允许溶液中的分子或液体分子穿过的性质称为聚合 物的可渗性。
¨ 气体透过聚合物是一种单分子扩散过程，这一过程 包括气体先溶解于聚合物中，继而在聚合物中向低 浓度处扩散，最后在聚合物的另一面蒸发。/
6.2.2.1 气体的渗透系数
¨ 但这种镀铝膜不透明，耐弯曲性能差。镀铝PET、 镀铝BOPP的阻透性见表6－9
¨ 向PET上涂覆SiOx(Si2O3和Si3O4的混合物)， 可制得高阻隔性、高透明性以及耐蒸煮性、抗 弯性、耐消毒性极佳的塑料膜。
¨ 涂层厚度为0.005～0.006μm时，就可使O2 及水蒸气的透过率大幅度下降。／
多层复合膜的制造，常用干法复合、共挤出复 合等方法。/
6.2.1.2 共混复合容器
¨ 将HDPE/PA/增容剂，或HDPE/EVOH/增容 剂按一定比例进行热-机械共混，然后采取吹塑 成型技术制造成容器。
¨ 在吹塑过程中HDPE为连续相，PA或EVOH在 双向拉伸作用下，以片状形态平行于容器壁面 取向排列，
有： C = S P
（6-30）
¨ 式中，S为气体在聚合物中的溶解度常数。
¨ 令Pg = DS，则由式（6－29）、式（6－30） 得：
¨
（6-31）
可见，Pg是
式中，Pg为气体的渗透系数。 随气体在聚合
物中的溶解能
力和扩散能力
的增大而增大。
¨ 同一种聚百度文库物对不同的气体渗透系数不相同， ¨ 因此，聚合物对混合气体具有分离功能或选择
¨ 但是，气体分子直径大小并不是决定渗透性的惟 一因素。
¨ 因为渗透性还与气体在聚合物中的溶解度有关， ¨ 所以对同一种聚合物研究几种气体的渗透性时， ¨ 可能出现分子直径大的气体渗透系数反而大的现
象。／
通过对具有可比分子量的不同形状的扩散气体的 渗透性进行研究发现：
¨ 长条形分子的扩散能力和渗透能力最强， ¨ 而且分子形状的微小变化会引起渗透性的很大
6.2 共混改性塑料的 透气性和可渗性
6.2.1 高阻隔性塑料包装材料
被包装的产品千差万别，对包装材料性能的 要求也多种多样，其主要性能如下：
防潮性、 阻氧性、 阻二氧化碳性、 保香性、 缓释性、 保鲜性、
杀菌性、 抗静电性、 耐高低温性 耐老化性等/
例如
¨ 用于熟肉食品包装的塑料包装材 料，要求其具有：
以吹塑成符合盛装啤酒要求的塑料啤酒瓶。 ¨ PEN对氧的阻隔性比PET高4倍， ¨ 对CO2的阻隔性高5倍， ¨ 对水的阻隔性高3.5倍， ¨ 拉伸强度高35％，弯曲模量高5％， ¨ 玻璃化转变温度高43℃（PET的为78℃）。/
¨ PET中添加5％的PEN，即可阻断波长为 365nm以下的紫外线，可制成紫外线吸收瓶， 用于防止内容物的分解或褪色.