我国高阻隔薄膜的现状与树脂的选择

我国高阻隔薄膜的现状与树脂的选择

作者:陶宏

一、我国食品包装材料现状

近年来在中国市场出现了各种高阻隔、多功能食品复合包装膜，寻找高阻隔材料、开发多功能多层共挤复合包装膜成为软包装领域的一个发展方向。

目前我国塑料薄膜的产量约占塑料制品总产量的40%, 是塑料制品业中产量增长最快的。我国现有塑料薄膜生产企业2240多家, 产量在5000 t以上的企业有65家, 1 万吨以上的企业有25 家, 超过5

万吨的企业也有数家。

我国生产塑料薄膜所使用的合成树脂主要有聚乙烯、聚丙烯和聚酯等。加工方式以吹塑、双向拉伸和流延法为主。目前，我国有BOPP生产线180条，生产能力244.31万吨，平均年增长率在15%以上，各种BOPP薄膜基本满足了国内市场的需求。CPP薄膜生产线190条，其中国产线119条，生产能力超过20万吨，加上进口生产线近70条，生产能力30万吨，两项合计生产能力50万吨。2003年以来，BOPET发展势头迅猛，新增生产线30多条，新增产能40多万吨，2008年达到65万多吨。BOPA全国有13家企业引进18条生产线，年产能7.48万吨，产量4.2万吨，全国需求量4万多吨。

二、高阻隔塑料包装材料

我国市场高阻隔性塑料包装材料已经成为塑料包装材料的重要发展方向之一，现在已经开发出多种性能优异的新型高阻隔性材料，这些新型材料将会在食品和医药等包装方面得到广泛应用。

目前，阻隔性包装薄膜处于推广使用的增长期，国内生产的阻隔性薄膜多应用在食品包装方面，发展性能优良的阻隔性薄膜市场发展空间很大。

2.1食品包装材料的要求

用于食品包装的材料必须要有较高的阻隔性、较高的耐温性、优良的机械性与化学稳定性。所谓阻隔性能主要是阻氧性、阻湿性、阻油性与阻异味性。例如对于油脂食品必须具有高阻氧气性和阻油性；对于干燥食品要求高阻湿性；芳香食品要求高阻异味性。

根据其氧气和水分渗透率及透气率，阻隔性包装材料(树脂)应具有以下特性：

(1) 透氧率

在大气压力下连续24h内，透氧率(OTR)低于2ml／mil厚度／100平方英寸的树脂。

许多传统型树脂的透氧率为5，而大多数新型树脂则≤1。例如标准金属化PET薄膜的透氧率不超过0.3；透氧率＜0.1的材料列为高阻隔性材料，例如PVDC和EVOH。其它材料则列为中等阻隔性材料。

(2) 透湿气(水蒸气) 率

透湿气率＞0.1的薄膜列为超低阻隔性薄膜，透湿气率0.06～0.1的薄膜为低阻隔性薄膜，0.03～0.06的薄膜为中等阻隔性薄膜，≤0.03的薄膜列为高阻隔性薄膜。

透湿气率的测定一般在100℃温度和90％相对湿度下进行。

目前市场上已经出现了多功能复合膜，这些多功能复合膜必须符合以下技术要求：

（1）要有优异的阻隔氧气的能力，以防止脂肪和蛋白质氧化变质；

（2）优异的阻隔水蒸气能力，以防止因水汽的进入或引起食物口味的变化；

（3）要有优异的阻隔香气的能力，以防止异味进入或香味的挥发，保证食品原质原味；

（4）要有良好的热封性能，以满足密闭保存的需要；

（5）要具有一定的耐热性，以满足杀菌的要求，避免微生物破坏食物；

（6）要有良好的印刷性，以满足装潢美观需要；

（7）要有较强的力学性能，以保护食品，满足搬运和运输的需要；

（8）其他食品标准的要求。

2.2高阻隔性材料

现在国内常用的高阻隔性材料有铝箔、聚乙烯醇(PVA)、乙烯—乙烯醇共聚物(EVOH)、偏氯乙烯共聚

物(PVDC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、特殊尼龙(MXD2)、尼龙(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。阻隔材料可以作为夹层薄膜与其他材料复合构成复合材料，也可作为涂层涂覆于其他材料上使用。这些材料可以作为阻透性薄膜的阻隔性材料。

所谓薄膜的阻透性是指对小分子气体如氧、水汽、液体及气味等的屏蔽功能，阻透性薄膜主要用于食品包装。由于这些材料能阻止小分子气体如氧、水汽、液体透过薄膜的能力，所以称为阻隔性材料，又由于这些阻隔性材料通常以树脂形式出现，所以称为阻隔性树脂。在这些阻隔性树脂中，PVA、EVOH、PVDC、PEN属于高阻隔性材料，最常用的是PVDC和EVOH，而PA与PET的阻隔性相近，属于中等阻隔性材料。

1、EVOH树脂

PVA具有较好的阻氧性能，但是由于含有大量的羟基，其透湿性较大，对水非常敏感。

将乙烯醇与乙烯共聚得到EVOH(一般乙烯含量为25%～45%)，EVOH是一种链状结构的结晶性聚合物，兼有乙烯醇聚合物极高的气体阻隔性和乙烯聚合物良好的加工性，是一种新型的阻隔材料，它的阻气性是聚乙烯的1万倍；比PA（聚酰胺）高100倍。

EVOH具有优良的耐油和耐有机溶剂性，可用来包装油类食品;EVOH还具有优异的透明性、光泽度、机械强度、伸缩性、耐磨性、耐寒性和表面强度，同时在高性能阻隔树脂中热稳定性最高，不含氯和二噁英，是一种绿色环保产品，而且废料还可以回收利用。

EVOH作为高阻隔性材料，常与多种树脂进行多层挤出，用于饮料、奶制品、果汁、饮料、多种食品等包装，国内多家水产公司出口海鲜使用PE／EVOH／PA／EVOH／PE五层共挤出膜真空包装。

EVOH也存在着一定的缺点，在高的湿度情况下，其制品的阻隔性会有一定幅度的下降，但仍然优于PVDC。由于PVA与EVOH材料中的羟基易与环境中的水结合成氢键，其阻湿性能受湿度的影响较大，所以只能用做复合膜的芯层。

2、PA树脂

尼龙也是最主要的高阻隔性材料之一，用途极为广泛。

一般而言，尼龙的阻气性好，但对水蒸汽的阻隔性较差，吸水性强，且随吸水量的增加而溶胀，使阻气、阻湿性能急剧下降，其强度和包装尺寸的稳定性也会受到影响。此外，尼龙的机械性能优良，强韧耐磨，耐寒耐热性好，化学稳定性好，易加工，印刷性好，但热封性差。PA树脂具有一定的阻隔特性，但吸湿率大，因而影响其阻隔性，所以一般也不能作外层。

3、PVDC

PVDC是最早开发的高阻隔性材料，它具有极好的阻氧与阻湿性能，但由于分子内含氯而受到环保人士的反对，在欧洲的一些国家属禁用材料。

聚偏二氯乙烯（PVDC）是一种优秀的食品包装材料，特别是耐高温蒸煮和对氧气、水蒸气以及各种气味具有很好的阻隔性，是其它塑料所不可比拟的。

4、PEN

PEN是一种综合性能优秀的高阻隔性材料，由于PEN的分子结构与PET相似，只是以萘环代替了苯环，刚性有了很大的提高，其阻氧性、阻水性比PET提高数倍，因此，PEN比PET具有更优异的阻隔性、耐热性。而且紫外线吸收性好、耐水解性好。

装过的食品不留残味，材料可重复使用。但其价格昂贵，推广应用受到限制。

对氧气的阻隔性，EVOH >PVDC> PA；

对水蒸气的阻隔性，EVOH > PVDC> PA。

随着生活节奏的加快和生活水平的提高，各种方便食品，如肉制品、乳制品、淹卤制品等的需求量越来越大，对医药产品的质量要求也越来越高，阻隔性塑料薄膜被广泛应用在化妆品、茶叶、化学试剂、农药、香料、饲料等产品的包装，因此阻隔性薄膜已成为各国竞相开发的热点。

三、高阻隔性塑料包装薄膜的生产

由于材料自身特性的局限性或价格等因素，一般阻隔性材料都不单独使用，为了满足不同商品对阻透性的