張娟

摘 要：作為高分子共聚物，具有良好阻隔性能的PVDC薄膜對(duì)提高企業(yè)包裝質(zhì)量有重要的作用。介紹了影響PVDC薄膜阻隔性能的因素，具體分析了PVDC薄膜的阻隔性能，以期為相關(guān)技術(shù)和研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：PVDC薄膜；阻隔性能；影響因素；塑料包裝

中圖分類號(hào)：TQ320.72+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.117

文章編號(hào)：2095-6835（2015）15-0117-02

PVDC，又稱為偏二氯乙烯共聚物，是一種具有高強(qiáng)韌性、高阻隔性、良好化學(xué)穩(wěn)定性和熱收縮性的材料，被廣泛應(yīng)用于藥品、軍工企業(yè)等行業(yè)中。當(dāng)前應(yīng)用的聚偏二氯乙烯是指由偏二氯乙烯和丙烯腈、氯乙烯或丙烯酸酸酯等單體構(gòu)成的二元或三元共聚物。對(duì)多種蒸汽和氣體均具備較強(qiáng)的阻隔性是PVDC最明顯的優(yōu)勢(shì)，也正是因?yàn)檫@一優(yōu)勢(shì)，使它在塑料包裝中獨(dú)樹一幟。隨著PVDC薄膜的不斷發(fā)展，企業(yè)對(duì)PVDC薄膜阻隔性能的要求也越來(lái)越高。因此，加強(qiáng)有關(guān)PVDC薄膜阻隔性能的研究，對(duì)于拓展PVDC薄膜的應(yīng)用范圍具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 影響PVDC薄膜阻隔性能的因素

1.1 增塑劑

在加工PVDC樹脂時(shí)，通常會(huì)添加環(huán)氧大豆油、葵二酸正丁酯和檸檬酸三丁酯等增塑劑。而在共聚物制造或改性時(shí)，摻加的增塑劑會(huì)增大聚合物鏈，減小阻隔性。溶解系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)是影響PVDC樹脂的主要因素。溶解系數(shù)低，表明在一定時(shí)間內(nèi)僅有部分分子可以擴(kuò)散；擴(kuò)散系數(shù)低，表明移動(dòng)分子在穿過(guò)共聚物母體時(shí)的難度比較高。在改變了液體助劑量時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)也會(huì)出現(xiàn)較大的變化，溶解系數(shù)卻變化很小。當(dāng)增大液體助劑使用量時(shí)，PVDC聚合物的分子穿過(guò)量會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)型上升。由增塑劑用量和PVDC樹脂阻隔性能變化曲線可知，在25 ℃溫度條件下，當(dāng)增加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的葵二酸正丁酯時(shí)，PVDC樹脂的分子穿過(guò)量便會(huì)增大1倍。

1.2 改性助劑

在加工PVDC樹脂時(shí)，還會(huì)加入乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物等助劑，以降低碳化點(diǎn)和晶點(diǎn)的產(chǎn)生率，提升薄膜的密封性和柔韌性。而乙烯-醋酸乙烯共聚物通常選用相對(duì)分子質(zhì)量為10×103、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%、熔融指數(shù)在5～8的醋酸乙烯品種。此類加工助劑相對(duì)分子質(zhì)量較大，不但本身具有較差的阻隔性能，而且會(huì)減小樹脂的結(jié)晶度，降低薄膜阻隔性能。所以，在加工過(guò)程中，應(yīng)科學(xué)地調(diào)整助劑添加量，通常情況下，應(yīng)將其控制在PVDC樹脂質(zhì)量的0.3%～5%左右。

1.3 聚合溫度

聚合溫度會(huì)影響PVDC樹脂分布、序列結(jié)構(gòu)及其相對(duì)分子質(zhì)量等。在聚合過(guò)程中，當(dāng)增大聚合溫度時(shí)，PVDC聚合樹脂的相對(duì)分子質(zhì)量就會(huì)減小。在進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)時(shí)，聚合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量與聚合溫度呈負(fù)相關(guān)，聚合溫度的升高會(huì)使樹脂相對(duì)分子質(zhì)量分布變寬，進(jìn)而降低樹脂的阻隔性能和強(qiáng)度。采用低溫聚合時(shí)，雖然能夠克服分子質(zhì)量減小的缺陷，但是，其聚合效率比較低，不利于提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。在實(shí)際加工制造的過(guò)程中，選用仍未升溫聚合工藝，而升溫聚合溫度通常控制在30～80 ℃的范圍內(nèi)。

2 PVDC薄膜阻隔性能分析

2.1 PVDC薄膜的透濕性

評(píng)估包裝材料對(duì)內(nèi)裝物保護(hù)性能的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是包裝材料的透濕性。在工業(yè)生產(chǎn)中，高阻濕性包裝材料通常是指透濕量在5 g/（m2·24 h）左右、厚度約為25 μm的薄膜材料；阻濕性薄膜材料是指透濕量在5～20 g/（m2·24 h）范圍內(nèi)的薄膜材料；低阻濕性包裝材料是指透濕量在20 g/（m2·24 h）以上的薄膜材料。而PVDC厚度約為40 μm薄膜的透濕量通常在3.5 g/（m2·24 h）左右，是一種高阻濕性包裝材料。其材料自身的防潮性能可為內(nèi)裝物提供有效的防潮保護(hù)，并且可以將PVDC添加至包裝中來(lái)改善包裝的防潮性能。

2.2 PVDC薄膜的透氣性

分子擴(kuò)散是氣體對(duì)材料的主要影響機(jī)理，也就是在高壓作用力條件下，氣體分子會(huì)溶解至材料中，并從材料的高濃度區(qū)擴(kuò)散到低濃度區(qū)，直到在低壓側(cè)被完全解吸。所以，氣體在材料內(nèi)的溶解性能和擴(kuò)散性能主要取決于氣體對(duì)材料的滲透性。而厚度為40 μm左右的PVDC薄膜的氧氣滲透量通常低于15 cm3/（m2·24 h·atm），因此，其具備優(yōu)良的氣體阻隔性。

2.3 PVDC薄膜的阻透性

薄膜的阻透性是指薄膜材料對(duì)小分子水蒸氣、液體、香味和氣體的阻隔性能。透過(guò)系數(shù)是評(píng)估塑料阻透性能的基本指標(biāo)，薄膜的阻透系數(shù)越小，其阻透性能便越強(qiáng)。當(dāng)前行業(yè)內(nèi)所說(shuō)的阻隔性聚合物通常是指氧氣透過(guò)系數(shù)在3.8 cm3·mm/（m2·24 h·MPa）以下的共聚物，其能滿足多樣化的工業(yè)生產(chǎn)和包裝需求。而PVDC聚合物的氧氣透過(guò)系數(shù)為1.2 cm3·mm/（m2·24 h·MPa），可以充分滿足阻隔性聚合物的阻氧、阻二氧化碳?xì)怏w等要求。

2.4 PVDC薄膜的耐高溫性

在食品殺菌的過(guò)程中，殺菌釜內(nèi)壓力和溫度通常會(huì)比較高，包裝袋在包裝前還需用水多次噴淋和浸濕。使用透濕性能較差的薄膜常常會(huì)使食品變質(zhì)腐敗，同時(shí)，隨著薄膜材料蒸鍍層附著強(qiáng)度和阻隔性能的減小，會(huì)進(jìn)一步加重內(nèi)裝物的腐敗程度。而PVDC薄膜具有較強(qiáng)的耐高溫性和阻透性，高溫殺菌后仍能保證其具有較高的阻隔性能，適用于各類食品包裝，特別是微波食品包裝。

2.5 不同環(huán)境條件下的阻隔穩(wěn)定性

與EVOH和PAN相比，PVDC在不同環(huán)境濕度條件下，阻隔性能變化微小，即便是在梅雨天氣較多的高濕度環(huán)境和地區(qū)條件下，PVDC薄膜仍能保持較強(qiáng)的阻隔性能。此外，在包裝高水分食品時(shí)，PVDC薄膜不僅不會(huì)吸濕，還能保持穩(wěn)定的阻隔性，可以長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)包裝物。

3 結(jié)束語(yǔ)

PVDC薄膜阻隔性能會(huì)直接影響產(chǎn)品包裝的質(zhì)量，因此，相關(guān)技術(shù)與研究人員應(yīng)加大對(duì)PVDC薄膜阻隔性能的研究力度，總結(jié)薄膜阻隔性能影響因素和關(guān)鍵環(huán)節(jié)加工措施，逐步提升PVDC薄膜的應(yīng)用水平。

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〔編輯：白潔〕