塑料行業評工程師論文高阻隔性薄膜應用

　　本篇塑料行業評工程師論文認為包裝用功能性塑料薄膜還有納米塑料薄膜、抗菌性薄膜、易分離型熱封薄膜、易撕裂薄膜、微波食品包裝薄膜等。但整體來看，目前我國功能性塑料薄膜的發展還不夠成熟，企業創新意識比較薄弱。隨著產品的分類細化和生產設備的專業化，國內企業應在引進新設備和新技術的基礎上認真消化吸收，提高自主創新能力，不斷增強自身產品在市場上的競爭力，促使我國功能性塑料薄膜向著品種多樣化、專用化的復合膜方向發展。《現代塑料加工應用》(雙月刊)創刊于1989年，是由中國石化集團公司主管、中國石化揚子石油化工有限公司和中國石化集團資產經營管理有限公司揚子分公司主辦的塑料加工專業技術性刊物。

　　近年來，隨著國內外市場的相互融合，人們對包裝的綜合要求逐漸提升，包裝不僅要具有更高的安全衛生性、更好的保護性能、更簡易的開啟方式，還要具有良好的環境友好性，不僅能滿足人類對健康的追求以及適應快節奏生活，還能響應綠色環保的發展趨勢。塑料薄膜作為包裝領域應用較為普及的一種原材料，尤其是功能性薄膜，在包裝中扮演著十分重要的角色，可以說人們對包裝的大多需求可以通過改善功能性塑料薄膜的各項性能來實現。下面，筆者將對幾類具有市場潛力的包裝用功能性塑料薄膜進行介紹，期望能幫助行業人士更加全面地認識功能性塑料薄膜及其特性，為包裝選材提供有用的依據。

　　高阻隔性薄膜

　　高阻隔性薄膜是包裝用功能性塑料薄膜中最重要、應用最廣泛的一種，其對如氧氣、水蒸氣、液體及異味等小分子有良好的屏蔽功能。目前，高阻隔性薄膜在食品和藥品包裝領域的應用較為廣泛，其主要有以下幾種類型。

　　1.EVOH薄膜

　　EVOH薄膜為乙烯-乙烯醇共聚物，既有PE薄膜的高阻濕性能，又有PVA薄膜的高阻氣性能，應用在食品包裝上，可大大提高食品的保香性，延長食品的保質期。

　　EVOH薄膜具有較高的機械強度，良好的光澤度、透明性和耐油、耐有機溶劑性能，是所有高阻隔性薄膜中熱穩定性最好的一種材料。由于EVOH薄膜的分子結構中含有-OH親水基團，易吸收水分，從而影響其阻隔性，所以EVOH薄膜一般用作復合薄膜的中間層。

　　2.PVDC薄膜

　　PVDC是偏二氯乙烯(VDC)與氯乙烯(VC)或其他單體的共聚物。PVDC薄膜是國內研發最早的一種高阻隔性材料，且使用歷史較長，由于其成型加工性較差，更多地應用于復合薄膜的阻隔層或薄膜的阻隔涂層。在國內市場，PVDC薄膜主要用作火腿和香腸的包裝，整個包裝和內容物必須進行高溫高壓殺菌處理。

　　但由于PVDC薄膜中含有氯，燃燒處理時所產生的有害物質會污染空氣。所以，近年來在許多國家出臺的標準法規中都限制PVDC在包裝材料中的使用，尤其是歐洲一些國家，更是將PVDC劃為禁用材料。

　　3.K涂層薄膜

　　K涂層薄膜一般采用雙向拉伸薄膜(如BOPP、BOPA等)作為基材，涂布PVDC或偏二氯乙烯與丙烯酸樹酯共聚膠乳薄層，使薄膜具有良好的阻氣、阻濕、保香及低溫熱封性能。一般情況下，PVDC涂層厚度為2μm，涂層越厚，薄膜的阻隔性越好，但成本也越高。許多研究人士力求通過研發出高阻隔性的涂層來滿足使用者對高性價比K涂層薄膜的需求，如日本研究的新型PVDC乳膠，能使K涂層薄膜具有更好的阻隔性、爽滑性和易熱封性，適用于高速包裝，以及對包裝阻隔性要求較高的場合。

　　4.真空鍍SiOx薄膜

　　真空鍍SiOx薄膜所使用的氧化硅鍍膜為Si2O3和Si3O4的混合物，可采用物理沉積法和化學沉積法在薄膜基材(如PET、PA等)上鍍一層氧化硅，鍍層厚度通常≤100nm。氧化硅鍍層透明性極好，相當于在薄膜上涂覆一層“透明玻璃”，不僅能使薄膜保持良好的透明性，還能有效降低氧氣、水蒸氣等的透過率，更能顯著提高真空鍍SiOx薄膜的耐油性、耐藥品性、環境適應性、微波爐適應性，可應用于油脂食品、冷凍食品、飲料、醫藥、化學試劑等產品的包裝。

　　5.特殊尼龍MXD2薄膜

　　尼龍與PET一樣，屬中等阻隔性材料，但經過改性的特殊尼龍MXD2薄膜則克服了尼龍吸濕率高的缺點，不僅具有極低的吸濕率，而且阻氣性隨著環境溫濕度的增加下降得很少。在標準條件下，特殊尼龍MXD2薄膜對氧氣的阻隔率略低于EVOH，但經蒸煮處理后，其氧氣透過率則變得極低。盡管特殊尼龍MXD2薄膜開發得較晚，但發展速度卻相當迅速，目前主要應用于蒸煮包裝。

　　6.PEN薄膜

　　PEN(聚苯二甲酸乙二醇酯)薄膜質量輕、剛性強、耐高溫(可達265℃)且耐溫性能穩定，水蒸氣和氣體滲透率低，具有良好的抗紫外光穿透性，尤其適用于環境條件較為惡劣或對阻隔性有特殊要求的場合。PEN薄膜是一種綜合性能比較優秀的高阻隔性材料，應用領域較為廣泛，如杜邦公司生產的PEN薄膜應用于揚聲器高音振膜。但相比其他功能性薄膜，PEN薄膜的生產成本較高，導致其在包裝市場的推廣應用受到很大限制。

　　水溶性薄膜

　　水溶性薄膜主要有高溫型(40℃以下完全不溶，80℃以上完全溶解)和低溫型(遇水即溶)兩種。前者特別適用于水果套袋，后者則可用于食品、醫藥包裝。水溶性薄膜遇水后能自動產生微孔，實現緩釋功能，廢棄之后也不會造成“白色污染”，屬于環境友好型薄膜塑料。

　　水溶性薄膜的主要特點是能徹底生物降解、無毒、安全、熱封強度較高、具有防偽功能、印刷性能好、抗靜電防塵等，其主要原料是低醇解度的聚乙烯醇(PVA)，同時添加各種助劑，如表面活性劑、增塑劑、防粘劑等。其作為一種新穎的綠色包裝材料，在歐美、日本等國家和地區被廣泛應用于各種產品的包裝，如農藥、化肥、顏料、染料、清潔劑、水處理劑、礦物添加劑、洗滌劑、混凝土添加劑、攝影及園藝護理用化學試劑等，并被批準用于食品包裝和藥品包裝。

　　美國WTP公司、CCLP公司、法國GRENSOL公司和日本合成化學公司是全球領先的水溶性PVA薄膜生產企業。在國內，水溶性薄膜市場正在興起。北京工商大學輕工業塑料應用技術研究所通過篩選出能降低PVA塑化溫度的塑化改性劑，實現了PVA干法熔融造粒及吹膜加工，并申請了5項專利，現在部分專利已轉讓并投入生產。株洲工學院與廣東肇慶方興包裝材料公司聯合研發了水溶性薄膜及其生產設備，其產品正走向市場。

　　氣調保鮮薄膜

　　氣調保鮮方式通常是將理想氣體一次性充入包裝容器內，讓已失去生命活性的內容物進行氣體置換，從而達到保鮮的目的。而采摘后的生鮮果蔬仍有生命活動，在有氧呼吸和無氧呼吸過程中會產生乙烯等氣體，從而加速包裝內果蔬的成熟，非常不利于果蔬保鮮。果蔬氣調保鮮包裝的機理是在保證果蔬必要的生理活動下，降低包裝內O2的含量，提高CO2的含量，并排除掉對果蔬成熟起促進作用的乙烯，保持適度的低溫，抑制果蔬的呼吸強度，減少消耗，從而達到延緩衰敗、延長保質期的目的。 　　因此，必須根椐果蔬種類、呼吸速率、儲運環境等不同條件來選擇具有適當透氣率的包裝薄膜，同時根據需求輸入理想氣體進行氣調，包裝內的氣體組分及含量越接近產品氣調包裝理想氣體的水平，果蔬的保鮮期越長。大多數果蔬較適宜的理想氣體指標為：O2含量為1%～5%，CO2含量為3%～10%。

　　當然，實際應用中還要根據具體果蔬的最適氣調條件和薄膜材料的氣體透過率來選材。測試數據顯示，PE、PS、PP、PVC等薄膜均具有良好的透氣性，對不同氣體的透過率為N2∶O2∶CO2=1∶(3～5)∶(15～30)，這些薄膜對不同氣體的選擇透過性有利于包裝內保持低O2、高CO2的狀態。此外，采用具有水蒸氣阻隔性和防霧性，同時具有吸收乙烯等特殊功能的塑料薄膜，對延長果蔬保質期、解決長途運輸問題、延長貨架期更為有利。

　　可生物降解薄膜

　　普通薄膜密度小、質量輕、表面積大、不易降解，丟棄在環境中難以回收再利用，是造成“白色污染”的“元兇”，給生態環境造成極大破壞。降解薄膜按降解機理分為可生物降解薄膜、光降解薄膜和環境降解薄膜，其中可生物降解薄膜是包裝用材的重要發展方向。

　　可生物降解薄膜主要由能被微生物完全分解的物質組成，這些物質來源于可再生的淀粉、纖維素、殼聚糖及其他多糖類天然材料，大大減少了石油資源的消耗量，而這些天然材料的最終降解產物為CO2和H2O，可被自然全部消化，完全不會對環境造成二次污染。可生物降解薄膜的主要類型有聚乳酸(PLA)、聚己內酯(PCL)等。

　　以PLA薄膜為例，采用普通的成型加工設備進行擠出和吹膜，然后印刷制袋，包裝成品具有良好的力學性能、氣味阻隔性和衛生安全性。

　　當前，在可生物降解薄膜領域，美國的GDP公司、日本的島津公司和DIC公司處于領先地位，這些公司已有多款產品實現了商品化和產業化，但由于品種和產量較少，成本較高，主要應用于醫療材料和高檔食品包裝。未來，隨著環保壓力的增加以及可生物降解薄膜產量的提升，可生物降解薄膜有望與傳統塑料薄膜搶奪市場份額。

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