共混合填充改性技术在高阻隔性塑料包装材料中的应用现状

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　　[摘要]：根据扩散渗透机理，从材料结构的角度讨论了影响塑料包装材料阻隔性的因素。综述了共混合填充改性技术在提高塑料包装材料阻隔性能和力学性能中的研究应用现状。重点评述了共混改性时组分性质加工方法对材料的微观结构阻隔性能和力学性能的影响以及填充改性所面临的共性问题表面改性技术的发展和应用，强调了片状纳米填充材料的分散性和取向性对阻隔性能的重要作用。此外，还对塑料改性技术在包装材料方面的应用前景进行了展望，指出了共混合填充技术今后需要重点解决的问题。

　　关键词：包装材料;阻隔性;塑料;共混;填充

　　在食品保鲜饮料和啤酒汽油箱防潮包装等方面，高阻隔性塑料包装材料具有极强的技术优势和使用方便性，其需求量近几年一直呈上升趋势。与此同时，人们对高阻隔性塑料包装材料的多样性阻氧阻CO2防潮遮光保香保鲜杀菌抗静电防雾耐高低温耐氧化透择性及透过性等也提出了更高的要求。长期以来，人们一直努力通过各种手段和方法来提高和改善这些性能。目前，已发展有多层复合法涂覆法改性塑料法等。多层复合和涂覆法工艺复杂，设备投资高，并且不能显著改善材料的力学性能，因而具有一定的局限性。而改性塑料法不仅能从根本上提高塑料的阻隔性能，同时还能改善其力学性能，产品也具有多样性。因此，利用塑料改性技术改性包装材料，已成为包装材料的发展方向和研究的热门课题。其中，共混和填充技术的研究应用最为活跃。文中结合国内外文献，就近年来塑料共混合填充改性技术在高阻隔性包装材料中的应用情况进行综述，并对其发展前景进行了展望。

　　1 提高阻隔性的基本途径和方法

　　气体透过(阻隔)性和渗透性是阻隔性材料的最重要性能。其影响因素主要有聚合物结构渗透气体特性和环境。其中，材料结构是影响阻隔性能和力学性能最根本最直接的因素。

　　由于实际过程中待阻隔的气体液体主要是O2CO2H2O及低分子有机物类物质，而且多数情况下使用温度也不太高。因此，提高材料阻隔性的基本途径和方法，是利用塑料改性技术对材料进行改性，以减少气体液体的溶解度以及扩散性。共混和填充改性是2种最为常用的方法。

　　2 共混改性

　　单一材料很难满足包装材料的综合性能和多样性要求。包装材料的制备在多数情况下是将不同结构和性能的材料共混，来达到改善其阻隔性能和力学性能的目的。共混有物理共混和共聚-共2种方法。其中，物理共混法最为常用。制备技术主要有机械共混和反应性“就地增容”热-机熔体共混等。此方面的研究已经取得了长足进展，利用这一方法制备的改性材料也屡见不鲜。

　　2.1简单共混

　　茂金属聚乙烯(mLLDPE)具有热封温度低强度高耐穿刺能力强可抽出物量低等优良性能，与LDPE或LLDPE具有较好的相容性。二者共混能明显改善膜的物理机械性能热封性能及印刷性，是冷冻食品保健食品多层复合包装膜常用的一种内层材料。
聚芳酯(U聚合物)与PET均具有较好的热成型性，二者的多层坯双向拉伸吹塑后，可制得不经热处理即可满足85℃热灌装要求的耐热瓶。

　　Du Pont包装与工程聚合物公司推出的乙烯.丙烯酸酯衍生物共聚物系列产品，具有高熔体强度和热稳定性。与LDPE共混时相容性好，与PETPA及PP容易粘合。不仅可用于吹塑和流延薄膜挤出涂层复合层薄膜改性剂等，而且还可作为廉价增韧剂与PPPAPETABS和PET/ABS共混。10非极性的则相反。为提高材料的综合性能，二者常常一起共混。HDPE与PA或EVOH热力学不相容。刘春林等以基体树脂的接枝物为增容剂，在一定的工艺条件下制备出了二甲苯渗透率仅为0.3惰性阻隔性则是由PEN和多种添加剂的共混物产生的。材料环保性好，可回收。首次应用目标是一次性果汁饮料和啤酒瓶。

　　高分子的精细结构对渗透性也有影响。其中，取代基对气体的渗透性的影响最为显著。这主要与自由体积分数有关。大的侧基(如叔丁基)利于气体渗透;极性基(如-OH-等)及电负性大的原子(如clF)可增加分子间作用，使瞬时缝形成的难度最大。Mohamed等分别采用含氟的低聚物与氨基甲酸酯聚合以及端基氟化的方法，制备了一种聚合物。将其与含有N，N-二甲基乙酰胺的聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液共混，结果发现，共混物对水的阻隔性大大增强。

　　2.3取向态和层化作用

　　从材料微观结构形态上看，取向态和层化作用对共混物的阻隔性有重要影响。二者一般与加工条件和方法等外部因素有关。许多共混改性塑料具有单相连续的微相分离型结构。连续相对共混物的透气性一般起主导作用。当存在有高阻隔性分散相时，该分散相沿壁面方向取向定位和层化程度愈大，材料的阻隔性就愈强。结晶型材料拉伸取向后，渗透系数可减少50非结晶型拉伸取向后，也可减少10另一方面可使次连续相(分散相)在基体树脂中的层化作用加强。若有交联发生，还有利于阻碍瞬时缝隙的形成。陈永芬等以HDPE-g-MAH为增容剂，制备了HDPE/EVOH高阻隔性材料。研究发现，增容剂能显著提高二者的相容性，并可使EVOH的层化程度显著提高。但