PVDC薄膜的阻隔性能研究

張娟

摘 要：作為高分子共聚物，具有良好阻隔性能的PVDC薄膜對提高企業包裝質量有重要的作用。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，以期為相關技術和研究人員提供參考。

關鍵詞：PVDC薄膜；阻隔性能；影響因素；塑料包裝

中圖分類號：TQ320.72+1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.117

文章編號：2095-6835（2015）15-0117-02

PVDC，又稱為偏二氯乙烯共聚物，是一種具有高強韌性、高阻隔性、良好化學穩定性和熱收縮性的材料，被廣泛應用于藥品、軍工企業等行業中。當前應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成的二元或三元共聚物。對多種蒸汽和氣體均具備較強的阻隔性是PVDC最明顯的優勢，也正是因為這一優勢，使它在塑料包裝中獨樹一幟。隨著PVDC薄膜的不斷發展，企業對PVDC薄膜阻隔性能的要求也越來越高。因此，加強有關PVDC薄膜阻隔性能的研究，對于拓展PVDC薄膜的應用范圍具有重要的現實意義。

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，通常會添加環氧大豆油、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，摻加的增塑劑會增大聚合物鏈，減小阻隔性。溶解系數和擴散系數是影響PVDC樹脂的主要因素。溶解系數低，表明在一定時間內僅有部分分子可以擴散；擴散系數低，表明移動分子在穿過共聚物母體時的難度比較高。在改變了液體助劑量時，擴散系數也會出現較大的變化，溶解系數卻變化很小。當增大液體助劑使用量時，PVDC聚合物的分子穿過量會呈現指數型上升。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，當增加質量分數為1.5%的葵二酸正丁酯時，PVDC樹脂的分子穿過量便會增大1倍。

1.2 改性助劑

在加工PVDC樹脂時，還會加入乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物等助劑，以降低碳化點和晶點的產生率，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分子質量為10×103、質量分數為25%、熔融指數在5～8的醋酸乙烯品種。此類加工助劑相對分子質量較大，不但本身具有較差的阻隔性能，而且會減小樹脂的結晶度，降低薄膜阻隔性能。所以，在加工過程中，應科學地調整助劑添加量，通常情況下，應將其控制在PVDC樹脂質量的0.3%～5%左右。

1.3 聚合溫度

聚合溫度會影響PVDC樹脂分布、序列結構及其相對分子質量等。在聚合過程中，當增大聚合溫度時，PVDC聚合樹脂的相對分子質量就會減小。在進行自由基聚合反應時，聚合物的平均相對分子質量與聚合溫度呈負相關，聚合溫度的升高會使樹脂相對分子質量分布變寬，進而降低樹脂的阻隔性能和強度。采用低溫聚合時，雖然能夠克服分子質量減小的缺陷，但是，其聚合效率比較低，不利于提高生產的經濟性。在實際加工制造的過程中，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。

2 PVDC薄膜阻隔性能分析

2.1 PVDC薄膜的透濕性

評估包裝材料對內裝物保護性能的一個關鍵指標是包裝材料的透濕性。在工業生產中，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裝物提供有效的防潮保護，并且可以將PVDC添加至包裝中來改善包裝的防潮性能。

2.2 PVDC薄膜的透氣性

分子擴散是氣體對材料的主要影響機理，也就是在高壓作用力條件下，氣體分子會溶解至材料中，并從材料的高濃度區擴散到低濃度區，直到在低壓側被完全解吸。所以，氣體在材料內的溶解性能和擴散性能主要取決于氣體對材料的滲透性。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小分子水蒸氣、液體、香味和氣體的阻隔性能。透過系數是評估塑料阻透性能的基本指標，薄膜的阻透系數越小，其阻透性能便越強。當前行業內所說的阻隔性聚合物通常是指氧氣透過系數在3.8 cm3·mm/（m2·24 h·MPa）以下的共聚物，其能滿足多樣化的工業生產和包裝需求。而PVDC聚合物的氧氣透過系數為1.2 cm3·mm/（m2·24 h·MPa），可以充分滿足阻隔性聚合物的阻氧、阻二氧化碳氣體等要求。

2.4 PVDC薄膜的耐高溫性

在食品殺菌的過程中，殺菌釜內壓力和溫度通常會比較高，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使食品變質腐敗，同時，隨著薄膜材料蒸鍍層附著強度和阻隔性能的減小，會進一步加重內裝物的腐敗程度。而PVDC薄膜具有較強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 不同環境條件下的阻隔穩定性

與EVOH和PAN相比，PVDC在不同環境濕度條件下，阻隔性能變化微小，即便是在梅雨天氣較多的高濕度環境和地區條件下，PVDC薄膜仍能保持較強的阻隔性能。此外，在包裝高水分食品時，PVDC薄膜不僅不會吸濕，還能保持穩定的阻隔性，可以長時間存儲包裝物。

3 結束語

PVDC薄膜阻隔性能會直接影響產品包裝的質量，因此，相關技術與研究人員應加大對PVDC薄膜阻隔性能的研究力度，總結薄膜阻隔性能影響因素和關鍵環節加工措施，逐步提升PVDC薄膜的應用水平。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕