簡(jiǎn)述阻隔性食品塑料包裝材料及其應(yīng)用

● 山西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 朱 江

簡(jiǎn)述阻隔性食品塑料包裝材料及其應(yīng)用

● 山西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 朱 江

主要介紹了常見(jiàn)的阻隔性食品塑料包裝材料的物理、化學(xué)性能，對(duì)其阻隔性能進(jìn)行了比較，歸納總結(jié)了各類(lèi)阻隔性塑料包裝材料的應(yīng)用范圍，希望對(duì)食品塑料包裝材料健康發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。

食品包裝材料 塑料 阻隔性

前言

隨著人們生活水平和消費(fèi)水平的日益提高，對(duì)食物的要求越來(lái)越高，相應(yīng)地對(duì)食品包裝材料的要求也越來(lái)越高。食品包裝材料被要求具備較高的阻隔性，能有效地防止氧氣、水蒸氣、蟲(chóng)害、微生物及酸堿腐蝕液等通過(guò)包裝壁進(jìn)入到包裝內(nèi)，避免食品因受外界因素的干擾而發(fā)生變質(zhì)；能有效防止食品中有機(jī)蒸汽的滲出，保持食品包裝內(nèi)部條件的持續(xù)穩(wěn)定，從而達(dá)到保護(hù)食品的效果，維持食品的新鮮度，延長(zhǎng)食品的使用期。

塑料包裝材料由于具有良好的阻隔性、保鮮性、抗菌性等，被廣泛應(yīng)用于食品、藥品的包裝。常見(jiàn)的阻隔性塑料包裝材料主要有乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、丙烯腈共聚樹(shù)脂（PAN）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂(PET)、聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、尼龍（PA）等聚合物。

各類(lèi)阻隔性塑料包裝材料的物理、化學(xué)性能

1. 乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)

EVOH是乙烯-乙烯醇的無(wú)規(guī)共聚物，是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性聚合物，是目前較好的阻隔性材料，可有效阻隔O2、CO2及其他氣體的滲透，由于其含有大量的羥基，因而對(duì)水分比較敏感，透濕性比較大。但乙烯含量為25%～45%的乙烯醇與乙烯共聚物減少了材料中的羥基，對(duì)濕度的阻隔性能得到大大的提升。

2.聚偏二氯乙烯(PVDC)

PVDC是VDC(偏氯乙烯)單體和第二單體的共聚物，具有頭尾相連的線性聚合鏈結(jié)構(gòu)，一般含有75%～90%的偏氯乙烯。由于PVDC分子間凝聚力強(qiáng)，具有較高的結(jié)晶度，因此其對(duì)水分、氣體及有機(jī)蒸汽的滲透率都比較低，有著優(yōu)良的防潮、阻氧、防脂、耐油及耐多種化學(xué)試劑等物理、化學(xué)性能。

3.丙烯腈共聚樹(shù)脂（PAN共聚物）

PAN共聚物主要成分是單體丙烯腈，其含有約70%的丙烯腈單體和20%～30%的甲基丙烯酸酯或苯乙烯共聚單體，以及＜20%的丁二烯作為沖擊改性第三單體，共聚物采用首尾相連的方式聚合。PAN共聚物能有效地阻隔氣體，具有保氣、保味性能，同時(shí)還具有耐化學(xué)試劑性能，但其對(duì)水分的阻隔性能一般。

4. 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂（PET）

PET是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂，有良好的力學(xué)性能，薄膜沖擊強(qiáng)度是其他薄膜的3～5倍，耐折性好；耐油、耐脂肪、耐酸堿；具有優(yōu)良的耐高、低溫性能，可在120℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，短期使用可耐150℃高溫、-70℃低溫，且高、低溫時(shí)對(duì)其機(jī)械性能影響很?。粴怏w和水蒸氣滲透率低，既有優(yōu)良的阻隔氣體、水分、油及異味性能；透明度高，可阻擋紫外線，光澤性好；無(wú)毒、無(wú)味，衛(wèi)生安全性好。

5.聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)

PEN是由2,6-萘二甲酸二甲酯(NDC)或2,6-萘二甲酸(NDA)與乙二醇(EG)縮聚而成。PEN與PET化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，與PET相比，其玻璃化溫度更高。PEN化學(xué)性能穩(wěn)定，有著優(yōu)良的氣體、水蒸氣阻隔性能以及耐高溫、耐輻射、耐紫外線等性能。

6.尼龍（PA）

PA是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團(tuán)的熱塑性樹(shù)脂總稱(chēng)。包括脂肪族PA、芳香族PA和脂肪-芳香族PA。PA具有優(yōu)良的力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性，同時(shí)其對(duì)氣體、氣味及油脂的阻隔性都很好，但由于其極性較強(qiáng)，對(duì)水分的阻隔性能一般。PA6和PA66是PA的兩個(gè)主要品種，兩者相比較，PA66比PA6硬度更硬，更具有耐高溫性。

各類(lèi)塑料包裝材料阻隔性的比較

阻隔性是指材料對(duì)某種介質(zhì)的滲透率。通常用透過(guò)系數(shù)表示，包括氣體透過(guò)系數(shù)、水蒸氣透過(guò)系數(shù)，是指在恒定溫度和相對(duì)濕度環(huán)境中，在穩(wěn)定透過(guò)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)試樣單位面積小分子物質(zhì)的體積或重量。透過(guò)系數(shù)越低，材料的阻隔性越高。我們對(duì)上述塑料包裝材料的阻隔性進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表1。從表中可看出在這些阻隔性材料中，EVOH、PVDC、PAN、PEN屬于高阻隔性材料，而PA、PET屬于中阻隔性材料。

表1　常用阻隔性材料的透過(guò)系數(shù)

在實(shí)際應(yīng)用中，塑料包裝材料的阻隔性能受環(huán)境因素影響比較大，最主要的影響因素有溫度和濕度兩種。不同的塑料包裝材料，受環(huán)境條件的影響程度不同。通常，隨溫度的升高，塑料包裝材料的阻隔性急劇下降，其阻隔性對(duì)溫度的敏感性不同，順序如下：PVDC、EVOH、PA；隨濕度的升高，阻隔性下降，其阻隔性對(duì)濕度的敏感性不同。順序如下：EVOH、PVDC、PA。塑料包裝材料的阻隔性受濕度的影響比受溫度的影響較小，對(duì)濕度敏感的阻隔性塑料包裝材料不適宜作為極潮濕包裝物的包裝材料，如液體、蒸煮食品。在高阻隔性塑料包裝材料中，PA對(duì)溫度和濕度的敏感性都小，受環(huán)境影響不大。

阻隔性塑料包裝材料的應(yīng)用

EVOH對(duì)氣體有著良好的阻隔性，但其對(duì)水分比較敏感，因此常做復(fù)合材料的內(nèi)芯層，作為有益于食品保鮮的包裝材料，如牛奶、果汁及香腸等食品的包裝。

PVDC對(duì)食物的防潮很有效，不僅可用于干蔬菜、奶粉、茶葉及牛奶等食品的保鮮，而且還可用于微波加熱。同時(shí)，PVDC具有良好的印刷性能、復(fù)合性能和透明特性。因此其應(yīng)用比較廣泛，涉及到香煙、化工及化妝品等。PVDC雖被廣泛應(yīng)用，但由于其燃燒后的廢棄物會(huì)產(chǎn)生氯化氫，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，現(xiàn)已有逐步被其他材料替代的趨勢(shì)，一些歐盟國(guó)家已對(duì)其禁用。

PAN共聚物雖具有良好的氣體阻隔性，但其對(duì)水分的阻隔性一般，因此不用作液體食品如飲料、牛奶等食品的包裝，主要是用作巧克力、調(diào)味品、干湯粉等固態(tài)食品的包裝。

PET由于具有良好的氣體、水分阻隔性能及耐油、耐有機(jī)溶劑性能，也因此常用作酒類(lèi)、碳酸飲料及食用油等食品包裝，還可用作化妝品、藥劑及農(nóng)藥產(chǎn)品的包裝。但當(dāng)對(duì)塑料包裝材料阻隔性能要求較高時(shí)，PET在強(qiáng)度、耐熱性、氣體阻隔性等方面均達(dá)不到要求。例如采用PET生產(chǎn)啤酒瓶就比較困難，啤酒對(duì)光線及氧氣都很敏感，用PET瓶盛裝啤酒，易變質(zhì)，很難達(dá)到120天的保質(zhì)期。

PEN具有良好的水、氣阻隔性能及耐高溫性，可用于啤酒、牛奶、汽水及熱灌裝飲料等食品的包裝。例如1998年，意大利SIPA公司生產(chǎn)了第一批PEN啤酒瓶，存放啤酒6～9個(gè)月，CO2的含量與玻璃瓶灌裝的相同，口感也無(wú)明顯差別。PEN是一種綜合性能都比較優(yōu)秀的高阻隔性塑料包裝材料，但由于其價(jià)格比較昂貴，因此推廣應(yīng)用受到一定的限制。

PA對(duì)氣味、氣體和油脂的阻隔性都很好，常用于酒、飲料、藥品及食品的阻隔包裝。

結(jié)論

塑料包裝材料的阻隔性能各不相同，應(yīng)用范圍也不盡相同。但塑料包裝材料的阻隔性能也不是一成不變的，我們可采用適當(dāng)?shù)姆椒ǜ倪M(jìn)，提升其阻隔性能，拓展其應(yīng)用范圍。如對(duì)塑料包裝材料進(jìn)行復(fù)合、共混、填充、真空蒸鍍及表面化學(xué)處理等，這些方法都可不同程度地提高包裝材料阻隔性能，并且已得到了廣泛的推廣應(yīng)用。

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