材料阻隔性指标详解

文章编号：１００５．３３６０（２００７）０６．００８４．０３材料阻隔性指标详解ＥｌａｂｏｒａｔｉｏｎｏｆＢａｒｒｉｅｒＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＭａｔｅｒｉａｌｍ摘要：介绍了常用的备类阻隔性检溯指标的定义．应用范圈以及相互之闻的差异和换算关系，并给出了应用说明。

≮Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｌｔＩｎｔ阳ｄｕｃｅｄｔｈｅｄｅ假ｎｉ髓ｏｎ，ａｐｐ¨ｃａｔｉｏｎ们ｅｌｄｓ０ｆＶａｒ．ｅｓＯｆｂａｒｒＩｅｒｐｒＯｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄｔｈｅｄｉ忭ｅｒｅｎｃｅｓａｎｄＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍ，ａｎｄｔｈｅｎｐｏｉｎｔｅｄｏＵｔｔｈｅａｐｐ¨ｃａｔｉｏｎｎｏｔｅ．＊关键词：阻隔性；渗透性；透过系数；透过量；簟位换算。

中图分类号：ＴＱ３１７。

３ｘ文献标识码：Ｂ＊Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂａｒｒ＿ｅｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；Ｐｅｍｌｅａｂｉｌｉｔｙ；Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｃｏｅ仟＿ｃｉｅｎｔ；Ｐｅｒｍｅａｎｃｅ；ＵｎＩｔｃｏｎＶｅ瞪ｉｏｎ任何材料都有一定的渗透性，但渗透性不尽相同。

高分子聚合物的渗透性较低，用其包装物品可有效阻隔环境中氧气、水蒸气等的渗入，并保持包装内的特定气体成分，可延长物品的保质期。

通常，在使用高分子聚合物或由其制得的相关材料包装物品时最关注材料对氧气、二氧化碳、氮气等常见气体的阻隔性以及对水蒸气的阻隔性，可用渗透性和透过量两项指标加以描述。

其中，渗透性表征的是一种材料的特性，不随材料厚度、面积等的变化而变化，而渗透物质的透过量则可表征制品的性质，随材料厚度、结构等的变化而变化。

气体透过系数与气体透过量一般用气体对材料的渗透性（即气体透过系数）和气体透过量评价材料的阻隔性，但是由于常见无机气体对材料的渗透性能直接取决于材料对气体的溶解度（ｓ）以及气体在材料中的扩散系数（Ｄ），所以在评价材料的阻隔性时应根据需要对材料的气体透过系数、气体透过量、溶解度、以及扩散系数进行综合评定。

气体透过系数（尸）是在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时，单位时间内透过试样单位厚度、单位面积的气体的体积，单位为：ｃｍ３·ｃｌｌｌ／ｃｍ２．ｓ．Ｐａ。

气体透过量（ｐ）是在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时，单位时间内透过试样单位面积的气体的体积，单位为：ｃｍ３／ｍ２．ｄ．Ｐａ。

它们之间满足以下关系：Ｐ＝Ｑ×ｄ其中，娓材料的厚度，ｃｍ。

由于两者的单位不同，所以在计算时必须统一单位。

例如，当材料气体透过系数的单位是ｃｍ３·ｃ州ｃｍ２·ｓ·Ｐａ而气体透过量的单位是ｃｍ３／ｍ２．ｄ．Ｐａ时，仅是在计算过程中引入的测试时间单位就相差８６４００倍，面积单位又相差１０ｏｏＯ倍，所以在国标ＧＢ１０３８中给出了１．１５７４×１０４这个系数用于单蠡哀２常用水蒸气备炎阻■性●位换算囊Ｔａｂ．２ＴｈｅｕｎｉｔｃＯｎＶｅｒｓｉＯｎＯｆｓｔｅａｍｂａｒｒｉｅｒｒＯＤｅｒｔｉｅｓ阻隔性指标的比较，都需要在相同的试验条件下进行试验，否则单纯比对数据没有任何意义。

其次，材料的渗透性（包括气体渗透性及水蒸气渗透性）并非对所有材料都有意义，它仅对于均匀的单层材料有意义，可用作多层材料结构设计的指标使用。

因此对于单层的均匀材料，材料的渗透性及透过量都具有实际使用意义，是阻隔性检测中必须获取的指标；但是对于多层复合材料或成品包装膜，计算材料的渗透性没有意义，只有材料的透过量才有实用价值。

当然，单层均匀材料渗透性的确定也不能仅由对一个试样的检测确定，必须对厚度不同的同种材料进行大量试验以保证材料渗透性的准确。

注：表中压强单位ｍｍＨｇ与Ｐａ之间的换算是在ｏ℃下进行的。

参考文献３注意事项首先，在进行测试数据比对时，需要注意试验条件，包括测试环境温湿度等。

由于阻隔性测试受环境影响比较显著，因此，无论是进行哪项［１］ＡＳＴＭＤ１４３４—８２（Ｒｅａｐｐｒｏｖｅｄ２００３）ＳｔａｎｄａｒｄＴｅｓｔＭｅｔｈＯｄｆＯｒＤｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇＧａｓＰｅｍｌｅａｂｉｌｉｔｙＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｌｉｃｓ０ｆＰＩａｓｌｉｃＦｉＩｍａｎｄＳｈｅｅｔｉｎｇ［Ｓ］．［２］ＡＳＴＭＥ９６／Ｅ９６Ｍ一０５ＳｔａｎｄａｒｄＴｅｓｔＭｅｌｈｏｄｓｆｏｒＷａｌｅｒＶａｐｏｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ［Ｓ］．透明聚丙烯消费前景乐观２００６年，全球透明聚丙烯消费量接近３００万吨，预计未来数年内增速仍将超过通用聚丙烯；同年中国透明聚丙烯消费量超过２５万吨，成为聚丙烯产品中增速最快的品种之一。

这是上月底在中海壳牌透明聚丙烯产品（深圳）说明会上发布的信息。

深圳市塑胶行业协会邀请中海壳牌石油化工有限公司、巴塞尔公司、美国Ｍｉｌｌｉｋｅｎ公司在深圳共同主办了中海壳牌透明聚丙烯产品（深圳）说明会，介绍了透明聚丙烯的优点，对其可否取代传统的ＰＳ、ＰＭＭＡ、ＰＣ三大透明材料等业界共同关心的问题进行了说明，旨在为深圳及周边塑料加工厂家提供了解透明聚丙烯性能、加工技术和用途的机会，为供需双方搭建沟通交流平台。

据介绍，中海壳牌石油化工有限公司生产的聚丙烯采用巴塞尔Ｓｐｈｅｒｉｐｏｌ专利工艺，可生产多种规格的均聚、抗冲嵌段共聚、无规共聚以及三元共聚聚丙烯。

中海壳牌生产的ＲＰ３４６Ｒ透明聚丙烯具有高熔指／高流动性、注塑周期短、适合薄壁及大型或复杂零件注塑、翘曲率低、冲击性能好等特点，可用于制作薄膜、拉丝、编织物、纤维、注塑、吹塑等制品。

（刘工）材料阻隔性指标详解作者：王兴东， 赵江， Wang Xingdong， Zhao Jiang作者单位：王兴东,Wang Xingdong(山东省产品质量监督检验研究院国家包装产品质量监督检验中心,山东,济南,250100)， 赵江,Zhao Jiang(济南兰光机电技术有限公司实验室,山东,济南,250031)刊名：塑料科技英文刊名：PLASTICS SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：2007，35(6)被引用次数：0次1.ASTM D 1434-1982.(Reapproved 2003) Standard Test Method for Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and Sheeting2.ASTM E 96/E 96M-05.Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials1.学位论文魏保花微小缺陷对铝塑复合软包装阻隔性影响的研究2010铝塑复合软包装材料因其高阻隔性而广泛应用各种产品的包装。

但在制袋、产品装入、封口、装箱和运输等各个过程中，铝塑薄膜不可避免地受到折皱，使其结构受到局部损伤。

在包装行业中，大多数企业只注重初期铝塑复合软包装材料的氧气透过性和水蒸汽透过性的测试，而忽略了流通过程中经常发生的例如折痕、针孔、微孔等微小缺陷会对材料阻隔性和产品保质期产生影响。

本文将以这些微小缺陷为研究对象，探究其对包装阻隔性的影响。

具体内容包含以下五部分：(1)铝塑复合软包装常见缺陷形态及形成原因分析。

根据微小缺陷的结构受破坏的程度不同，把微小缺陷分为折痕损伤性缺陷，针孔损伤性缺陷，微孔损伤性缺陷和热封缺陷，并对各自产生的原因进行了归纳总结，最后提出了避免微小缺陷产生的几项措施。

(2)折痕损伤性缺陷对铝塑复合软包装阻隔性影响的研究。

通过对折去模拟折痕对透湿量和透氧量的影响，得出折痕长度和对折次数对阻隔性影响的经验模型，发现对折次数对阻隔性的影响是有限的，主要是折痕长度对阻隔性的影响，但总体来说折痕对材料阻隔性影响较小。

(3)针孔损伤性缺陷对铝塑复合软包装阻隔性影响的研究。

首先基于斐克扩散理论和多层材料层合理论，把有针孔缺陷的材料的阻隔性简化为缺陷部分的渗透性是内外两层薄膜材料提供，非缺陷部分是三层材料共同提供，建立了针孔面积与透气量的理论模型，随后用实验验证针孔面积对透气量的影响，发现实验测出值明显高于理论预测值，对其原因进行了简单分析。

(4)微孔损伤性缺陷对铝塑复合软包装阻隔性影响的研究。

首先基于微孔斐克扩散定律建立了微孔孔径与透气量的理论模型，并通过实验分别获得针对PET12μm/AL12μm/PE75μm的透湿和透氧的修正系数，发现理论预测值和实验测得值有了较好的吻合度。

另外，针对微孔缺陷对包装液体产品的阻隔性，选择了有代表性的几种液体产品，分别测了它们的密度、粘度、表面张力等物理性质，接着建立了理论模型算出了它们在不同微孔大小下发生泄漏的临界压力，并对其进行了理论验证。

(5)综合缺陷对铝塑复合软包装阻隔性影响的研究。

根据ASTM F392，采用Gelboflex实验是模拟折痕、针孔和微孔等综合的损伤性缺陷对包装材料阻隔性的影响，发现在相同的外力作用下，铝塑复合软包装材料比全塑复合软包装材料更易形成上述微小缺陷，导致铝塑复合软包装的阻隔性下降更快。

关键词：铝塑复合软包装材料；折痕；针孔；微孔；阻隔性；2.期刊论文董志武碳氢化合物阻隔性包装材料涂层-中国包装工业2002,97(7)在包装材料领域,广泛使用铝箔及铝塑复合材料作阻隔功能包装材料,解决了单层塑料薄膜的气体渗透性问题,满足了包装工业的需求.然而,铝箔包装材料存在生产过程耗能大,不透明,不能用微波加热,尤其是铝塑复合材料不易回收再生等缺点.3.学位论文苗迎春PET与PEN共混物及其共聚酯的研究2005PET成本低、性能优异，在日常生活中得到广泛应用；PEN是比PET机械性能好、对氧气和二氧化碳渗透性低和玻璃化转变温度高的热塑性聚酯，被广泛用于包装领域，但PEN熔体粘度高且价格昂贵，应用受到限制。

把PET的经济性与PEN较好的阻隔性和耐热性结合起来的方法是通过两者的混合，因此，PET与PEN的共混物受到了学术界和工业界的普遍关注，并对此进行了一些基础性研究。

本文用密炼机、双螺杆挤出机、DSC、NMR等仪器和设备对PET与PEN的酯交换反应及其共混物或共聚酯的结构、性能与应用进行了系统的研究。

通过1HNMR对PET与PEN酯交换反应的定量分析，探讨了共混物组成、共混时间、共混温度、转子转速和催化剂含量等共混条件对酯交换反应的影响，用交叉二单元组序列NET的量、无规度和数均序列长度表征了酯交换反应程度。

结果表明：PET和PEN物理共混物(在室温下通过机械共混，未发生化学反应)不相容，但在熔融温度以上共混时发生酯交换反应，首先生成嵌段共聚物，然后生成无规共聚物。

酯交换反应主要受共混时间和温度决定，其次是共混物的组成，而催化剂含量和转子转速的影响最小。

温度越高，酯交换反应速度越快；酯交换反应是混合时间的函数，随反应时间的增加，酯交换程度增加，无规度增加，数均序列长度减小。