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3．噴涂型和充填型薄膜　　噴涂鋁薄膜是早已廣泛應(yīng)用的食品高阻隔膜，但是其最大缺點(diǎn)則是失去了塑料薄膜的透明性。在塑料薄膜上噴涂一層厚度為800～1500A（埃）的高純度硅氧化物，這種薄膜除了具有很高的阻隔性外，還有高透明度、耐高溫，適用于微波爐，因而得到重視。加工工藝方法為電子束真空網(wǎng)板噴涂技術(shù)，其噴涂速度約為噴鋁的1／3。由于氧化硅有升華的特性，難于達(dá)到恒定的蒸發(fā)速度。日本不久前介紹了一種新工藝，使用的是一種特殊的熱阻噴涂法，解決了電子束真空噴涂法中出現(xiàn)的氧化硅蒸發(fā)不均勻的問(wèn)題。試驗(yàn)結(jié)果表明，氣體阻隔性幾乎已經(jīng)與鋁材相當(dāng)。但是，這種新型的噴涂阻隔材價(jià)格昂貴，因此難于在市場(chǎng)上推廣?！　“哑顭o(wú)機(jī)充填物例如云母等加入聚合物中也可以改善阻氣性。云母微?；旌系紼VOH中，其排列方向剛好與氧氣滲透方向垂直，使EVOH形成了二次阻氣層，因而云母充填EVOH的材料阻氣性可提高三至五倍。但這種薄膜厚度一般不得小于0．5密耳，否則會(huì)降低機(jī)械性能。另外，還開(kāi)發(fā)出在LDPE中充填陶瓷粉末的塑料薄膜，這種薄膜對(duì)乙烯氣體的阻隔性特別低，這樣可以減少新鮮果蔬包裝件中乙烯氣體的含量，從而可以推遲新鮮果蔬的成熟，達(dá)到延長(zhǎng)保鮮期的目的?！　?這種以噴涂或充填無(wú)機(jī)材料的方法來(lái)改變聚合物材料的阻隔性能是十分有效的，但其制造工藝還有待進(jìn)一步成熟。此類薄膜可稱作為第三代阻隔型材料。這是又一種開(kāi)發(fā)阻隔型包裝材料的新思路?！　?．化學(xué)阻隔材料　　上述對(duì)高聚物阻隔性進(jìn)行改善的方法，均屬所謂“物理阻隔法”。若要使其阻隔性提高到相當(dāng)于玻璃和金屬等具有的水平而不影響工藝性和實(shí)用性，面臨難度很大。突破這一障礙的途徑之一就是采用與“物理阻隔法”相對(duì)應(yīng)的所謂“化學(xué)阻隔法”。自80年代以來(lái)，已有幾種這類產(chǎn)品問(wèn)世，主要可分為下述兩類?！　?．1通過(guò)氧化反應(yīng)　　80年代末，英國(guó)開(kāi)發(fā)出一種稱為OXBR的化學(xué)合成阻隔材料。它由PET（主要成份）、MXD－6PA（化合氧化劑）和有機(jī)鈷鹽（作為催化劑）所組成。據(jù)介紹，這種合成材料經(jīng)過(guò)擠壓加工或吹塑加工成各類容器，其真空容器在兩年內(nèi)可保持其內(nèi)部氧氣為零的超阻隔水平。日本也已開(kāi)發(fā)成功。目前，這種材料已試用在水果飲料等包裝容器上?！　∶绹?guó)前不久研制出一種稱為“長(zhǎng)命”的吸氧性塑料。所使用的基材聚合物中的OH基可與硅元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也可與金屬元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也可與金屬元素相結(jié)合。這種材料不溶于水，具有類似于血紅蛋白的結(jié)構(gòu)，因而具很強(qiáng)的吸氧性。美國(guó)已把此類材料用作某些飲料瓶蓋內(nèi)襯，這樣可以明顯地延長(zhǎng)某些對(duì)氧氣敏感的飲料的貨架壽命。　　4．2應(yīng)用生物技術(shù)　　這是開(kāi)發(fā)新型阻隔型材料的一個(gè)全新途徑，這就是應(yīng)用酶使液體食品或飲料等物質(zhì)得以除去氧氣，據(jù)此達(dá)到提高食品貨架壽命的目的。美國(guó)一家藥品公司根據(jù)這項(xiàng)原理，研制出所庫(kù)“主動(dòng)阻隔包裝技術(shù)”。具體的方法就是在包裝容器避中混合有兩類酶：葡萄糖氧化酶和催化酶。當(dāng)容器內(nèi)部空氣中氧氣進(jìn)入 被包裝液體產(chǎn)品以后，這些氧氣在催化酶的作用下滲入容器避內(nèi)部，與葡萄糖酸酯和水，由此達(dá)到使液體食（藥）品除氧的目的?！　∵@種化學(xué)阻隔法制成的高阻隔聚合物是在物理阻隔法的基礎(chǔ)上研制成功的，其阻隔水平達(dá)到更高一級(jí)水平，可謂第四代阻隔材料?！　?．金屬茂基聚合物　　近來(lái)，聚合物研制領(lǐng)域中有一類新材料，那就是將金屬茂作為催化劑應(yīng)用到聚烯烴類材料中去，提高了聚合物的阻隔性。金屬茂基乙烯（MPE）已經(jīng)商品化。金屬茂基催化劑的催化特性很高。在金屬茂的作用下，可使聚合物分子結(jié)構(gòu)重新排列得更加均勻，從而產(chǎn)生高分子的取向效應(yīng)。分子取向?qū)酆衔锏臐B透性影響很大，特別是對(duì)于結(jié)晶體聚合物，通過(guò)金屬茂的催化作用后可使其滲透性減少50％以上，也就是把降合物的阻隔性提高了一倍，此外還使聚合物的機(jī)械性能大為提高。如果控制金屬茂聚合物的催化反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)出具有特殊功能的新型聚合物。例如，不論何種類型的被包裝食品和產(chǎn)品，甚至于具有十分復(fù)雜的呼吸作用的新鮮果蔬，根據(jù)盡可能延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架壽命的要求，開(kāi)發(fā)出不同門類的與各種食品相適應(yīng)的優(yōu)化阻隔型材料。其原理就是利用金屬茂基催化劑產(chǎn)生不同程度的催化反應(yīng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)，有意識(shí)地設(shè)計(jì)出滿足不同功能要求的聚合物品種。也就是預(yù)先設(shè)置和組織金屬藏催化劑的分子結(jié)構(gòu)，改變高聚物的聚集態(tài)構(gòu)造，有目標(biāo)地調(diào)整聚合物的分子排列、結(jié)晶度、密度、分子取向、分子量和聚集性、雙鏈性、對(duì)稱性及極性等各項(xiàng)參數(shù)，而這些參數(shù)直接影響到聚合物的阻隔性。這種阻隔型聚合物將會(huì)按照人們的要求，既可達(dá)到超高阻水平，又可按食品性能達(dá)到部分阻隔性和部分滲透性的要求。這類科學(xué)合理的優(yōu)化阻隔型聚合物材料，可稱作第五代阻隔型材料?！　?．液晶聚合物材料　　液晶聚合物（英文縮寫為L(zhǎng)CP）材料具有極高的阻隔性。所謂液晶態(tài)，是指材料分子的一種聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，是指材料分子的一種聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，是從各向異性的晶態(tài)轉(zhuǎn)移到各向同性的液態(tài)時(shí)的過(guò)渡狀態(tài)。液晶態(tài)聚合物的特點(diǎn)則是當(dāng)它處于熔融狀態(tài)或溶化狀態(tài)時(shí)（液體），其分子能相互排列并組成晶體，但普通聚合物在這種狀態(tài)下的分子是隨意排列的，不成晶體狀的。當(dāng)LCP處在液晶態(tài)形成流動(dòng)時(shí)，其分子在剪切流方向上一個(gè)接一個(gè)地排列起來(lái)產(chǎn)生局部區(qū)域定向，然后，逐步產(chǎn)生宏觀的定向區(qū)域。這種材料分子排列起來(lái)形成定向的方式很像園木頭在河水中漂流時(shí)成行排列、堆積起來(lái)的情景，因而稱之為“硬桿性能”。這種定向區(qū)域形成后，其定向的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固下來(lái)了。即使通過(guò)LCP加工制成的薄膜或成型零件等產(chǎn)品在達(dá)到溶化溫度進(jìn)也是如此?！　CP的價(jià)格十分昂貴，但其阻隔性能更高超。只要讓LCP與其他熱塑性聚合物共擠并定向，就可以使阻隔性能與成本費(fèi)用有控制地達(dá)到合理的協(xié)調(diào)。目前的研究已經(jīng)證明，在LCP的價(jià)格高出EVOH的2至3倍情況下，前者的氧氣阻隔性可達(dá)到后者的6至8倍。美國(guó)Superex有限公司生產(chǎn)的三層共擠薄膜PET／粘合層／LCP，其總厚度為25～50μm，其中LCP厚度占總厚度的30％。測(cè)試結(jié)果證明，它具有極好的氧氣和水汽阻隔性，并具有很好的性能－成本比，因?yàn)長(zhǎng)CP的用量只有很薄的一層。這種三層復(fù)合薄膜加工成25μm，在相對(duì)濕度RH＝85％條件下，氧氣滲透率不會(huì)超過(guò)2cc/m2·24小時(shí)·大氣壓，如果在此條件下使用相等厚度的定向PET薄膜的話，那么氧氣的滲透率則是上述數(shù)字的近40倍。由于液晶聚合物具有如此優(yōu)良的阻隔特性，因而更加促使人們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)它。目前，它像一個(gè)“超級(jí)阻隔”的新星活躍在包裝材料的舞臺(tái)上。　　7.納米復(fù)合包裝材料　　納米技術(shù)是近年開(kāi)發(fā)的高新技術(shù)，納米技術(shù)應(yīng)用于材料工程領(lǐng)域更是成績(jī)斐然。所謂納米材料，就是用晶粒尺寸為1～100納米（1納米＝10-9米）的晶體構(gòu)成的材料，由于晶粒尺寸比常規(guī)材料的晶粒細(xì)微得多，因此賦于納米材料以許多特殊的優(yōu)異性能。在包裝界，對(duì)納米包裝材料的研究也受到了極大的關(guān)注，歐、美、日等國(guó)家都投入了大量人力物力進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。根據(jù)納米級(jí)尺度的微粒融入到聚合物晶格陣內(nèi)部，不僅能提高材料的強(qiáng)度、剛度，而且使其阻隔性也大大提高，并且納米材料的微粒充填量只需很少。　　根據(jù)國(guó)外研究報(bào)道，把4．7％（重量成分）的膠嶺土(montmorillonite clay)微粒復(fù)合到尼龍－6型（聚酰胺）聚合物中后，形成納米復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度從68．6MPa提高到97．2MPa,抗彎強(qiáng)度從89．4MPa提高到143．0MPa，熱變形溫度從65℃提高到152℃，對(duì)氧氣、氦氣和水汽的阻隔性提高了一倍多。如此優(yōu)良的綜合性能，使納米復(fù)合材料的應(yīng)用范圍非常廣闊，例如食品和藥品、精密機(jī)械零件、電子和電氣元件的高阻隔包裝，從而使商品在流通及存貯、銷售過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間地保持其優(yōu)良的品質(zhì)。　　上述液晶聚合物材料和納米復(fù)合包裝材料正在成為高阻隔型包裝薄膜材料的開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新的熱點(diǎn)，其前景是非常廣闊的。 　　結(jié)語(yǔ)　　阻隔型包裝薄膜材料近年來(lái)的發(fā)展十分迅速，新材料、新品種層出不窮。我國(guó)的包裝工作者必須緊跟世界包裝業(yè)界對(duì)高阻隔包裝薄膜材料的開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新的熱點(diǎn)潮流，發(fā)展我國(guó)的包裝材料工業(yè)，以適應(yīng)全球化商品流通的需要。其次，阻隔型包裝材料開(kāi)發(fā)的途徑，主要是對(duì)聚合物這種高分子結(jié)構(gòu)的材料實(shí)施了很多改性研究、復(fù)合研究及加工過(guò)程的研究，從而開(kāi)發(fā)出多達(dá)好幾百種的阻隔型包裝薄膜材料。而納米技術(shù)的研究和應(yīng)用為全面提高包裝材料的性能，包括很好的阻隔性，提供了一條開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新的新途徑?！　　八街?，可以攻玉?！睆氖澜绺鲊?guó)對(duì)阻隔型包裝薄膜材料進(jìn)行開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新的思路、方法中獲取經(jīng)驗(yàn)和靈感，加強(qiáng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新材料、新工藝的開(kāi)發(fā)與研究，創(chuàng)造出我國(guó)阻隔型包裝薄膜材料更多更好的新產(chǎn)品。作者：邱麗萍 來(lái)源：中國(guó)包裝工業(yè)