阻隔性功能材料的透氣性原理及影響因素

    近幾年隨著(zhù)食品安全工程的推廣逐漸被大家所認知和接受，阻隔性功能材料是目前食品藥品包裝中常用的功能性包裝材料，選擇具有阻隔性功能的包裝材料可以使內容物獲得更好的保存效果以及更長(cháng)的保值期。阻隔性檢測是隨著(zhù)阻隔性功能材料的廣泛應用而獲得推廣的一項檢測項目。

     塑料膜透氣性能的測試通常利用氣體透過(guò)率測試儀。山東普創(chuàng )生產(chǎn)的GTR-V1/GTR-V3壓差法氣體透過(guò)率測定儀就能很好的起到檢測效果。包裝材料主要的透氣性原理及影響氣體滲透的幾點(diǎn)因素來(lái)認識。

檢測儀器：GTR-V1/GTR-V3氣體透過(guò)率測試儀

壓差法氣體透過(guò)率測定儀原理：

氣體透過(guò)量。在一個(gè)大氣壓差下，每平方米透過(guò)面積，24h透過(guò)的氣體量(標準狀況下)。

透氣系數。在單位時(shí)間內，單位壓差下，透過(guò)單位面積、單位厚度薄膜的透氣量(標準狀況下)。

氣體對薄膜的透過(guò)是一個(gè)單分子擴散過(guò)程，屬于質(zhì)量傳遞過(guò)程。共包括三個(gè)步驟，當在薄膜兩側存在著(zhù)濃度不同的某種氣體時(shí)，氣體首先溶解于薄膜之中，由于固體薄膜都有分子間隙及分子內空隙，氣體在這些間隙中由高濃度向低濃度進(jìn)行擴散，最后在膜的另一面向外蒸發(fā)。氣體對薄膜的滲透就是由無(wú)數個(gè)單分子對薄膜的滲透構成的。

不同的氣體(例如:氧氣、氮氣、二氧化碳等)對同一種包裝材料的透氣系數是不同的。在食品包裝中，主要研究的是氧氣對包裝材料的透過(guò)性能，即包裝材料的透氧性能。

影響氣體滲透性的因素有以下幾點(diǎn)：

①分子鏈的極性。在高聚物材料中，非極性材料有聚乙烯、聚丙烯、聚丁二、聚四氟乙烯等;弱極性的有聚苯乙烯、聚異丁烯、天然橡膠等;極性聚合物有聚氯乙烯、尼龍、聚甲基丙烯酸甲酯等;強極性的有酚醛樹(shù)脂、聚酯等。極性分子的相互力大，內聚能密度高，阻隔性好，擴散系數低。

②分子鏈的剛性和側基。分子鏈剛性大、主鏈不靈活的材料玻璃化溫度高的材料氣體透過(guò)率較低。分子鏈側基不對稱(chēng)，高聚物自由空間大，透過(guò)率就相對較高。

③結晶度。結晶度高，分子鏈排列愈緊密，氣體透過(guò)結晶性物質(zhì)比透過(guò)無(wú)定性物質(zhì)需要更多的擴散活化能，因而阻隔性更好。一方面結晶性高聚物的透過(guò)率低于無(wú)定型高聚物，另一方面，同一種高聚物中結晶度高的優(yōu)于結晶度低的

④高聚物的密度。與結晶度相似，高聚物密度高、阻隔性好、滲透率低。

⑤取向度。通過(guò)改變高聚物的拉伸取向可顯著(zhù)降低氣體透過(guò)率，特別對結晶高聚物，取向可使晶體按一定方向重新排列起來(lái)還可以促進(jìn)結晶，使得滲透劑分子需經(jīng)過(guò)更為曲折的路徑才能透過(guò)包裝材料。

⑥濕敏度。有些高聚物含有羥基-OHI、酰胺基-CNH-等，對水敏感，當水分子滲入，形成氫鍵，使高聚物膨脹、松弛，使透氣性增加。另外一些含酯基一C-0一、氯基乕C=N的高聚物，雖然吸水，但不影響阻隔性，因為不取決于氫鍵。

⑦溫度?？傮w上，氣體或液體在高聚物中的透過(guò)率隨溫度升高而增加。這是因為，隨著(zhù)環(huán)境溫度的升高，影響塑料薄膜阻隔性因素都會(huì )有相應變化，聚合物分子鍵的剛性下降，內聚度下降，自由體積增大。環(huán)境溫度的升高還會(huì )使經(jīng)過(guò)拉伸取向的聚合物分子鏈間的取向能降低。這些變化使薄膜的透過(guò)率隨著(zhù)環(huán)境溫度的升高而加大。