简述阻隔性食品塑料包装材料及其应用

2016-12-05山西省产品质量监督检验研究院

大众标准化 2016年10期

关键词：塑料包装共聚物乙二醇

● 山西省产品质量监督检验研究院朱江

简述阻隔性食品塑料包装材料及其应用

● 山西省产品质量监督检验研究院朱江

主要介绍了常见的阻隔性食品塑料包装材料的物理、化学性能，对其阻隔性能进行了比较，归纳总结了各类阻隔性塑料包装材料的应用范围，希望对食品塑料包装材料健康发展起到积极的推动作用。

食品包装材料塑料阻隔性

前言

随着人们生活水平和消费水平的日益提高，对食物的要求越来越高，相应地对食品包装材料的要求也越来越高。食品包装材料被要求具备较高的阻隔性，能有效地防止氧气、水蒸气、虫害、微生物及酸碱腐蚀液等通过包装壁进入到包装内，避免食品因受外界因素的干扰而发生变质；能有效防止食品中有机蒸汽的渗出，保持食品包装内部条件的持续稳定，从而达到保护食品的效果，维持食品的新鲜度，延长食品的使用期。

塑料包装材料由于具有良好的阻隔性、保鲜性、抗菌性等，被广泛应用于食品、药品的包装。常见的阻隔性塑料包装材料主要有乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、丙烯腈共聚树脂（PAN）、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)、聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、尼龙（PA）等聚合物。

各类阻隔性塑料包装材料的物理、化学性能

1. 乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)

EVOH是乙烯-乙烯醇的无规共聚物，是一种链状结构的结晶性聚合物，是目前较好的阻隔性材料，可有效阻隔O2、CO2及其他气体的渗透，由于其含有大量的羟基，因而对水分比较敏感，透湿性比较大。但乙烯含量为25%～45%的乙烯醇与乙烯共聚物减少了材料中的羟基，对湿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)单体和第二单体的共聚物，具有头尾相连的线性聚合链结构，一般含有75%～90%的偏氯乙烯。由于PVDC分子间凝聚力强，具有较高的结晶度，因此其对水分、气体及有机蒸汽的渗透率都比较低，有着优良的防潮、阻氧、防脂、耐油及耐多种化学试剂等物理、化学性能。

3.丙烯腈共聚树脂（PAN共聚物）

PAN共聚物主要成分是单体丙烯腈，其含有约70%的丙烯腈单体和20%～30%的甲基丙烯酸酯或苯乙烯共聚单体，以及＜20%的丁二烯作为冲击改性第三单体，共聚物采用首尾相连的方式聚合。PAN共聚物能有效地阻隔气体，具有保气、保味性能，同时还具有耐化学试剂性能，但其对水分的阻隔性能一般。

4. 聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂（PET）

PET是聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，有良好的力学性能，薄膜冲击强度是其他薄膜的3～5倍，耐折性好；耐油、耐脂肪、耐酸碱；具有优良的耐高、低温性能，可在120℃温度范围内长期使用，短期使用可耐150℃高温、-70℃低温，且高、低温时对其机械性能影响很小；气体和水蒸气渗透率低，既有优良的阻隔气体、水分、油及异味性能；透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好；无毒、无味，卫生安全性好。

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)与乙二醇(EG)缩聚而成。PEN与PET化学结构相似，与PET相比，其玻璃化温度更高。PEN化学性能稳定，有着优良的气体、水蒸气阻隔性能以及耐高温、耐辐射、耐紫外线等性能。

6.尼龙（PA）

PA是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂总称。包括脂肪族PA、芳香族PA和脂肪-芳香族PA。PA具有优良的力学性能及热稳定性，同时其对气体、气味及油脂的阻隔性都很好，但由于其极性较强，对水分的阻隔性能一般。PA6和PA66是PA的两个主要品种，两者相比较，PA66比PA6硬度更硬，更具有耐高温性。

各类塑料包装材料阻隔性的比较

阻隔性是指材料对某种介质的渗透率。通常用透过系数表示，包括气体透过系数、水蒸气透过系数，是指在恒定温度和相对湿度环境中，在稳定透过时，单位时间内透过试样单位面积小分子物质的体积或重量。透过系数越低，材料的阻隔性越高。我们对上述塑料包装材料的阻隔性进行了统计，见表1。从表中可看出在这些阻隔性材料中，EVOH、PVDC、PAN、PEN属于高阻隔性材料，而PA、PET属于中阻隔性材料。

表1　常用阻隔性材料的透过系数

在实际应用中，塑料包装材料的阻隔性能受环境因素影响比较大，最主要的影响因素有温度和湿度两种。不同的塑料包装材料，受环境条件的影响程度不同。通常，随温度的升高，塑料包装材料的阻隔性急剧下降，其阻隔性对温度的敏感性不同，顺序如下：PVDC、EVOH、PA；随湿度的升高，阻隔性下降，其阻隔性对湿度的敏感性不同。顺序如下：EVOH、PVDC、PA。塑料包装材料的阻隔性受湿度的影响比受温度的影响较小，对湿度敏感的阻隔性塑料包装材料不适宜作为极潮湿包装物的包装材料，如液体、蒸煮食品。在高阻隔性塑料包装材料中，PA对温度和湿度的敏感性都小，受环境影响不大。

阻隔性塑料包装材料的应用

EVOH对气体有着良好的阻隔性，但其对水分比较敏感，因此常做复合材料的内芯层，作为有益于食品保鲜的包装材料，如牛奶、果汁及香肠等食品的包装。

PVDC对食物的防潮很有效，不仅可用于干蔬菜、奶粉、茶叶及牛奶等食品的保鲜，而且还可用于微波加热。同时，PVDC具有良好的印刷性能、复合性能和透明特性。因此其应用比较广泛，涉及到香烟、化工及化妆品等。PVDC虽被广泛应用，但由于其燃烧后的废弃物会产生氯化氢，从而导致严重的环境问题，现已有逐步被其他材料替代的趋势，一些欧盟国家已对其禁用。

PAN共聚物虽具有良好的气体阻隔性，但其对水分的阻隔性一般，因此不用作液体食品如饮料、牛奶等食品的包装，主要是用作巧克力、调味品、干汤粉等固态食品的包装。

PET由于具有良好的气体、水分阻隔性能及耐油、耐有机溶剂性能，也因此常用作酒类、碳酸饮料及食用油等食品包装，还可用作化妆品、药剂及农药产品的包装。但当对塑料包装材料阻隔性能要求较高时，PET在强度、耐热性、气体阻隔性等方面均达不到要求。例如采用PET生产啤酒瓶就比较困难，啤酒对光线及氧气都很敏感，用PET瓶盛装啤酒，易变质，很难达到120天的保质期。

PEN具有良好的水、气阻隔性能及耐高温性，可用于啤酒、牛奶、汽水及热灌装饮料等食品的包装。例如1998年，意大利SIPA公司生产了第一批PEN啤酒瓶，存放啤酒6～9个月，CO2的含量与玻璃瓶灌装的相同，口感也无明显差别。PEN是一种综合性能都比较优秀的高阻隔性塑料包装材料，但由于其价格比较昂贵，因此推广应用受到一定的限制。

PA对气味、气体和油脂的阻隔性都很好，常用于酒、饮料、药品及食品的阻隔包装。