异松油烯与塑料包装容器的相容性浅析

2022-03-15钟巧婵余锡辉廖国栋

中国洗涤用品工业 2022年2期

钟巧婵余锡辉廖国栋

中山榄菊日化实业有限公司，广东中山，528434

异松油烯（分子式C10H16）又名萜品油烯、萜品二烯，是一种稀贵的香料和有机化工原料，存在于榄香树油、胡荽子油、柏木油等植物中，呈香茅油似木香气，微带柑橘甜味，无色至淡黄色的液体，可溶于乙醇，三乙酸甘油酯，不溶于水、丙二醇。低纯度异松油烯可用作工业溶剂、化学助剂、浮选药剂，高纯度异松油烯可用于高档香水，食用香料、化妆品、生物诱虫剂、消毒剂、工程塑料、专用化学品合成等高端领域。日化洗涤行业的包装容器有塑料、玻璃、金属等，塑料包装在日化洗涤行业占70%的市场份额[1]，成为日化洗涤行业的主要包装材料，其中最为常用、成本适宜、生产工艺成熟的塑料中空容器有聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）瓶，瓶盖材料应用主要为聚丙烯材料。

本文对异松油烯与3种常用的塑料包装容器间的相容性进行了研究，旨在为日化洗涤行业在化妆品、消毒剂等产品中引入异松油烯时提供依据。

1 实验部分

1.1 主要原料

异松油烯（萜品油烯）采用上海阿拉丁公司产品，含量为85%，透明无黏稠感液体。

包装容器材料分别有HDPE（高密度聚乙烯）、PP（聚丙烯）、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯），均为原料制作，未做改性处理；瓶盖材料为PP（聚丙烯）。

1.2 样品制备

分6组样品，瓶内装15g异松油烯，其中样品1、3、5直接配盖，保证密封性，样品2、4、6用铝箔封口盖配合，保证密封性。

样品1：HDPE瓶（茂名石化5502），PP盖（1100NK）；

样品2：HDPE瓶（茂名石化5502），PP盖（1100NK），铝箔垫片；

样品3：透明PP瓶（沙特巴塞尔RP242G），PP盖（北海中石化T03）；

样品4：透明PP瓶（沙特巴塞尔RP242G），PP盖（北海中石化T03），铝箔垫片；

样品5：透明PET瓶（华润CR-8863），PP盖（中石化V30G）；

样品6：透明PET瓶（华润CR-8863），PP盖（中石化V30G），铝箔垫片。

1.3 实验方法

采用化妆品一般相容性测试的方法[2]，23℃室内避阳光直射测试，进行持续4周的实验。

1.4 实验情况

本实验主要从异松油烯液体和包装物的外观变化进行追踪观察，实验现象记录见表1。

表1 实验现象记录

2 结果与讨论

2.1 HDPE与PP瓶的现象及分析

样品1和样品2为HDPE材料瓶和PP材料盖，从实验现象看，HDPE瓶1周时间内，均呈现明显内凹；第2周即出现瓶内液体渗出外壁的现象，且随时间推移，瓶外壁液滴逐渐增多并呈黏性及变成棕黄色；采用瓶盖封口和铝箔封口对以上的现象并无明显差异。样品3和样品4为PP材料的瓶和盖，实验现象与HDPE瓶的基本一致。HDPE和PP材料均属于非极性高分子材料，其溶解度参数与异松油烯烃类溶剂相近，因此对烃类溶剂的阻透性差[3]；渗透现象为溶剂分子克服液相分子间的引力，吸附在瓶内表面，并溶解在HDPE或PP中向瓶外扩散[4]。

为提高HDPE瓶的阻隔性，盛亚俊[5]详细研究了HDPE与PA共混产生层状结构提升阻隔性及生产可实现性，可大幅度提高HDPE瓶对烃类溶剂的阻隔性。

2.2 PET瓶的现象与分析

样品5和样品6为PET材料的瓶和PP材料盖，从实验现象看，瓶存在明显凹瓶现象，随时间推移，瓶颈及底部浇注口壁较厚的位置出现发白现象，但并未有液滴渗出外壁现象；另外样品5未采用铝箔封口的瓶盖出现黄色黏稠感，与HDPE及PP瓶渗液的现象相似，样品6采用铝箔封口的瓶盖无此现象。由此可见PET材料的阻隔性明显高于聚乙烯、聚丙烯等通用塑料容器的阻隔性[6]，因此PET瓶对异松油烯的阻隔性较HDPE瓶和PP瓶好，这与PET的分子结构有关，PET分子链中含有酯基为极性材料，且PET塑料分子结构高度对称，具有一定的结晶取向能力和较高的成膜性。所以PET可以一定程度地防止瓶中所盛装的非极性有机溶剂等物质通过瓶壁散逸、渗透。

另外，PET同样可以通过改性实现更高的阻隔性，如与PA、PE等共混，与纳米材料填料共混，或与阻隔性材料如EVOH多层复合等。PET瓶在瓶颈和底部浇注口壁较厚的位置发白的原因不明。

铝箔封口的PP盖则因铝箔能阻隔烃类有机溶剂的挥发，因此采用铝箔封口的PP盖不产生异松油烯渗透的现象。