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正確認(rèn)識(shí)材料的阻隔性
2014-11-20
摘要：本文對(duì)材料阻隔性的概念、分類、檢測(cè)進(jìn)行了詳細(xì)描述，同時(shí)在每一部分的詳細(xì)介紹中列出舉了最常見的錯(cuò)誤觀點(diǎn)以及模糊認(rèn)識(shí)并給予糾正。
關(guān)鍵詞：阻隔性，分類，檢測(cè)
由于阻隔性包裝材料可以提高產(chǎn)品的保存效果、延長(zhǎng)保存時(shí)間，因此阻隔性材料的使用近幾年獲得了快速發(fā)展。相應(yīng)地，阻隔性材料的廣泛應(yīng)用也推動(dòng)了阻隔性檢測(cè)設(shè)備的推廣。由于材料阻隔性這一概念還比較新，因此正確認(rèn)識(shí)材料的阻隔性并進(jìn)行正確的檢測(cè)對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)、銷售都是非常重要的。
1.材料的阻隔性
通常我們所講的材料阻隔性都是針對(duì)特定滲透對(duì)象而言的，滲透對(duì)象包括常見氣體、水蒸氣、液體、有機(jī)物等，是材料對(duì)特定滲透對(duì)象由其一側(cè)滲透通過到達(dá)另一側(cè)（一般是由高濃度側(cè)滲透通過材料進(jìn)入低濃度側(cè)）的阻隔性能。整個(gè)滲透過程可以分為吸附、溶解、擴(kuò)散、解吸幾個(gè)部分，氣體或水蒸氣從高濃度區(qū)進(jìn)入材料表面，通過在材料內(nèi)部的擴(kuò)散，又從低濃度區(qū)的另一表面解吸。參見圖1。
整個(gè)滲透過程出現(xiàn)的快慢由兩個(gè)因素決定，一是在聚合物里滲透溶解的快慢，由溶解度參數(shù)表示；二是滲透物分子在聚合物基體內(nèi)移動(dòng)的快慢，由擴(kuò)散系數(shù)表示。
2.材料阻隔性的分類及相互之間的關(guān)聯(lián)
不同滲透對(duì)象對(duì)于同種材料的滲透過程是不一樣的，通常按照滲透對(duì)象性質(zhì)的不同將材料的阻隔性分為材料對(duì)無(wú)機(jī)氣體的阻隔性（就是我們通常所說的透氣性，并且更進(jìn)一步按照無(wú)機(jī)氣體的不同分為透氧性、透氮性、透二氧化碳性等）、對(duì)水蒸氣的阻隔性（透濕性）、以及對(duì)有機(jī)物的阻隔性。這三類物質(zhì)對(duì)材料的滲透原理是不一樣的，而且由于滲透物質(zhì)的不同，滲透過程相差很大。
通常，我們說某種材料的阻隔性好包括材料對(duì)無(wú)機(jī)氣體的阻隔性好、對(duì)水蒸氣的阻隔性好、以及對(duì)有機(jī)物的阻隔性好三方面。但是平常在進(jìn)行材料的阻隔性描述時(shí)，我們常常會(huì)進(jìn)入以偏蓋全的誤區(qū)，例如某種材料的氣體阻隔性好卻常被直接說成高阻隔材料，這意味著這種材料應(yīng)該同時(shí)具有很好的氣體阻隔性、水蒸氣阻隔性、有機(jī)物阻隔性，然而實(shí)際上它對(duì)水蒸氣、有機(jī)物的阻隔性也許并不理想。EVOH在環(huán)境濕度很低時(shí)具有很高的氣體阻隔性，但隨著環(huán)境濕度的升高其對(duì)無(wú)機(jī)氣體的阻隔性會(huì)明顯下降，而且它的水蒸氣阻隔性較差。
需要特別注意的是，即使僅對(duì)于材料的氣體阻隔性（透氣性），其透氧性和透二氧化碳性也是不一樣的。試驗(yàn)結(jié)果證明，對(duì)于同一種材料，它的透氧性、透二氧化碳性以及透氮性多表現(xiàn)出一定的比例關(guān)系，因?yàn)闊o(wú)機(jī)氣體在滲透過程上非常相似，主要影響因素是分子尺寸以及分子形狀。但是這種比例關(guān)系會(huì)因材料的不同而改變。
3.避免進(jìn)入阻隔性檢測(cè)誤區(qū)
在選擇包裝材料并進(jìn)行材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如何檢測(cè)材料的阻隔性指標(biāo)，是首當(dāng)其沖需要解決的問題。試驗(yàn)方法的選擇以及數(shù)據(jù)之間是否具有可比性都是關(guān)注的焦點(diǎn)。由于材料對(duì)氧氣以及水蒸氣阻隔性的檢測(cè)需求最強(qiáng)，因此檢測(cè)發(fā)展很快。常用的氧氣透過性檢測(cè)方法有：壓差法（真空法和常壓法）、等壓法（氧傳感器法）；水蒸氣阻隔性檢測(cè)方法有：稱重法、傳感器法（濕度傳感器法、紅外探測(cè)器法、電解法）。阻隔性檢測(cè)設(shè)備都是高端精密儀器，而且測(cè)試具有很強(qiáng)的環(huán)境依賴性，無(wú)論維護(hù)和使用，都是一般的材料物理性能檢測(cè)設(shè)備所不能相比的。
在檢測(cè)同一種阻隔性指標(biāo)時(shí)，可以采用多種方法進(jìn)行檢測(cè)。但利用不同檢測(cè)方法獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)之間不具有可比性，因?yàn)闄z測(cè)方法的不同直接導(dǎo)致了材料在試驗(yàn)過程中狀態(tài)的不同。例如，最常見的氧氣阻隔性檢測(cè)方法是真空法和氧傳感器法，但是材料在兩種方法下的測(cè)試狀態(tài)是不一樣的：在真空法中試樣兩側(cè)有0.1MPa的壓差，其中試樣兩側(cè)分別為真空和0.1MPa的氧氣，材料受到0.1MPa的壓力而其微觀結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)閴毫Φ拇嬖诙霈F(xiàn)變化；而在氧傳感器中試樣兩側(cè)均有0.1MPa的氣體，其中一側(cè)為氧氣，另一側(cè)是作為載氣使用的氮?dú)猓皇窃嚇觾蓚?cè)的氧分壓差達(dá)到了0.1MPa。因此兩種試驗(yàn)方法所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)從原理上說是不具有可比性的，各種方法都有自己的數(shù)據(jù)體系，硬性要求二者具有可比性或者要求二者數(shù)據(jù)體系一致是片面的，除非使用校正因子。因此如果需要進(jìn)行材料的氧氣透過性測(cè)試比對(duì)，檢測(cè)雙方必須使用同一種測(cè)試方法并在相同的試驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)。
4.總結(jié)
隨著阻隔性概念的推廣，包裝業(yè)內(nèi)人士對(duì)阻隔性的認(rèn)識(shí)也有進(jìn)一步提升的需要。對(duì)阻隔性認(rèn)識(shí)的加深不但可以幫助包裝廠家進(jìn)行合理有效的包裝材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而且也有助于研發(fā)人員更好地進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)
關(guān)鍵詞：阻隔性，分類，檢測(cè)
由于阻隔性包裝材料可以提高產(chǎn)品的保存效果、延長(zhǎng)保存時(shí)間，因此阻隔性材料的使用近幾年獲得了快速發(fā)展。相應(yīng)地，阻隔性材料的廣泛應(yīng)用也推動(dòng)了阻隔性檢測(cè)設(shè)備的推廣。由于材料阻隔性這一概念還比較新，因此正確認(rèn)識(shí)材料的阻隔性并進(jìn)行正確的檢測(cè)對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)、銷售都是非常重要的。
1.材料的阻隔性
通常我們所講的材料阻隔性都是針對(duì)特定滲透對(duì)象而言的，滲透對(duì)象包括常見氣體、水蒸氣、液體、有機(jī)物等，是材料對(duì)特定滲透對(duì)象由其一側(cè)滲透通過到達(dá)另一側(cè)（一般是由高濃度側(cè)滲透通過材料進(jìn)入低濃度側(cè)）的阻隔性能。整個(gè)滲透過程可以分為吸附、溶解、擴(kuò)散、解吸幾個(gè)部分，氣體或水蒸氣從高濃度區(qū)進(jìn)入材料表面，通過在材料內(nèi)部的擴(kuò)散，又從低濃度區(qū)的另一表面解吸。參見圖1。
整個(gè)滲透過程出現(xiàn)的快慢由兩個(gè)因素決定，一是在聚合物里滲透溶解的快慢，由溶解度參數(shù)表示；二是滲透物分子在聚合物基體內(nèi)移動(dòng)的快慢，由擴(kuò)散系數(shù)表示。
2.材料阻隔性的分類及相互之間的關(guān)聯(lián)
不同滲透對(duì)象對(duì)于同種材料的滲透過程是不一樣的，通常按照滲透對(duì)象性質(zhì)的不同將材料的阻隔性分為材料對(duì)無(wú)機(jī)氣體的阻隔性（就是我們通常所說的透氣性，并且更進(jìn)一步按照無(wú)機(jī)氣體的不同分為透氧性、透氮性、透二氧化碳性等）、對(duì)水蒸氣的阻隔性（透濕性）、以及對(duì)有機(jī)物的阻隔性。這三類物質(zhì)對(duì)材料的滲透原理是不一樣的，而且由于滲透物質(zhì)的不同，滲透過程相差很大。
通常，我們說某種材料的阻隔性好包括材料對(duì)無(wú)機(jī)氣體的阻隔性好、對(duì)水蒸氣的阻隔性好、以及對(duì)有機(jī)物的阻隔性好三方面。但是平常在進(jìn)行材料的阻隔性描述時(shí)，我們常常會(huì)進(jìn)入以偏蓋全的誤區(qū)，例如某種材料的氣體阻隔性好卻常被直接說成高阻隔材料，這意味著這種材料應(yīng)該同時(shí)具有很好的氣體阻隔性、水蒸氣阻隔性、有機(jī)物阻隔性，然而實(shí)際上它對(duì)水蒸氣、有機(jī)物的阻隔性也許并不理想。EVOH在環(huán)境濕度很低時(shí)具有很高的氣體阻隔性，但隨著環(huán)境濕度的升高其對(duì)無(wú)機(jī)氣體的阻隔性會(huì)明顯下降，而且它的水蒸氣阻隔性較差。
需要特別注意的是，即使僅對(duì)于材料的氣體阻隔性（透氣性），其透氧性和透二氧化碳性也是不一樣的。試驗(yàn)結(jié)果證明，對(duì)于同一種材料，它的透氧性、透二氧化碳性以及透氮性多表現(xiàn)出一定的比例關(guān)系，因?yàn)闊o(wú)機(jī)氣體在滲透過程上非常相似，主要影響因素是分子尺寸以及分子形狀。但是這種比例關(guān)系會(huì)因材料的不同而改變。
3.避免進(jìn)入阻隔性檢測(cè)誤區(qū)
在選擇包裝材料并進(jìn)行材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如何檢測(cè)材料的阻隔性指標(biāo)，是首當(dāng)其沖需要解決的問題。試驗(yàn)方法的選擇以及數(shù)據(jù)之間是否具有可比性都是關(guān)注的焦點(diǎn)。由于材料對(duì)氧氣以及水蒸氣阻隔性的檢測(cè)需求最強(qiáng)，因此檢測(cè)發(fā)展很快。常用的氧氣透過性檢測(cè)方法有：壓差法（真空法和常壓法）、等壓法（氧傳感器法）；水蒸氣阻隔性檢測(cè)方法有：稱重法、傳感器法（濕度傳感器法、紅外探測(cè)器法、電解法）。阻隔性檢測(cè)設(shè)備都是高端精密儀器，而且測(cè)試具有很強(qiáng)的環(huán)境依賴性，無(wú)論維護(hù)和使用，都是一般的材料物理性能檢測(cè)設(shè)備所不能相比的。
在檢測(cè)同一種阻隔性指標(biāo)時(shí)，可以采用多種方法進(jìn)行檢測(cè)。但利用不同檢測(cè)方法獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)之間不具有可比性，因?yàn)闄z測(cè)方法的不同直接導(dǎo)致了材料在試驗(yàn)過程中狀態(tài)的不同。例如，最常見的氧氣阻隔性檢測(cè)方法是真空法和氧傳感器法，但是材料在兩種方法下的測(cè)試狀態(tài)是不一樣的：在真空法中試樣兩側(cè)有0.1MPa的壓差，其中試樣兩側(cè)分別為真空和0.1MPa的氧氣，材料受到0.1MPa的壓力而其微觀結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)閴毫Φ拇嬖诙霈F(xiàn)變化；而在氧傳感器中試樣兩側(cè)均有0.1MPa的氣體，其中一側(cè)為氧氣，另一側(cè)是作為載氣使用的氮?dú)猓皇窃嚇觾蓚?cè)的氧分壓差達(dá)到了0.1MPa。因此兩種試驗(yàn)方法所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)從原理上說是不具有可比性的，各種方法都有自己的數(shù)據(jù)體系，硬性要求二者具有可比性或者要求二者數(shù)據(jù)體系一致是片面的，除非使用校正因子。因此如果需要進(jìn)行材料的氧氣透過性測(cè)試比對(duì)，檢測(cè)雙方必須使用同一種測(cè)試方法并在相同的試驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)。
4.總結(jié)
隨著阻隔性概念的推廣，包裝業(yè)內(nèi)人士對(duì)阻隔性的認(rèn)識(shí)也有進(jìn)一步提升的需要。對(duì)阻隔性認(rèn)識(shí)的加深不但可以幫助包裝廠家進(jìn)行合理有效的包裝材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而且也有助于研發(fā)人員更好地進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)
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