阻隔性功能材料的透气性原理及影响因素

    近几年随着食品安全工程的推广逐渐被大家所认知和接受，阻隔性功能材料是目前食品药品包装中常用的功能性包装材料，选择具有阻隔性功能的包装材料可以使内容物获得更好的保存效果以及更长的保值期。阻隔性检测是随着阻隔性功能材料的广泛应用而获得推广的一项检测项目。

     塑料膜透气性能的测试通常利用气体透过率测试仪。山东普创生产的GTR-V1/GTR-V3压差法气体透过率测定仪就能很好的起到检测效果。包装材料主要的透气性原理及影响气体渗透的几点因素来认识。

检测仪器：GTR-V1/GTR-V3气体透过率测试仪

压差法气体透过率测定仪原理：

气体透过量。在一个大气压差下，每平方米透过面积，24h透过的气体量(标准状况下)。

透气系数。在单位时间内，单位压差下，透过单位面积、单位厚度薄膜的透气量(标准状况下)。

气体对薄膜的透过是一个单分子扩散过程，属于质量传递过程。共包括三个步骤，当在薄膜两侧存在着浓度不同的某种气体时，气体首先溶解于薄膜之中，由于固体薄膜都有分子间隙及分子内空隙，气体在这些间隙中由高浓度向低浓度进行扩散，最后在膜的另一面向外蒸发。气体对薄膜的渗透就是由无数个单分子对薄膜的渗透构成的。

不同的气体(例如:氧气、氮气、二氧化碳等)对同一种包装材料的透气系数是不同的。在食品包装中，主要研究的是氧气对包装材料的透过性能，即包装材料的透氧性能。

影响气体渗透性的因素有以下几点：

①分子链的极性。在高聚物材料中，非极性材料有聚乙烯、聚丙烯、聚丁二、聚四氟乙烯等;弱极性的有聚苯乙烯、聚异丁烯、天然橡胶等;极性聚合物有聚氯乙烯、尼龙、聚甲基丙烯酸甲酯等;强极性的有酚醛树脂、聚酯等。极性分子的相互力大，内聚能密度高，阻隔性好，扩散系数低。

②分子链的刚性和侧基。分子链刚性大、主链不灵活的材料玻璃化温度高的材料气体透过率较低。分子链侧基不对称，高聚物自由空间大，透过率就相对较高。

③结晶度。结晶度高，分子链排列愈紧密，气体透过结晶性物质比透过无定性物质需要更多的扩散活化能，因而阻隔性更好。一方面结晶性高聚物的透过率低于无定型高聚物，另一方面，同一种高聚物中结晶度高的优于结晶度低的

④高聚物的密度。与结晶度相似，高聚物密度高、阻隔性好、渗透率低。

⑤取向度。通过改变高聚物的拉伸取向可显著降低气体透过率，特别对结晶高聚物，取向可使晶体按一定方向重新排列起来还可以促进结晶，使得渗透剂分子需经过更为曲折的路径才能透过包装材料。

⑥湿敏度。有些高聚物含有羟基-OHI、酰胺基-CNH-等，对水敏感，当水分子渗入，形成氢键，使高聚物膨胀、松弛，使透气性增加。另外一些含酯基一C-0一、氯基乕C=N的高聚物，虽然吸水，但不影响阻隔性，因为不取决于氢键。

⑦温度。总体上，气体或液体在高聚物中的透过率随温度升高而增加。这是因为，随着环境温度的升高，影响塑料薄膜阻隔性因素都会有相应变化，聚合物分子键的刚性下降，内聚度下降，自由体积增大。环境温度的升高还会使经过拉伸取向的聚合物分子链间的取向能降低。这些变化使薄膜的透过率随着环境温度的升高而加大。