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树脂种类

薄膜生产常用树脂介绍-EVOH


乙烯-乙烯醇共聚物(ethylene vinyl alcohol copolymer,简称EVOH),是乙烯-乙烯醇共聚物进行皂化反应或部分皂化反应的醇解产物。EVOH是一种高度结晶体,但因其具有高阻隔性能、较好的吸湿性能、良好的热封性能、优良的力学性能等,EVOH被广泛应用于食品和药品包装。

EVOH 的高阻隔性能

EVOH 树脂具有特殊的链段结构,即分子中的羟基和分子间的氢键彼此间有强烈的键合作用,其内聚力比较强,因此分子链堆积程度较高,气体在其中的扩散系数较小。此外,EVOH 为高结晶型热塑性树脂,小分子不能透过结晶或结晶缺陷部分而实现穿透。另外,EVOH还具备良好的高分子阻隔材料所具有的一定的分子链刚度,分子间自由运动形成的空间小。

EVOH 中的羟基表现出极性,而大气中的氧气表现为非极性,由相似相溶原理,氧气也无法透过树脂。因此,EVOH 薄膜不仅可用来包装易氧化的食品,防止外界氧气的进入,也可用来做充气包装的阻隔层,阻挡气体的逸出。

EVOH树脂也具有很强的耐油性和耐有机溶剂性能。在68°F下浸入各种溶剂和油中1年后,重量增加的百分数为:对环己烷、二甲苯、石油醚、苯和丙酮等溶剂为0%,对乙二醇为2.3%,对甲醇为 12.2%,对色拉油为 0.1%。以EVOH 薄膜来包装肉类、香肠等油性物质时,不仅延长了食品的保质期、其良好的阻油性能保护食品油脂不外溢。

EVOH 的阻隔性能主要取决于乙烯和乙烯醇2种单体添加的物质的量。已有研究表明,制备 EVOH 时添加乙烯的摩尔分数通常为 20%~40%,添加的乙烯醇的摩尔分数通常为 60%~80%。在上述范围内,当乙烯的摩尔分数增加,气体阻隔性能下降。国际某知名原料商利用这个原理,开发出新的牌号,极大地提高了产品的阻隔性能。此外,美国也生产出一种阻隔性能较强的 EVOH,这种产品通过石英填充改性EVOH 而得到,其原理是利用石英粒子取向来阻隔气体分子活动,其气体阻隔性能是改性前产品的 3~5倍。且由于石英的折光指数(1.55)接近EVOH 树脂的折光指数(1.52),因此对EVOH 的透明度也没有影响。但加入无机填料后增大了塑料的硬度,其柔软性也相对降低,对软包装的适应性减弱。

 

EVOH 的吸湿性能

由于在EVOH树脂的分子结构中存在着羟基,EVOH树脂具有亲水性和吸湿性,当吸附湿气后,其包装薄膜的阻隔性会降低。为改善其吸湿性能,降低吸湿性能对薄膜阻隔性能的影响,因此在制取 EVOH 时改变乙烯和乙烯醇的配比。在一定范围内,增加乙烯的摩尔分数,不但可以提高EVOH 的防潮性能,而且不会因吸湿而影响其阻隔性能,又利于 EVOH 树脂的加工。此外,还可通过复合的方法,将 EVOH 与 PET 或 OPP 在外层复合,复合后的产品阻隔性能得以保留,吸湿性能问题也能得到解决,如在牛奶、饮料、果汁等包装中采用这种复合工艺。

 

EVOH 的热封性能

EVOH 的热封性能较差,一方面是由于 EVOH 树脂中的乙烯醇单元耐热性能不好,另一方面,由于EVOH 是高结晶型树脂,其结晶部分会使薄膜丧失热封性能。同时,塑料的热封是由于薄膜内大分子在高温下剧烈运动,并在压力下互相渗透、互相扩散而形成,而 EVOH 分子内和分子间内聚能比较大,运动几率不大,不利于分子的熔融。因此含EVOH薄膜的热封层一般需要借助PE热封,目前常用工艺包括多层共挤一次成型或涂覆工艺。

 

EVOH 的力学性能

因分子链柔性不大,EVOH 的机械强度、弹性模量和曲折性能较好,具有一定的力学强度。在软包装的应用中,考虑到成千上万次的弯折,国际上一些知名的EVOH树脂生产厂家改进了EVOH的耐疲劳性能、加工性能、牵引性能等。

随着全球对环保要求越来越严格,在塑料回收领域,EVOH树脂更具有优越性。用过的高密度聚乙烯牛奶瓶和多层瓶(含有EVOH树脂)共混后,被用来生产非食品用的容器,因此国内和国外包装技术人员正尝试EVOH通过纸塑复合的方式代替利乐包的纸塑铝复结构,更方便实现回收。

 

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