如何提升塑料的阻隔性？

塑料材料与金属、玻璃及陶瓷等传统包装材料相比，其阻隔能力不高，又由于塑料对气体、水蒸气的阻隔能力具有较强的选择性，同时还很难兼具良好的力学性能和加工性能等方面的要求，因此这往往会限制塑料材料在包装领域中的应用。阻燃性，阻隔性是塑料改性的重要课题。目前塑料应用于包装领域时，大都是经过改性以提高其阻隔性，满足包装方面要求。对于塑料阻隔性的改善方法主要有共混改性、复合改性、形态控制改性、添加改性、表面处理改性、交联改性和饱和处理改性。具有不同阻隔性的塑料共混是提高塑料阻隔性的一种常用且有效的方法，按其共混形态结构不同，又可分为一般共混、层状共混及互穿网络共混三种。

1，一般共混

一般共混是指共混物的共混结构中一相为连续相，另一相为分散相，分散常以海-岛结构存在。共混组分中分散相为阻隔性中等以上的树脂，如PVDC、EVOH、PVA（聚乙烯醇）、PA、PEN及PET等；而共混组分中的连续相可用一般阻隔性树脂，常用的为LDPE、LLDPE、HDPE、PP、PVC及PS等。一般共混既可以是二元共混，也可以是三元或多元共混，但至少有一种阻隔性树脂。如PET/PA6/PVA（90/1/9）共混后，共混物的透氧系数为0.25cm3·mm/（m2·d·MPa)。塑料共混时，不同的共混比其阻隔性是不同的，如PET/共聚聚酯采用不同的共混比进行共混时，共混物对CO2的透过系数如表5-2所示。从表中可以看出，随共聚聚酯用量增加，共混物对CO2的透过系数越小，即对CO2的阻隔性越好。

2，层状共混

层状共混是提高塑料阻隔性的一种高效方法。共混时，共混物的共混结构形态为两相连续，即一般树脂为连续相，而阻隔性树脂也为连续相。共混物中阻隔性树脂以微薄的片状结构连续地分散于一般树脂的片状连续相中，形成两相都为连续相，从而基本达到复合的阻隔效果。当气体如图中箭头方向进入共混物制品时，首先顺利通过层；当气体达到阻隔树脂层时，气体则难以通过，加之阻隔树脂为连续相片状结构。由于阻隔树脂层的连续相作用，增长了气体的透过路径，从而大大阻缓了气体的透过性，提高了共混材料的阻隔性。层状共混与一般共混相比，是一种更有效的阻隔改性方法。对于同组分的共混物，层状共混的阻隔性要比一般共混的阻隔性大10倍以上。层状共混的组分基本与一般共混相同，通常一般树脂主要是指LDPE、HDPE、LLDPE、PP及PS等；阻隔树脂是指阻隔性好的PA、PET、PBT、PC、EVOH及PVDC等。有时为了提高一般树脂层与阻隔树脂层界面的结合力，需加入相容剂。相容剂主要是指离子型共聚物、改性PE接枝共聚物。但采用相容剂时，其用量一般不宜太大，用量太大会使层状结构被侵蚀分散而形成海-岛结构。如HDPE/PA层状共混时，其相容剂EAA的加入量以PA的10%~20%为宜。层状共混时，一般要求层状分散结构次连续相组分的黏度应大于主连续相组分的黏度。因此，对共混塑料品种的分子量及分子量分布必须合适地选择；一般主连续相组分要选择熔体流动速率大的原料，而次连续相组分要选择熔体流动速率小的原料。

另外，层状共混的成型条件也是共混物能否形成层状结构的最关键的因素。合理控制共混物的熔融温度可以使分散相的黏度大于连续相的黏度，从而形成层状结构。在TA到TB两温度之间的熔融温度范围内，可以保证分散相PA的黏度大于连续相HDPE的黏度，从而保证分散相形成层状连续相。具体温度控制时，温度在TB以下到熔点TA以上即可。

剪切速率有两方面作用：一方面，增大剪切速率可以使黏度下降，控制两相的黏度比；另一方面，适当增大剪切速率有利于层状分散相的剪切和拉伸变形，有利于形成层状结构。

共混时，剪切速率太小，不足以使分散相液滴产生变形、取向；如果过大，又容易使分散相液滴产生破碎，产生不稳定的湍流。通过控制剪切速率，可使分散相的粒径以形成拉伸后0.5~50um或稍大点为宜，但两相体系中分散相的尺寸不得小于0.2μm。共混时，冷却温度要尽量低些，以使形成的层状结构迅速定型，固定住层状结构。另外，在共混物成型过程中进行适当的拉伸有利于熔体形成片状，而形成层状的分散结构。在共混过程中还应注意加料的顺序，一般性树脂要先加入，而阻隔性树脂后加入，共混时间一般为3~5min时，有利于形成层状分散结构。同时还要注意原料的干燥处理。如HDPE/EAA/PA（60/35/5）层状共混时，共混温度控制在230~245℃，螺杆转速控制在40r/min左右，共混物可得到良好的层状结构。

3，互穿网络共混

互穿网络共混是指两种共混物以网络形式混在一起，其中一种聚合物以化学键形式混入另一种聚合物中，两种聚合物以化学键紧密相连，分子内部很密实，可妨碍小分子物质的扩散，从而提高其阻隔性。如在HDPE中加入5%的PA及偶联剂，经过强力混炼，可得到互穿网络共混结构，阻隔性大大提高。