高阻隔膜材料研究进展.doc

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1、高阻隔膜材料研究进展　　【摘要】高阻隔膜材料因优异的阻隔性能在食品、药品、化学品等产品包装，电子器件封装及燃料电池隔膜等领域具有广泛的应用。本文对当前处于研究前沿和热点的高阻隔膜材料及其生产技术和应用发展进行总结和介绍。　　【关键词】阻隔；包装；环保；复合　　引言　　近年来，高阻隔膜材料因阻隔性能优异，且成本低廉、使用方便、透明度好、印刷适应性强、机械性能好等优点，在市场上广泛应用于食品、药品、化学品等产品包装，电子器件封装及燃料电池隔膜等领域，并飞速发展。　　优异的阻隔性是高阻隔膜材料的重要特性，包含良好的阻气性、阻湿性、阻油性、保香性等。早期的阻隔膜材料以乙

2、烯-乙烯醇共聚物，聚酰胺，聚偏二氯乙烯，聚乙烯醇等薄膜为代表。随着食品饮料、医疗、化学品等领域产品强劲的需求推动，对包装阻隔性的要求也越来越严格，现已开发出多种性能优异的高阻隔膜材料，包含多层聚合物复合膜，真空蒸镀复合膜，聚合物/层状纳米复合膜等，本文就各种高阻隔膜材料的阻隔性能、生产技术和应用发展等进行总结和分享。　　1.多层聚合物复合膜　　由于各种聚合物在性能方面各有其优势和弱点，单一聚合物膜材料很难满足众多产品对多功能性的要求，因此利用多层薄膜复合技术，将两种及以上的单一聚合物薄膜进行复合形成多层聚合物复合膜，使各种聚合物性能优势互补，不仅能提高膜材料的阻

3、隔性能，还可改善热封性、耐热性、机械性能、抗紫外线性能等其他性能。目前研究发展的多层膜复合技术主要有共挤出复合、涂布复合、自组装复合等。　　1.1共挤出复合膜　　共挤出复合膜是利用多台挤出机对各聚合物进行加热熔融，通过一个多流道复合机头共挤出生产的多层复合薄膜。共挤出复合技术主要用于具有相容性的热塑性聚合物复合，不使用溶剂，环境污染小，生产工序少，生产成本低，在薄膜生产企业中得到广泛应用。　　目前共挤出复合膜材料取得新的研究进展，汪若冰等[1]以聚乙烯、聚丙烯、尼龙6、乙烯-乙烯醇共聚物四种聚合物作为原料进行熔融共挤，制备五层复合膜材料，其中EVOH和PA6为复

4、合膜的阻隔层，PE为复合膜的热封层。五层共挤复合膜具备高阻隔性和良好的力学性能，是理想的高阻隔包装材料。梁晓红等[2]将EVOH与PE、PA共混改性，制备PE/PA/EVOH/PA强韧性高阻隔复合膜，综合性能优异，具有良好的应用前景。　　1.2涂布复合膜　　涂布复合膜是将阻隔性聚合物溶解在溶剂中形成涂布液，利用涂布设备将涂布液涂布于基膜表面，干燥熟化后形成的多层复合膜。涂布复合技术可用于难以单独加工成膜的聚合物，如PVDC，PVA等，工艺简单，生产成本低，阻隔性能好，但可能有有机溶剂残留，造成环境污染。　　目前涂布复合膜研究取得了很多新进展，桑利军等[3]在PP

5、、PE、CPP、PET薄膜上涂布2-4umPVDC的复合薄膜，其透气性和透湿性显著降低，应用于制造药品复合包装袋。舒心等[4]以双向拉伸PP、双向拉伸PET、双向拉伸PA或PE等薄膜作为基膜，经电晕处理后，将改性丙烯酸酯类聚合物BARILAYER高阻隔涂布液涂布于基膜电晕面，经5-6小时的室内40-50℃完全干燥熟化后，在涂层面印刷，再复合一层聚烯烃薄膜，最后得到新型高阻氧性塑料软包装薄膜，产品原料易得，价格低廉，阻隔性优于PVDC，且不受相对湿度影响，BARILAYER可降解，燃烧仅产生CO2和H2O，具有环保创新性。　　1.3逐层自组装复合膜　　逐层自组装复

6、合膜是特定聚合物、量子点、纳米粒子、生物分子等，在互补性相互作用下交替沉积形成的多层复合膜。通过改变沉积周期、PH、温度、分子量、离子强度等条件，获得性能优异的复合膜材料，广泛应用于阻燃、抗菌、气体阻隔等。　　当前逐层自组装复合膜也取得了新的研究进展，FangmingXiang等[5]将聚丙烯酸和聚环氧乙烷通过氢键结合作用，逐层自组装制备韧性气体阻隔复合膜，当调整PH为3时，PAA/PEO双分子层自组装20层形成高阻隔复合膜，涂覆于1.58mm厚天然橡胶片上，使得天然橡胶片的氧气透过率降低89.6%，阻氧性优异，且氢键结合强度弱于离子键合，制得的高阻隔复合膜具有

7、一定韧性，适合高应变应用。ChungyeonCho等[6]将聚醚酰亚胺PEI，PAA，PEO进行逐层自组装沉积，通过PEI/PAA离子键合作用和PAA/PEO氢键结合作用，形成PEI/PAA/PEO/PAA复合膜，当调整PH为3，PEI/PAA/PEO/PAA四分子层自组装20层形成高阻隔韧性复合膜，涂覆于1mm厚聚氨酯橡胶片，使得聚氨酯橡胶片的氧气透过率降低93.3%，适用于轮胎等充气用品的气体阻隔。　　1.4其他复合膜　　除上述多层膜复合技术外，研究还采用逐层浇铸复合、化学接枝复合、共混挤出复合等创新方法，制备阻隔性能优异的多层聚合物复合膜。　　董同力嘎等[

8、7]采用逐层浇铸法制备三