高阻隔性范文（精选4篇）
高阻隔性 第1篇
1 输液袋必须检测材料阻隔性
新型软塑输液包装与传统玻璃包装相比, 在环保、成本、卫生安全及使用便利等几个方面都具有显著优势, 但在阻隔性、密封性能及透明性几方面却表现出不足, 其中以阻隔性所带来的影响最为突出。氧气是导致注射剂变质的主要因素, 如果输液包装容器的氧气阻隔性不过关则会导致药品提前失效、变质, 后果将不堪设想。因此, 进行输液包装时为了降低进入包装内的氧气, 延缓和防止注射液中药物的氧化变质往往会采用加抗氧剂、金属螯合剂, 或者通入惰性气体的方法。
氮气性质稳定, 常与二氧化碳 (少量) 一起被用作“惰性气体”来置换包装内的空气, 如果输液包装容器的氮气阻隔性不高, 则包装内高浓度的氮气会渗出, 不但减弱了“惰性气体”对注射剂的保护作用, 也会导致包装内氧气含量增大, 使产品保质期缩短。水蒸气的渗透会影响药物的浓度, 尤其是对于溶液型注射剂, 会增大医务人员的配药难度, 也给用药安全带来隐患。软塑包装材料的阻隔性无法与玻璃相比, 因此须检测其阻隔性。
2 药包标准中对于阻隔性检测的要求
由于玻璃的阻隔性极好, 因此在YBB 00032005《钠钙玻璃输液瓶》、YBB 00022005-2《中性硼硅玻璃输液瓶》等玻璃输液容器标准中没有检测阻隔性的要求, 而胶塞与容器的密合性是检测的重点 (在胶塞标准中) 。然而, 一旦材质变为了软塑, 则阻隔性的检测就变得很有必要了。例如从2002年第一版软塑输液瓶标准 (YBB 00012002《低密度聚乙烯输液瓶》以及YBB 00022002《聚丙烯输液瓶》) 开始, 就对输液瓶水蒸气渗透率的检测方法给出说明并对指标给出要求, 同时在其他口服液体药用软塑瓶标准中也列出了对包装容器水蒸气渗透率的检测要求。氧气、氮气阻隔性没有被列入标准检测指标与软塑输液瓶瓶壁过厚有关, 而当时输液瓶整体氧气透过率的检测技术在我国还属空白。厚度问题对于输液袋来讲是不存在的, 因此在2005年发布的输液膜、袋标准中 (YBB00102005《三层共挤输液用膜 (I) 、袋》以及YBB 00112005《五层共挤输液用膜 (I) 、袋》) 对于阻隔性的检测要求已经不仅限于输液袋的水蒸气渗透率, 同时要求检测输液用膜的水蒸气透过率、氧气透过率以及氮气透过率, 而输液袋整体氧气透过率的检测技术虽然已经具备, 但由于没有国标的支持所以在这些标准中暂时没有涉及。
3 氮气透过率检测所带来的影响
输液用膜氮气透过率的检测一直备受关注。但是如何进行呢?目前只有压差法测试设备能够检测材料对多种气体 (He、N2、Air、O2、CO2等) 的阻隔性能。而等压法设备无法成为通用型气体阻隔性测试方法是由其检测原理决定的, 尽管可以利用该法检测薄膜的CO2透过率, 但是利用等压法检测薄膜的氮气透过率以目前的技术 (已使用氮气做载气) 是无法实现的。因此考虑到氮气透过率检测, 很多检验机构和输液袋生产厂商在选购气体阻隔性检测设备时都会选择压差法测试设备。
但是, 也有一些人认为氮气与氧气同属于常规无机气体, 对于同种输液用膜的透过率相互之间会存在某种“内在”关联, 进而可以采用估算的方式利用简单的比例关系通过氧气透过率计算出氮气透过率。大量试验数据也证明了估算数据的正确性很低, 实际上影响薄膜气体透过率的因素很多, 而且材料特性和气体特性间存在复杂的交互作用, 加上环境因素等等, 因此通过比例关系估算这种做法本身就是错误的, 会给材料的正确选择带来隐患, 倘若因此引起材料选择失误则更令人惋惜。
4 对于输液袋标准的展望
标准的发展往往是以解决当前产品或者方法存在的突出问题为目标的, 而输液袋的突出问题就是由于厚度均匀性、封口密封性而导致的输液袋整体气体透过率比通过薄膜检测数据计算而来的整体气体透过率要大, 有时甚至会高1倍多。原因笔者认为主要有以下几点:
(1) 对于输液袋 (输液瓶也有同样情况) 来讲, 材料厚度不均匀是一个普遍的情况, 一方面可能是受加工工艺的影响, 另一方面则是由于设计的需要, 因此以厚度平均值为基础进行的计算会与实测数据存在较大偏差;
(2) 封口的密封性是一个关键因素, 输液袋与输液软管之间的固定和密封一直是一个被关注的焦点, 如果封口密封性不高, 则选用的薄膜阻隔性再高输液袋整体的阻隔性也会很低;
(3) 输液袋的薄膜面积要比薄膜检测大很多, 测试面积扩大后, 在样品中出现缺陷的概率会增大, 不过这样能更好地反映输液袋的实际情况。
因此, 进行输液袋整体气体透过率检测已成为国际阻隔性检测领域的发展主导方向, 不过只能利用等压法来实现。如今, 标准制订速度加快, 且国内包装容器氧气透过率检测技术已非常成熟, 预计在标准再修订时输液袋气体透过率则会被纳入标准中。鉴于此, 也有检验机构和输液袋生产厂商购买或者准备购买等压法设备。
5 结语
高阻隔EVOH在食品包装上的应用 第2篇
食品对阻隔包装的需求
引起食品变质的因素主要有以下3种：生物因素（微生物繁殖、生物酶反应等）、化学因素（主要是食品成分的氧化）及物理因素（吸湿、干燥等）。这些因素在氧气、光线、温度、水分等环境条件下发挥作用，从而引起食品变质。
防止食品变质是食品包装必不可少的基本功能。所谓防止食品变质，主要是抑制食品中微生物的繁殖，防止氧气对食品成分的氧化，以及防潮和保持食品的原有风味。其中，防止氧气对食品成分的氧化是重中之重，因为氧气是引起食品变质的最显著因素，采用能够阻隔氧气的食品包装，在防止食品成分氧化的同时，还可有效抑制食品中微生物的繁殖。
一般情况下，能够阻隔氧气等气体的阻隔性树脂，通常都具有良好的气味阻隔性能，可起到保香和异味侵入的作用，以保持食品的本来风味。而水分的阻隔通常依靠与EVOH复合的PP或PE层来实现。
EVOH的主要性能
EVOH为白色透明或半透明颗粒，是乙烯和乙烯醇共聚的高分子有机材料，其不仅具有乙烯的优秀加工性能，也保留了乙烯醇优越的气体阻隔性。共聚时通过改变乙烯及乙烯醇的比例，可以制作出不同阻隔性能和加工性能的EVOH材料。当乙烯含量增加时，EVOH的加工性能随之提高，而阻氧性能则随之下降。EVOH的主要性能如下。
1.气体阻隔性
EVOH对于氧气、二氧化碳、氮气、氦气、氨气等气体，拥有极低的气体渗透率。这是因为EVOH本身为结晶性树脂，结晶是完全不透气的，而EVOH的结晶度相对比较高，不透气的部分较多，且EVOH分子链上存在大量羟基，羟基之间形成了很强的氢键，从而使分子链不易运动，增加了致密性，有效限制了各种气体分子的通过。
值得一提的是，EVOH的阻氧性明显高于任何其他材料，大约是聚乙烯的一万倍（当相对湿度为65%时），但由于EVOH分子链中存在大量羟基，使得EVOH表现出一定的亲水和吸湿性，吸湿之后其对氧气的阻隔性会明显降低。
2.加工性能
EVOH拥有出色的挤出成型性能，可满足以下加工方式：共挤薄膜、片材、软管、瓶、复合加工等。
3.耐油耐有机溶剂性能
EVOH适用于包装包含油、有机溶剂的产品。另外，将EVOH复合在壁纸最外层可有效防污。
4.保香性能和增强美观
EVOH拥有卓越的保香性能，能够保持内容物的风味和香味，同时还能阻止其他异味进入。
EVOH光亮透明，可应用在包装最外层，在发挥阻隔性能的同时，增强商品的美观度，提高产品档次。
5.抗静电性能
由于EVOH的表面电阻小，故在生产中不易产生静电。因此，相比其他材料，将EVOH用于包装袋表面，不容易因静电而吸附灰尘。此外，EVOH成膜后的表面张力一般大于50mN/m，非常利于复合、涂布等后道工序的进行。
6.环保性能
由于EVOH具有良好的气体阻隔性和保香性，因而可替代玻璃和金属包装，大大节省资源。同时，EVOH分子中只含C、H、O三种元素，燃烧时不会产生卤化物、氰化物或致癌物二恶英等有害物质。EVOH比一般的聚稀烃材料燃烧热小，可有效减轻焚烧炉的负荷。此外，EVOH生产过程中的边角料还可回收再利用，这一点对于PVDC材料却很难实现。可见，EVOH是一种有利环境和资源保护的材料。
特殊功能的EVOH及其应用
1.具有吸氧功能的EVOH材料
有些食品对氧气高度敏感，比如金枪鱼、番茄酱、蔬菜等，极少量的氧气透入都有可能使其变质。为了满足这些产品的高阻隔包装要求，具有吸氧功能的EVOH材料便应运而生，该材料可在一定时间内保持包装的零透氧。
具有吸氧功能的EVOH材料是通过在普通的EVOH树脂中添加吸氧物质来彻底去除少量透过EVOH阻隔层的氧气，从而达到零透氧，同时其还可以吸收包装内部的氧气，在一定时间内（吸氧物质饱和之前）能够使包装内部维持绝对无氧的环境。对于某些对阻隔性要求更高的食品来说，可以放心用该材料替换金属罐或玻璃瓶等传统包装。目前，该材料已在一些高端食品包装中得以应用，如图1所示，从左到右的内容物分别为蛋黄酱、加工肉、果冻及盒饭，这些产品对氧气极为敏感，需要高阻隔包装的保护，而且包装形态丰富，采用具有吸氧功能的EVOH材料可完全符合包装使用要求。
2.耐高温蒸煮的EVOH材料
传统EVOH在应用于高温蒸煮包装时，会因为水蒸气的进入而使薄膜表面形成白线、纹路、雾化发白，甚至出现复合膜分层等质量问题。对此，我公司开发出了牌号为FR101B的EVOH材料，该材料具有极强的耐高温蒸煮性能。
与传统EVOH相比，FR101B在蒸煮后并没有损失太多的阻氧能力，却大大改善了外观及复合膜分层问题。FR101B与传统EVOH蒸煮后外观对比如图2所示。FR101B在需要蒸煮的加工肉等食品包装上已得到批量采用，发展前景广阔。
3.透明耐高温蒸煮EVOH材料
食品对包装的透明性要求相当高，但为了达到特殊功能的要求，许多包装往往会牺牲透明度，而透明耐高温蒸煮EVOH材料的成功研制则打破了以往的僵局，该材料同时兼备透明、耐高温蒸煮、高阻隔的功能。如图3所示，从左到右的内容物分别为玉米、鲑鱼及咖喱饭，这些产品食用前需要经过高温蒸煮处理，其中的玉米对包装透明度有很高要求，而采用透明耐高温蒸煮EVOH材料可完全符合包装使用要求。
随着终端用户产品越来越丰富，其对于包装的要求更多样化，我公司也在不断丰富EVOH产品类型，力争贴合每位用户的需求。此外，对于食品包装来说，环保、健康、安全是未来追求的方向，我们应充分利用大自然给予我们的礼物，不断通过新技术来研发新的材料。对于我们每一个人来说，在改变自然、享受生活的同时，也应在保护环境的路上永不停息，在满足包装要求的同时，使得人类能与自然和谐共存。
阻氚乳胶材料的阻隔性与成膜性研究 第3篇
关键词：中国实验包层氚系统,丁基胶乳,渗透率,成膜性,吸水性
国际热核实验反应堆(ITER)是由七个国家联合开展的国际合作大科学工程,罗德礼等提出并设计了一套供TBM使用的氚处理系统[1]。从国内外的研究来看,氚的安全释放受到普遍关注,并进行了一些氚安全研究[2,3,4,5]。中国实验包层涉氚系统采用氚多重包容的安全思想,次级包容系统、第三重包容系统某些安全设备和个人安全衣具需采用高分子材料,如手套箱、手套密封垫和氚防护服等。优异的阻隔性能是对涉氚系统用高分子材料的基本要求之一,本方法以氢气为渗透介质测试了几种涂布成型的高分子材料的氢气阻隔性能,并着重研究了丁基胶乳的成膜性能和涂布成型材料吸水性能。
1实验部分
1.1原料
丁基胶乳(IIRL):自制,固含量45%～50%;聚异戊二烯胶乳(IRL):上海瑞洋橡胶化工有限公司;天然胶乳(NRL):泰国泰橡乳胶有限公司;氯丁胶乳(CRL):上海山橡化工有限公司;丁腈胶乳(NBRL):常州灵达化学品有限公司;PVDC胶乳:浙江野风塑胶有限公司;硫黄氧化锌硫化助剂体系:自制;低温快速硫化体系:自制。
1.2片层材料制备工艺过程
(1)涂布成型:将丁基胶乳均匀涂布于调水平的玻璃模具内,室温防尘自然干燥,时间为48h。多次涂布至膜片达到所需厚度。将室温晾干的膜片完整从模具上剥离下来,表面均匀涂抹防粘粉体。样品的厚度依次为0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm,需提供的测试面积为78.4cm2。
(2)程序升温烘干脱水:将涂布晾干的丁基橡胶膜片在烘箱中于60℃烘干72h。将烘干的膜片在流动的清水中沥滤5h,热风吹干表面,再次涂防粘粉体并在60℃烘箱中烘干24h。逐渐升高烘箱温度,最后在90℃下处理5h。
(3)硫化:将含硫化剂的烘干膜片置于烘箱中在硫化定型温度下热空气硫化定型一定时间。冷却并用清水洗净吹干后得硫化橡胶材料。
(4)其它几种胶乳经涂布、晾干、再次涂布、烘干、滤洗、再烘干等步骤制成片材,控制烘干时间和温度以避免热氧老化。
1.3性能测试及表征
(1)采用压差法使用德国Brugger公司的GDP-C透气率测试仪对橡胶片材进行测试,橡胶样品厚度不超过1.2mm,渗透气体为氢气,测试温度为23℃。测试结果具有材料的相对比较意义,为氢气稳定透过时的渗透量(单位为cm3/m2·d·bar),并已转换为标准状态下的压力(101325Pa)和温度(273.15K)。从测试结果经过计算可获得氢气在材料中的渗透率F(单位为cm3·cm /cm2·s·Pa)。
(2)SEM分析:采用英国莱卡公司的S440型立体扫描电子显微镜观察断口形貌,观察前需喷金处理。
(3)经过一定时间后橡胶吸水增重率的计算方法见式(1):
橡胶吸水增重率 = [(m1—m0)/m0]×100%(1)
式中,m0为起始橡胶膜片的质量,m1为橡胶吸收水分后的质量。
(4)橡胶的热分析采用美国TA仪器公司 的SDT Q600同步热分析仪,氮气氛条件下升温速率10℃/min,测试范围为室温至600℃。
2结果与讨论
2.1几种高分子材料的阻隔性能研究
氢气在高分子材料经过分子形式的吸附、溶解、扩散和解吸等完成渗透过程,渗透率计算方法由下式表示:
F=q·l/(p1(p2)=Q·l(2)
式中,F是渗透率(cm3[STP-H2](cm(s(1(cm(2(Pa(1);q是渗透通量;l是材料厚度(cm);p1是上流氢气的分压力(Pa);p2是下流氢气的分压力(Pa);Q为渗透速率(cm3/m2·day·bar)。
根据测试获得的氢气在不同厚度高分材料膜片中的渗透速率Q可计算出氢气的渗透率F,结果见图1。
从图1可以看出,在同一测试条件下,随着厚度的增加,橡胶膜片的氢气渗透速率逐渐降低。
根据各材料不同厚度对应的渗透率来计算出材料平均渗透率,计算结果见表1。
从表1可以明显地看出各种材料氢气的平均渗透率顺序为:FPVDC
丁基橡胶具有密集的侧甲基,限制了聚合物分子的热运动,因而透气率低[6]。丁基橡胶适宜用作氚防护橡胶手套。经过共聚改性的涂布用柔韧型PVDC可以用作防氚服材料。
2.2IIR胶乳的成膜性能研究
2.2.1 脱水工艺对IIR胶乳成膜性能的影响
丁基胶乳在室温干燥和加热烘干去除水分的过程也是分散的胶乳粒子逐渐熔合成为连续相的过程[7,8],胶乳成型过程中必须要除去水分,由于IIR橡胶自身的气密性极好,因此如果脱水烘干升温较快,则内部的水汽被干燥表层封住,可能导致橡胶片材出现气泡或分层现象,如图2所示。
采用缓慢的程序升温过程来除去体系内水分,则可得到较好的橡胶片材,如图3 所示。如果采用低温硫化配方则烘干脱水过程伴随着橡胶硫化。
在胶乳具备良好成膜性能的基础上则可以填加各种功能填料,见图4。从图4可以看出,橡胶与经有机改性的无机填料结合良好,复合材料内几乎没有微孔、裂缝等微观缺陷。
将两次平行实验的IIR胶乳涂布成膜,并进行长时间的程序升温烘干、多次沥滤、再烘干处理,将两个橡胶片材断面做扫描电镜分析,测试结果见图5。
由图5可以看出,按缓慢的程序升温烘干成型的IIR膜片内胶乳微粒原始边界消失,微粒间熔合为一体,缺陷很少。由图3、4、5可知,缓慢的程序升温以去除水分等易挥发物质是必不可少的工艺过程。
2.2.2 硫化体系对IIR胶乳成膜性能的影响
硫黄、氧化锌普通硫化体系的SEM分析见图6。从图可以看出,经过长时间较高温度(>130℃,2h)常压硫化后,橡胶膜片内产生较多的微孔洞缺陷。产生微孔的主要原因是,橡胶虽然经历了长时间的烘干过程,但体系内仍存留着一定的水分,并且在硫化反应过程中可能产生易挥发产物,这些低沸点组分受热膨胀使材料产生微孔,或者低沸点组分富集于两相界面的薄弱部分和其它微孔内部,使原有缺陷进一步扩大。另外,硫化助剂与橡胶基体相容性差、难以较好分散而造成有机-无机相分离也是产生微孔缺陷的重要原因之一。
图7为低温快速硫化体系的扫描电镜图。对比图6和图7可以看出,在相对较低的硫化温度(80～90℃)和较短的硫化时间(30～45min)下,橡胶膜片内部的微孔等缺陷大大降低,硫化助剂与橡胶基体的结合较好,因而其氢气渗透率必然更小,这一点也被后续的实验和测试所证实。
2.3IIR胶乳成型片材的吸水性能研究
将胶乳涂布成型的膜片在清水中长时间沥滤后,橡胶内可溶性物质将被逐渐溶出,这不但有利于橡胶微粒的进一步熔合,而且降低了橡胶膜片在空气中的吸水性,因此沥滤是必不可少的工艺步骤。体系内含有吸水物质对橡胶的影响还表现为橡胶膜片在空气中由于吸水而导致质量增加。将经3h沥滤处理的低温硫化橡胶膜片在80℃下再烘干8h,取出后在空气中称重(不定时),其质量增重率随时间的变化见图8。
由图8可知,沥滤烘干后的膜片在空气中质量会缓慢增加,虽然膜片可能吸附部分空气,但主要原因是沥滤后的膜片仍残留少量的亲水物质,使得膜片吸附了空气中的水分而导致质量增大。
丁基橡胶生胶和胶乳成型硫化胶在氮气条件下的热失重曲线见图9。
从图9可以看出,经历多次沥滤和长时间烘干处理的丁基橡胶硫化胶,在空气中仍具有一定的吸水性和保水性,硫化胶内含有的水分造成硫化胶的失重起始温度远低于生胶。
3结论
(1)氢气渗透性能测试表明,涂布成型的IIR和PVDC膜片具有较好的阻隔性能,可作为氚手套箱橡胶手套和氚防护服的基体材料。
(2)胶乳具备优异成膜性能是制备阻氚渗透材料的基础。采用胶乳涂布法并通过长时间的程序升温干燥、烘干、沥滤、再烘干处理后,可得到粒子熔合完全、内部孔洞缺陷较少,具有良好成膜性的橡胶膜片。不同的硫化体系对橡胶膜片成膜性能也具有重要影响,采用低温快速硫化体系则内部孔洞或两相分离缺陷较少。
(3)胶乳成膜后内部存留着乳化剂等易吸水物质,故需经过沥滤处理,以降低橡胶的吸水性并提高成膜性。随着沥滤次数的增加,低温硫化胶片在空气中的吸水增重率明显降低,但与生胶相比仍具有一定的吸水性。
参考文献
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高阻隔性 第4篇
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