[科普中国]-阻气涂料

阻气涂料

包装时，用阻气涂料制作的包装材料能隔绝商品与空气（O2、CO2、水蒸气）的接触，保持一定的密闭环境，达到保护商品，延长保质期的目的。

氧气透过率是指在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时，单位时间内透过塑料薄膜等材料单位面积的氧气的体积，它是衡量阻气涂料阻隔性能好坏的关键技术指标，氧气透过率越低，说明其阻氧性能越好。一般来说，阻气涂料对氧气有较高阻隔性，对其他气体如二氧化碳、水蒸气等也都有较好的阻隔性1。

果蔬多糖类阻气涂料壳聚糖类壳聚糖膜具有防止果蔬失水，保持原色原味，抑制呼吸强度，降低它在贮藏过程中营养成分的损失，阻止微生物的侵染，减少腐烂率。张声辉等采用壳聚糖的衍生物并辅以其他助剂制成的阻气涂料，在10-25摄氏度下苹果和梨可以保鲜6个月，好果率99%；青椒和番茄等可保鲜2个月，商品率95%以上。Ahmed等人用壳聚糖涂膜处理草莓，置于3摄氏度的环境中，第21天腐败率仅为11%，对照组则高达52%。

纤维素类改性纤维素有良好的成膜性能，但对于气体的渗透阻隔性不佳。在国外的研究中，通常要加入脂肪酸、甘油、蛋白质以改善其性能。国内的庄荣玉用羧丙基甲基纤维素溶于乙醇，以聚乙烯乙二醇为增塑剂，对绿熟番茄涂膜后置于20摄氏度贮存结果：对照果13天已变红、皱缩，而经过处理的刚刚变为粉红、无皱缩，且硬度显著高于对照。不同浓度乙醇处理的无显著差异.

淀粉类淀粉膜是应用最广泛的农业原材料，价格便宜易得，可再生，性质易于掌握，有着广阔的应用前景。仇厚援等研究的木薯淀粉复合膜以海南盛产的木薯淀粉为主要成膜物质，辅以补强剂、增塑剂等。膜的热稳定性较差，冷稳定性较好。其水蒸气、CO2透过速率较小，对水蒸气、CO2有很好的阻隔作用。采用甲基纤维素补强剂可以很好地提高膜的抗拉强度和伸长率。木薯淀粉复合膜是一种机械性能较强、能适合不同食品体系的可食性保鲜膜。另外海藻酸钠膜可减少果实中活性氧的生成，降低膜脂过氧化程度，保持细胞膜的完整性，并使果实保持较低的酶活性，实验结果表明了海藻酸钠膜对红富士苹果有明显的保鲜效果。

果蔬蛋白质阻气涂料大豆蛋白膜王若兰以大豆分离蛋白为主要材料制成的膜有较强的疏水性和阻水性，在食品的保鲜过程中有一定的保水、防水作用。水溶性达到了70%以上，这将利于膜在人体内的分解消化和吸收，如需将膜除去时也非常容易。透光度说明了保鲜膜的透光透明程度，透明程度高，能保持被保鲜食品原有的色泽和外观，有利于食品的销售。大豆蛋白膜不但透光度大，而且表面平整光滑，有色泽，可赋予食品良好的外观。抗氧化性效果明显，保鲜效果良好2。

小麦蛋白膜用小麦蛋白质研制的可食用膜具有柔韧、牢固、阻氧性好的优点Contard等用95%的酒精和甘油处理麦筋蛋白，得到了柔韧、强度高又透明的膜。在此基础上改进，优化了设计工艺，使用交联剂，得到的膜氧气渗透性较低，膜的强度和伸展性比原来提高4-5倍。

玉米蛋白膜玉米醇溶蛋白溶于含水乙醇，所成的膜具有良好的阻氧性和阻湿性。田崇明用玉米米醇溶蛋白保鲜香蕉，筛选出效果较好的膜。

果蔬用果蜡果蜡是最先使用的果蔬阻气涂料，1930年在美国问世。我国在20世纪80年代未引进。用石蜡等疏水性物质配制涂料，涂在水果表面形成一层蜡状薄膜，起隔离、杀菌和防止水分蒸发的作用。我国商业化生产的主要有紫胶涂料、CFD型果蜡。

日本研发的阻气涂料2003年，日本开发了以乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)为基料的膜用阻气涂料材料，并计划全力推向食品包装材料用阻气涂料市场。目前，市场上已开始有样品向薄膜生产厂出售。这种材料系由无机填料均匀地分散于改性的EVOH树脂构成。除了与聚偏氯乙烯(PVDC)涂料膜有同样的阻氧性能外，这种涂料膜还具有优异的可印刷性能。近几年来，关于取代PVDC基涂膜的新阻气材料开发已成为研发的热门课题。目前，铝和硅沉析透明膜以及PVA涂膜等替代材料的需求都在增长。然而，这些材料在高湿度下功能被损坏时，会出现裂纹和降解等；另外，成本高也是一个问题。但是现在还有许多用户继续采用PVDC膜3。

日本开发成功了一种柔软、可耐1000℃高温的无机阻气性薄膜。通过将厚约1nm的粘土结晶精密地层压，实现了超过目前有机高分子材料的耐热性能和阻气性能。该薄膜可用于高温下使用的气体密封材料和固体电解质燃料电池隔膜。

科研人员将为提高工程塑料阻气性而少量添加的粘土结晶作为主材料，通过优化粘土材料、添加剂和制作工艺等，成功制成了无孔、厚度均匀的阻气薄膜。采用粘土结晶精密层压的技术，可制成柔软的半透明状阻气薄膜。因为粘土结晶非常薄，所以具有柔软性，另外还不吸收光。通过精密成形，能够做成可抑制光漫反射的半透明状。薄膜厚度与复印纸差不多。通过将薄膜重叠层压还可以制成更厚的薄膜。可加工的薄膜大小无限制。

采用同样的方法将粘土结晶覆盖到金属表面上，就可以制成保护膜。这种阻气薄膜在室温下，对氦气、氢气、氧气和氮气等无机气体的透过率均在测试极限值以下，远远超过了此前的工程塑料材料（尼龙6对氧气的透过率为18），与铝铂（氧气的透过率为0）性能相当。此外，在超过铝铂熔点660℃以上的高温下，性能也不会下降。利用该阻气薄膜的耐热性能，可将其用作汽车引擎外部的包装材料、化学器材的管道密封材料、火箭及喷气式飞机引擎外部的燃料密封材料和固体电解质燃料电池隔膜等。