■ 文/陳昌杰譯

吸氧樹脂OXY-CAPTTM的特性與用途

■ 文/陳昌杰譯

前言：近年來基于透明、輕盈、經(jīng)濟(jì)等原因，塑料薄膜、片材或者它們的成型品成為了以保存內(nèi)容物為目的的包裝材料的主流。人們對(duì)其中的所謂活性包裝的功能性包裝材料給以了關(guān)注，利用無機(jī)或有機(jī)物質(zhì)的氧化反應(yīng)的吸氧包裝，成了內(nèi)容物保質(zhì)技術(shù)的一個(gè)大的課題。包括三菱カス化學(xué)株式會(huì)社的各個(gè)公司對(duì)吸氧包裝進(jìn)行了討論，然而無機(jī)類的吸氧包裝具有不透明，且會(huì)使金屬探測(cè)儀的使用受到限制等諸多問題。有機(jī)吸氧包裝可以克服上述缺點(diǎn)，但有機(jī)吸氧劑又會(huì)遇到需要水分或光照活化吸氧樹脂或者吸氧以后由于氧化強(qiáng)度下降或者產(chǎn)出現(xiàn)分解產(chǎn)物溶出的問題。新型吸氧樹脂克服了上述種種缺陷，本文介紹了該新型吸氧劑的特性及用途。

1、OXY-CAPTTM樹脂的特征

如前所述，現(xiàn)有的吸氧樹脂由于氧化分解導(dǎo)致強(qiáng)度下降或者產(chǎn)生臭氣、分解產(chǎn)物溶出等問題，其原因在于氧化反應(yīng)導(dǎo)致樹脂的骨架斷裂，分子量下降，臭氣源于甲醛等物質(zhì)的產(chǎn)生。吸氧樹脂OXY-CAPTTM含有萘滿的骨架，該樹脂氧化如圖1所示,因?yàn)樵谘趸^程中樹脂的骨架保持不變，因此以前吸氧樹脂的問題得以改善。由于骨架含有聚酯、聚酰胺和聚烯烴等樹脂結(jié)構(gòu)的一部分，可呈現(xiàn)吸氧性。

圖1 OXY-CAPTTM樹脂的構(gòu)造及氧化機(jī)理

1-1吸氧功能

OXY-CAPTTM樹脂的吸氧的原理，是利用樹脂骨架的自動(dòng)氧化，通過添加過渡性金屬的鹽類，呈現(xiàn)出吸氧功能。圖2給出了OXY-CAPTTM樹脂薄膜在不同溫度、不同濕度保存1個(gè)月時(shí)的氧的吸收量。

圖2 OXY-CAPTTM樹脂的吸氧量

圖3 OXY-CAPTTM樹脂的阻氧性

圖3顯示了OXY-CAPTTM樹脂的阻氧性，它無論在那一溫度、那一濕度下都呈現(xiàn)出吸氧功能，可能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)使透氧率接近于零。

1-2 OXY-CAPTTM樹脂的特征

如圖4給出了OXY-CAPTTM樹脂吸氧后有機(jī)碳的溶出量，圖5給出了吸氧前后強(qiáng)度的變化。

圖4 吸氧后有機(jī)碳的溶出量

圖5 吸氧前后抗張強(qiáng)度的比較

如圖所示，與已有的吸氧樹脂相比，OXY-CAPTTM樹脂具有抑制分解物的產(chǎn)生及吸氧后強(qiáng)度維持不變的特點(diǎn)。另外看不到吸氧后樹脂產(chǎn)生的臭氣。

2、OXY-CAPTTM樹脂的用途

OXY-CAPTTM樹脂的吸氧不需要水分及光的激活，在高的和低的濕度下，均呈現(xiàn)出吸氧性；另外吸氧后，不產(chǎn)生溶出物，不產(chǎn)生臭氣，因此可能在飲料等高水分活性的食品容器、粉末調(diào)味品、咖啡、茶等低水分活性物品的食品容器、藥片藥劑等醫(yī)藥容器等方面應(yīng)用。圖6表示了OXY-CAPTTM樹脂使用于包裝材料的模式圖。當(dāng)使用OXY-CAPTTM樹脂層為多層結(jié)構(gòu)的中間層時(shí)，可以吸收從外部侵入的氧，防止氧侵入到容器的內(nèi)部的可能性。

圖6 OXY-CAPTTM樹脂的多層結(jié)構(gòu)

2-1 PET瓶用

PET容器廣泛用于飲料容器及食品容器，但因?yàn)橛行┪⒌难跬高^，容易氧化的酒類、茶、果汁長(zhǎng)期保存時(shí)，內(nèi)容物氧化劣化，出現(xiàn)風(fēng)味變差、顏色變差的問題。因此使用OXYCAPTTM樹脂作為PET多層容器的中間層，可捕捉從容器外部侵入的氧，防止它進(jìn)入容器的內(nèi)部。另外OXY-CAPTTM樹脂和PET的親和力強(qiáng)，不需要使用粘合劑，可以得到透明性好的容器，得到抗分層性優(yōu)良的容器。

圖7表示了使用OXY-CAPTTM樹脂的PET多層瓶的氧透過隨時(shí)間的變化。它表明通過OXY-CAPTTM樹脂的使用，捕捉氧而保護(hù)內(nèi)容物不致氧化。

圖7 PET多層容器的阻氧性

2-2聚烯烴多層容器用

聚烯烴多層容器因?yàn)閮r(jià)格便宜、機(jī)械性能優(yōu)良而得到廣泛的應(yīng)用。然而聚烯烴的阻氧性匱乏，在要求阻氧的應(yīng)用領(lǐng)域，需要與乙烯-乙烯醇（EVOH）那樣的高阻氧樹脂復(fù)合，因此OXY-CAPTTM樹脂摻入阻氧樹脂中、在阻氧層樹脂的內(nèi)側(cè)追加OXY-CAPTTM樹脂層，可進(jìn)一步提高對(duì)氧氣的阻隔性。圖8是在EVOH中摻入少量OXY-CAPTTM樹脂的聚烯烴多層包裝袋與一般的以EVOH為阻隔層的包裝袋的氧濃度變化的比較。OXY-CAPTTM樹脂的多層包裝袋，可防止氧的侵入，濃度沒有變化。

圖8 聚烯烴多層包裝袋袋內(nèi)氧濃度的變化

2-3 醫(yī)用多層容器用

圖9 多層藥水瓶的阻氧性

近年多個(gè)生物藥品的專利失效，轉(zhuǎn)移為通用要品的可能性變大，作為新型藥品包裝的差異化，將尋求替代玻璃的樹脂包裝容器，樹脂容器可能主要使用環(huán)烯聚合物COP。COP透明性、阻隔水蒸氣優(yōu)良，但缺乏阻氧性，對(duì)氧差的生物醫(yī)藥包裝，為此追求高阻氧性容器。

圖10 系多層藥水瓶的水蒸氣阻隔性

因此，期待通過OXY-CAPTTM樹脂作為中間層，賦予高阻氧性，抑制內(nèi)容物的氧化分解。圖9系多層藥水瓶的阻氧性，圖10系多層藥水瓶的水蒸氣阻隔性。通過OXY-CAPTTM樹脂作為中間層，氧氣的透過接近于零，，另外因其有與COP同等的水蒸氣阻隔性，可能得到接近于玻璃容器的保存性。3、結(jié)束語

OXY-CAPTTM樹脂的使用可抑制以前吸氧樹脂的臭氣、或者產(chǎn)生溶出物的問題，防止保存物中的內(nèi)容物的氧化劣化，提高內(nèi)容物的品質(zhì)，延長(zhǎng)貨架期，還可能進(jìn)一步應(yīng)用到醫(yī)用容器。但愿今后通過新型吸氧劑的開發(fā)，提供更高性能更高功能的包裝材料，進(jìn)一步豐富我們的生活。

原載包裝技術(shù)（日）平成26年3月號(hào)37～40頁