塑料農藥包裝的選材要點

　　我國是傳統的農業大國，作為除蟲害保豐收的重要利器，農藥是現代化農業生產不可或缺的組成部分。據了解，現有農藥制劑6000餘種，其中液劑型農藥佔了一半以上。隨著蟲害形式的不斷變化，農藥逐漸昇級換代，也帶動了的發展變革。

一、液劑型農藥簡介及包裝現狀

　　液劑型農藥由原藥、助劑以及各種溶劑構成，溶劑的作用是用來溶解另一種物質體，以改變另一種物質的物理性質或懸浮另一種物質，二者不發生化學變化。水、液氨、液態金屬溶劑皆為無機溶劑，而由碳氫化合物或碳氫化合物的衍生物組成的溶劑為有機溶劑。通常，液劑型農藥分為水劑型、懸浮液型和乳油型三類。其中水劑型和懸浮液劑農藥都采用水等無機溶劑，相對安全；乳油型農藥多采用二甲苯、甲苯、C9芳香烴、甲醇、乙醇、正丁醇、丙酮等有機溶劑，因此這類農藥高毒、強腐蝕性、強滲透性液體。

　　基於上述農藥的種種特性，隨著包裝技術的不斷提昇，農藥包裝材料和形式發生了數次變革：過去，玻璃瓶是農藥包裝的主要形式，其技術成熟、化學穩定性高、價格低廉、阻隔性好，以及不易滲漏等多種優勢使其長期佔據著農藥包裝的主導地位。但是，玻璃材質易碎的特點常在農藥生產、儲運和使用過程中發生事故，不僅會引起經濟損失，更有可能導致中毒事件以及局部土地、生物的污染。另外，玻璃自重較大，面對當前物流運輸成本飛速上漲的現狀，無疑增加了銷售成本。所以，找尋一種能取長補短的更為完善的包裝形式顯得尤為重要。

　　20世紀90年代，在原化工部提出的“以塑代玻”的號召下，塑料容器逐漸進入農藥領域，開始了由單層向多層，由單一性向高阻隔性的發展之路。目前，應用於液劑型農藥包裝的單層塑料瓶主要有PE瓶、PET瓶及HDPE瓶等，由於材質單一，其在阻隔氧氣、水蒸氣滲透和農藥揮發方面的作用明顯不足，難以實現農藥較長時間的貯存。隨著包裝要求的提昇，具有高阻隔性的農藥塑料容器步入歷史舞臺。所謂阻隔塑料瓶，是指借助某種特殊工藝，如噴涂、復合、共混等類似方法，使制得的塑料瓶具有優異的阻隔氧氣、水蒸氣和有機氣體的作用，同時兼有質輕、多變、堅固等優良性能，例如當前使用最多的氟化阻隔瓶、共混多層阻隔瓶和共擠多層阻隔瓶。

二、如何選擇合理性能的農藥包裝

　　上述介紹可以發現，如今農藥包裝林林總總，形式多樣。阻隔瓶，顧名思義，其最大的優勢就在於其優異的阻隔性，但相應成本也較高，而單層瓶雖阻隔性較差，但勝在工藝簡單，成本低廉。對於農藥生產企業來說，若盲目追求高阻隔性，忽略產品實際需求，則會造成成本脫離控制的局面。對此，一方面應根據農藥的具體特性、貯存要求、預算等選擇合理阻隔性的包裝材料，另一方面要根據GB 3796-2006《農藥包裝通則》的要求，對包裝容器的堆碼、氣密和液壓三項性能進行質量檢測，以保證包裝容器的安全使用。

（一）阻隔性

　　首先，籠統的說，阻隔性指的是包裝材料阻隔氧氣、有機氣體和水蒸氣滲透的性能。滲透，是單分子擴散過程，當包裝材料與一側濃度高、另一側濃度低的滲透物質接觸時，在高濃度測，滲透物質首先溶解於包裝材料，然後在材料中向低濃度一側擴散，最後在低濃度一側逸出。根據滲透機理，筆者利用OX2/230氧氣透過率測試系統、W3/330水蒸氣透過率測試系統和OR2/410有機氣體透過率測試系統對多種同規格的農藥塑料瓶進行了氧氣、水蒸氣和有機氣體透過率測試，結果見表1。

表1. 各材質包裝容器的氧氣、水蒸氣和有機氣體透過率測試結果

　　通過氧氣、水蒸氣和有機氣體透過率的測試數據顯示，4#和5#兩種多層塑料瓶的阻隔性顯著優於1~3#單層塑料瓶，這是由於添加了高阻隔性材料PA和EVOH的緣故。之所以會出現不同材料對同一氣體的透過率差異的現象，是由於以下四種原因：

　　1、分子的極性。任何物質的分子都分為極性分子和非極性分子。極性分子的相互引力大，內聚能密度高，因而擴散系數低，阻隔性好。本次試驗中，PET、PA、EVOH均為極性分子的物質，因此對於測試氣體的阻隔性優於其他兩種測試材料。

　　2、分子的聚集態結構。分子的聚集態結構包含三個方面：（1）結晶度。材料的結晶度高，分子鏈排列越緊密，氣體擴散需要更多的能量，擴散塑料低，阻隔性好；（2）密度。同結晶度相似，材料的密度越高阻隔性越好；（3）取向度。通過改變材料的拉伸取向可顯著降低氣體透過率，特別對結晶材料，取向可使晶體按一定方向重新排列起來，還可以促進結晶，使得滲透劑分子需經過更為曲折的路徑纔能透過包裝材料。

　　3、濕敏度和溫度。有些材料含有羥基— OH、酰胺基— CNH —等，對水敏感，當水分子滲入，形成氫鍵，使高聚物膨脹、松弛，使透氣性增加，例如PA和EVOH，二者在濕度較大的環境都會對氣體阻隔性產生影響，但PA的影響程度較少，而EVOH的氣體阻隔性則會大幅下降。另外，氣體在塑料材料中的透過率隨溫度昇高而增加。這是因為，隨著環境溫度的昇高，影響塑料薄膜阻隔性的因素都會有相應變化：分子鍵的剛性下降，內聚度下降，自由體積增大，易於氣體分子的滲透。環境溫度的昇高還會使經過拉伸取向的聚合物分子鏈間的取向能降低，這些變化使薄膜的氣體透過率隨著環境溫度的昇高而加大。

　　4、溶解度參數。對於材料的有機氣體透過率而言，除了受到上述因素的影響外，還與包裝材料與有機氣體的溶解度有關。根據“相似相溶”的原理，若有機溶劑氣體的小分子與材料的溶解度參數相近，那麼二者易相溶，高溫情況下更甚。反之，包裝材料則會對該有機氣體表現出很好的阻隔性。表2列出了部分塑料包裝材料和有機氣體的溶解度，以供參考。

表2. 部分塑料和有機溶劑的溶解度

　　根據上述分析，PE、PET、HDPE三種材料的氧氣透過性、水蒸氣透過性以及有機氣體二甲苯的透過性不理想，而與大部分的有機溶劑的溶解度相近，易溶於有機溶劑。因此，相關農藥企業對於貯藏期短，阻隔性要求低的農藥可選則這三種包裝材料，以節省成本。但應特別注意的是，僅可用來灌裝水劑型和懸浮液型農藥，不能用於乳油型農藥，防止其含有的有機溶劑分子透過塑料瓶分子間隙逃逸出去。而對於那些阻隔性要求較高的農藥，可以選擇含PA和EVOH層的多層阻隔塑料容器，一般三層或五層共擠或復合瓶即可，如PA或EVOH/膠粘劑/HDPE (裡層至外層，下同)。由於PA或EVOH不耐酸類和醇類溶劑，對於這樣的農藥且阻隔性要求較高時，可選擇五層共擠塑料瓶，如HDPE/膠黏劑/PA或EVOH/膠黏劑/ HDPE。

（二）容器關鍵性能檢測

　　當選定合適材質的包裝容器後，需要對其關鍵性能——主要是堆碼和氣密兩個基礎項目，進行質量檢測，以確保容器在堆碼時具有足夠的密封性和耐壓強度來保護內容物安全。GB 3796-2006《農藥包裝通則》對這兩方面性能做了要求。下面，筆者簡單介紹一下這兩個項目的檢測方法。

　　堆碼試驗：將農藥裝入試驗容器中，按發貨時的正常封裝程序對包裝件進行封裝。將試驗樣品置於水平平面上，使大於或等於3米的加載用包裝件組居中置於試驗容器的頂面。載荷應在40℃的環境下保持28天，之後去除載荷，對試驗容器進行檢查。若無損，則滿足標准要求。

　　氣密試驗：將裝有進氣孔密閉器與試驗容器安裝於一體，任意放置。對試驗容器充氣至一定氣壓後，將試驗容器完全浸沒在水槽中5分鍾，若有成串氣泡產生，則說明試驗容器有泄漏的地方，反之則氣密性較佳。根據GB3796-2006《農藥包裝通則》的要求，一般農藥容器的充氣壓力應大於等於20kPa，但對於危險品的一類的農藥應大於等於30kPa。

三、結語

　　如今，現代化農業生產要求安全、環保、高效的使用農藥，這就要求農藥的包裝材料和包裝技術不斷的改進。由於塑料材質在性能、質量、工藝、使用方面具有其他材料無法比擬的優點，將來會得到大規模的推廣。由於不同的塑料材料性質不同，根據農藥的特性和銷售需求，農藥包裝不僅應選擇合適阻隔性的包裝材料，且應具有足夠的密封性和耐壓強度，如此纔能實現塑料容器在農藥領域的全面應用。