用于化妝品的包裝材料，除去本身就具備良好阻隔性的玻璃、陶瓷和金屬材料以外，不論吹塑瓶還是注塑罐，不論軟管還是薄膜，都是由高分子材料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯—乙烯醇共聚物(EVOH)或者這些材料的物理或化學(xué)改性類材料組成，也就是我們常提的塑料。塑料的微觀結(jié)構(gòu)表明，塑料材料并不是“密不透風(fēng)”的，如下圖所示，在高倍電鏡下觀察PE和PP材料表面，能夠看到材料內(nèi)存在孔洞，足以使我們認(rèn)識(shí)到塑料材料本身就具有一定的滲透性。
那我們是否有必要去考慮化妝品包裝的阻隔性呢？答案是肯定的。實(shí)際上在食品包裝開(kāi)發(fā)時(shí)包裝的阻隔性和密封性一樣被重視，它對(duì)食品起到了保質(zhì)、保鮮、保風(fēng)味以及延長(zhǎng)貨架壽命的作用。但在化妝品包裝開(kāi)發(fā)時(shí)，往往在密封性被強(qiáng)調(diào)的同時(shí)忽視了包裝的阻隔性，這也是為什么在實(shí)際化妝品開(kāi)發(fā)中會(huì)遇到整體包裝密封性做的很好的膏霜或乳液類產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后打開(kāi)發(fā)現(xiàn)膏霜質(zhì)地變稠變厚，甚至根本不能被使用；還存在一些配方中含有易揮發(fā)的有機(jī)活性物，通過(guò)包裝材料慢慢滲透出去導(dǎo)致相應(yīng)活性成分的欠缺。所以化妝品包裝開(kāi)發(fā)時(shí)需要一樣考慮包裝的阻隔性功能，才能保證好的使用膚感，保存效果以及延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期。只有正確認(rèn)識(shí)材料的阻隔性定義和滲透機(jī)理，了解高分子材料的阻隔性的影響因素，才能在化妝品包裝開(kāi)發(fā)工作中按實(shí)際需求選擇阻隔性適宜的包裝材料，做到游刃有余。
一、材料阻隔定義
1. 材料的阻隔性是指特定的滲透物從材料一側(cè)滲透通過(guò)到達(dá)另一側(cè)（一般是由高濃度側(cè)滲透通過(guò)材料進(jìn)入低濃度側(cè)）的阻隔性能，常見(jiàn)的滲透物包括無(wú)機(jī)氣體、水蒸氣和有機(jī)物。按照這不同性質(zhì)的滲透物對(duì)應(yīng)的阻隔性稱為透氣性（透氧性、透氮性、透二氧化碳性等）、透濕性以及透有機(jī)物性。
2. 通常，我們說(shuō)材料阻隔性好就意味著這種材料應(yīng)該同時(shí)具有好的氣體阻隔性、水蒸氣阻隔性、有機(jī)物阻隔性，說(shuō)某種材料的阻隔性好應(yīng)該是針對(duì)特定滲透物而言阻隔性好。單一材料很難滿足對(duì)所有滲透物都具有好的阻隔性，比如具有很好的氣體阻隔性的材料實(shí)際上對(duì)水蒸氣和有機(jī)物的阻隔性未必會(huì)好，即使說(shuō)某種材料的氣體阻隔性好指的也是針對(duì)特定氣體有好的阻隔性，比如好的阻氧性或阻氮性；又比如常用的HDPE比PA的阻水性能好，但阻氣性能反卻低于PA；再比如EVOH在環(huán)境濕度很低時(shí)具有很高的氣體阻隔性，但隨著環(huán)境濕度的升高吸水后，其對(duì)無(wú)機(jī)氣體的阻隔性會(huì)明顯下降，相應(yīng)阻隔水蒸氣性能變差。所以在實(shí)際對(duì)供應(yīng)商提出化妝品包裝阻隔性要求的時(shí)候需要具體明確到對(duì)什么的阻隔性要求。根據(jù)滲透的方向還有阻隔滲入還是滲出的區(qū)分。
二、滲透機(jī)理
1. 材料對(duì)特定滲透物的高阻隔性表示材料對(duì)其的低滲透性，如低透氧率代表高阻氧性，低透濕率表示高阻水性。阻隔性可以說(shuō)是阻透性，了解滲透物在包裝材料中的滲透過(guò)程，可以幫助我們理解阻隔性的影響因素。
2. 整個(gè)滲透過(guò)程可以分為吸附、溶解、擴(kuò)散、解吸四個(gè)部分，氣體、水蒸氣或有機(jī)物從高濃度區(qū)進(jìn)入材料表面，通過(guò)在材料內(nèi)部的擴(kuò)散，又從低濃度區(qū)的另一表面解吸。假定密封的高含水量的化妝品處在低濕度的環(huán)境中，我們用這個(gè)模型模擬一下包裝容器內(nèi)水分損失的過(guò)程，如下圖2所示水蒸氣會(huì)接觸包裝容器內(nèi)壁，溶解到包裝層后，在材料內(nèi)沿著濃度梯度擴(kuò)散，最終解吸附擴(kuò)散到大氣中，如果外在溫度增加，會(huì)加速這種滲透過(guò)程。這也就能解釋之前提到的即使密封性已經(jīng)做到很好的化妝品還是會(huì)因?yàn)樗魵獾臐B出而導(dǎo)致產(chǎn)品變稠變厚影響消費(fèi)者使用。
3. 小分子滲透物透過(guò)聚合物主要是通過(guò)非晶區(qū)、結(jié)晶缺陷部分而實(shí)現(xiàn)的，材料的微裂紋、針孔、缺陷均會(huì)導(dǎo)致滲透性增加。從圖1我們可以在高倍鏡顯微鏡下看到明顯的材料缺陷。
三、高分子材料阻隔性的影響因素
1. 滲透物對(duì)包裝材料的滲透性取決于滲透物的種類（分子體積、形狀和極性）、高分子材料的結(jié)構(gòu)及性能以及滲透物與高分子材料的相互作用（極性相似相容）。實(shí)際滲透過(guò)程通常由這三個(gè)因素綜合影響，由于滲透物種類以及其于材料間的相互作用比較復(fù)雜，這里就先只分析高分子材料結(jié)構(gòu)及性能對(duì)包裝阻隔性的影響。
2. 包裝材料阻隔性的影響因素包括材料本身的鏈結(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度，鏈的取向與堆砌狀態(tài)，另外制成包裝工藝的不同也會(huì)對(duì)最終材料的阻隔性有影響。
高分子研究領(lǐng)域有文獻(xiàn)表明高分子材料要具備好的阻隔性本身必須具備以下結(jié)構(gòu)特性
1. 某種程度上的極性。例如分子鏈上有氟原子，羥基和酯基存在； 如下表1所示，分子鏈側(cè)基上帶有羥基的聚乙烯醇的阻氧性能要明顯優(yōu)于聚乙烯。
2.聚合物鏈具有較高的剛性，對(duì)于滲透物呈惰性；
3.由于分子的對(duì)稱性，有序性，結(jié)晶或取向使聚合物鏈具有緊密堆砌的能力；某種聚合物可以有不同程度的結(jié)晶。高結(jié)晶度可以帶來(lái)更好的阻隔性。下表2比較了聚烯烴在不同結(jié)晶度時(shí)對(duì)氣體的阻隔性差異。通常，較高結(jié)晶度具有較低的滲透性。
聚合物分子鏈的取向?qū)ζ渥韪粜杂泻艽笥绊懀瑹o(wú)定型聚合物，分子鏈取向可以降低10-15%的滲透。而對(duì)于結(jié)晶聚合物，可以觀察到減少超過(guò)50%的滲透。取向與瓶子的吹塑過(guò)程有著特殊的關(guān)系。因此靠控制吹塑過(guò)程中的取向來(lái)提高瓶子阻隔性能比在瓶子外面涂上阻隔性涂層要更有效，如PP、PS和PET材料取向后阻氧性較未取向有很大提高，伸長(zhǎng)率500%的PET比未取向前阻隔性增強(qiáng)近50%。
4.聚合物鏈和鏈之間存在鍵合力或吸引力；
5.高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度
綜合來(lái)說(shuō)，具有簡(jiǎn)單分子結(jié)構(gòu)的線性聚合物會(huì)具有規(guī)整的堆砌狀態(tài)和較高的阻隔能力，但主鏈骨架上因含有龐大測(cè)基而引起堆砌規(guī)整性變差，阻隔能力下降。
“不同的材料加工成型工藝對(duì)材料阻隔性也有影響，選擇具有不同特性的聚合物，采用合適的加工方法可以得到綜合性能優(yōu)良的阻隔材料。比如LLDPE, LDPE的阻隔性低于HDPE，在擠出單層管應(yīng)用時(shí)，可以將LLDPE、LDPE和HDPE物理共混制得具有一定阻隔性同時(shí)易熱封的軟管包裝；再比如EVOH是乙烯/乙烯醇的共聚物，是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性聚合物，集聚乙烯良好的加工性和聚乙烯醇極高的氣體阻隔性于一體，分子鏈中極性乙烯醇鏈段的存在，使得其對(duì)烴類等非極性溶劑也具有良好的阻隔性，非極性乙烯鏈段的存可以提高其對(duì)水等極性溶劑的阻隔性，但EVOH樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)中存在著羥基，EVOH樹(shù)脂具有親水性和吸濕性，吸附濕氣后，氣體的阻隔性能會(huì)受到影響，所以需要使用多層技術(shù)將如聚烯烴等強(qiáng)隔濕樹(shù)脂把EVOH樹(shù)脂層包裹起來(lái)，做成綜合阻隔性能優(yōu)異的復(fù)合材料。
四、阻隔性材料在化妝品包裝中的應(yīng)用
目前，阻隔性包裝材料在化妝品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用處于使用的增長(zhǎng)期，國(guó)內(nèi)常用的高阻隔性材料有鋁箔、聚乙烯醇(PVA)、乙烯—乙烯醇共聚物(EVOH)、尼龍(PA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。鋁箔、PVA、EVOH屬于高阻隔性材料，PA與PET的阻隔性相近，屬于中等阻隔性材料。
1.鋁塑復(fù)合軟管，其典型結(jié)構(gòu)為PE/PE+EAA/AL/PE+EAA/PE,由鋁箔、塑料薄膜經(jīng)過(guò)共擠復(fù)合制成片材后再制管，起阻隔作用的主要是鋁箔層，其阻隔性主要取決于鋁箔的針孔度，當(dāng)鋁箔厚度增加時(shí)阻隔性增強(qiáng)；
2.全塑阻隔復(fù)合軟管，其典型結(jié)構(gòu)為PE/PE/EVOH/PE/PE,全部由塑料組成,其阻隔層通常為EVOH或氧化物鍍層PET，隨著EVOH厚度的增加，阻隔性增強(qiáng)；
3.五層結(jié)構(gòu)塑料共擠軟管，其典型結(jié)構(gòu)為PE/MAH-PE/EVOH/MAH-PE/PE，由多種塑料在一起一次通過(guò)螺桿擠出成型制成片材，也是通過(guò)EVOH起到阻隔作用。
常見(jiàn)的阻隔性薄膜有共擠出類阻隔性薄膜、貼合類(干法復(fù)合類、無(wú)溶劑復(fù)合類、熱熔膠復(fù)合類、擠出復(fù)合類)阻隔性薄膜、蒸鍍類(真空鍍鋁、鍍氧化鋁、鍍氧化硅)阻隔性薄膜，分別由共擠出法、貼合復(fù)合法、涂布法以及蒸鍍法制成，這里對(duì)工藝就不詳細(xì)贅述，常用于化妝品薄膜的結(jié)構(gòu)有PET/AL/PE、PET/Al/CPP、PET/VMPET/PE、PET/EVOH/PE等三層復(fù)合袋以及PET/Al/PET/PE 、PET/PE/AL/PE/CPP等多層結(jié)構(gòu)，基本上也是選用鋁箔、EVOH以及鍍鋁PET作為阻隔層，實(shí)際應(yīng)用中可從阻隔性、熱封性、易撕性以及產(chǎn)品成本方面綜合考慮來(lái)選用合適的阻隔性薄膜結(jié)構(gòu)。
其阻隔性使用改性材料以及新工藝也有文獻(xiàn)報(bào)道，但對(duì)于作為化妝品的PET瓶目前如果不是遇到比較敏感的配方基本能滿足現(xiàn)有阻隔性需求。
需要注意的是對(duì)以上化妝品包裝的阻隔性主要是指對(duì)無(wú)機(jī)氣體以及水蒸氣的阻隔，如果針對(duì)配方中有一些易揮發(fā)的小分子有機(jī)物，需要以實(shí)際情況為主，因?yàn)橛绊懽柰傅囊蛩夭粌H僅是包裝材料本身，還跟小分子有機(jī)物本身的結(jié)構(gòu)、尺寸以及小分子有機(jī)物與高分子材料間的相互作用有關(guān)，需要了解化妝品配方中的這些易揮發(fā)的活性成分，再配合選擇幾種不同的阻隔性包裝做阻隔性測(cè)試，最終選擇出合適的包裝容器。
