2.2食品包装材料与容器(塑料包装材料与容器).doc

课题二食品包装材料与容器2（食品包装塑料材料及容器）上节回顾：1、纸类包装材料的包装性能2、纸及纸板的质量指标（纸病、定量等）3、包装用纸和纸板（牛皮纸、玻璃纸、瓦楞纸板）课题引入：塑料是一种高分子聚合物-树脂为基本成分，再加入一些用来改善其性能的各种添加剂制成的高分子有机材料。塑料用作包装材料是现代包装技术发展的重要标志，因其原材料来源丰富、成本低廉、性能优良，成为近40年来世界发展最快、用量巨大的包装材料。第一节 概述一、高分子聚合物塑料的基本知识(一)高分子聚合物的基本概念分子质量大（104106）、分子所含原子数多（几万几十万上百万）、分子长度长。链节：高分子聚合物大分子是由一些基本单元结构重复连接而成，这一单元结构成为链节。高分子聚合物具有一系列低分子化合物所不具有的特殊性能，如化学惰性、难溶、强韧性好等。 (二)高分子聚合物大分子间的结合及其聚集高分子聚合物内大分子之间是靠物理吸引力相互结合而构成物体，这一结合力称为次价键力。包括范德华力和氢键两种。高分子聚合物的大分子聚集态：无定型聚合物(非晶态结构)；结晶型聚合物高分子聚合物是否能结晶及结晶度大小对其性能有很大影响外力拉伸使高分子聚合物沿着拉伸方向定向排列而提高聚合物结晶度(三)高分子聚合物的物态及其相应性能高分子聚合物在不同温度下分别呈现为玻璃态、高弹态、黏流态。结晶体型高分子聚合物没有高弹态和黏流态受热后仍保持坚硬状态，当加热达到一定高温度时聚合物被分解破坏。二、塑料的组成和分类（一）塑料的组成1聚合物树脂由不饱和烃和它们的衍生物的低分子化合物（俗称单体）通过加成聚合反应或缩合聚合反应，变成结构上具有很多同样单元重复出现的高分子聚合物（Polymer），统称合成树脂。2添加剂增塑剂、稳定剂、填充剂、着色剂其它比较重要的常用添加剂有抗静电剂、润滑剂、阻燃剂、着色剂等（二）塑料的分类（按加热、冷却时呈现的性质不同）P441热塑性塑料2热固性塑料三、塑料的主要包装性能指标（一）主要保护性能指标1阻隔性与渗透性2机械力学性能3稳定性耐高温性和耐低温性（温度适应性）、耐化学性（化学稳定性）、耐老化性1阻隔性和透气性(1)透气度(Qg)和透气系数(Pg)透气度：单位cm3(m224h)，指一定厚度材料在一个大气压差条件下、1m2面积24小时内所透过的气体量(在标准状况下)。透气系数Pg：单位cm3cm(cm2scmHg)，指单位时间单位压差下透过单位面积和厚度材料的气体量。（2）透湿度Qv和透湿系数透湿度：单位g(m224h)，指一定厚度材料在一个大气压差条件下、1m2面积24小时内所透过的水蒸气的克数。透湿系数：单位gcm(cm3scmHg)，指单位时间单位压差下透过单位面积和厚度材料的水蒸气重量。（3）透水度Qw和透水系数透水度：单位g(m224h)，指1 m2材料在24小时内所透过的水分重量。透水系数：单位gcm(cm2s0.1MPa)，指单位时间单位压差下透过单位面积和厚度材料的水分的质量。（4）透光度(T)透光度：透过材料的光通量和射到材料表面的光通量的比值。2.机械力学性能指外力作用下材料表现出抵抗外力作用而不发生变形和破坏的性能(1)硬度(2)抗张、抗压、抗弯强度(3)爆破强度(4)撕裂强度(5)戳刺强度3.稳定性指材料抵抗环境因素(温度、介质、光等)的影响而保持其原有性能的能力(1)耐高低温性能(2)耐化学性(3)耐老化性（二）卫生安全性指标食品用塑料包装材料的卫生安全性非常重要，主要包括：无毒性、耐腐蚀性、防有害物质渗透性、防生物侵入性等。1无毒2.抗生物侵入性侵害率：指用一定厚度某材料制成的容器内装食品后密封，在存放环境中存放至被昆虫侵入包装时所经过的平均周数。入侵率：指用一定厚度某材料制成的容器装入食品后密封，在存放环境中存放时每周侵入包装的昆虫的个数。（三）加工工艺性能指标1包装制品成型加工工艺性及指标。表示其成型工艺性好坏的指标。2包装操作加工工艺性及指标。表示塑料包装材料对食品包装各工艺过程的操作，特别是机械化、自动化操作的适应能力。3印刷适应性。第二节 食品包装常用的塑料树脂一、聚乙烯（PE）1PE的包装性能阻隔性：阻水阻湿性好，但有一定的透气性；化学稳定性：具有良好化学稳定性，常温下与一般酸碱不起作用，但耐油性稍差；机械力学性能：有一定的机械抗拉和抗撕裂强度，柔韧性好；温度适应性：耐低温性好，但耐高温性能差；加工性：易加工成型，热封性好，但印刷性能较差；卫生安全性：卫生安全性好。2聚乙烯的品种和性能特点（1）LDPE阻隔性差，机械强度低，但延伸性、抗撕裂性和耐冲击性好，透明度较高，加工性和热封性好，柔软性好，耐低温。（2）HDPE具有较高的机械强度、硬度和优良的耐热性能（100长期使用）。其耐溶剂性、阻气、阻湿性均优于LDPE。但柔韧性、透明性、热成型加工性能有所下降。（3）LLDPE具有比LDPE优的强度性能，抗拉强度提高了50%，而柔韧性比HDPE好，加工性能也较好。二、聚丙烯（PP）大分子侧基CH3。无极性，但在主链上的分布将影响分子的结 晶性。密度为0.900.919cm3。是目前最轻的食品包装用塑料材料。PP的主要包装特性：阻隔性：阻隔性由于PE，但仍然较差 ；化学稳定性：化学稳定性优良，在一定的温度范围内对酸碱盐及许多溶剂等有稳定性 ；机械力学性能：机械性能较好，具有强度、硬度和刚性均高于PE ；温度适应性：耐热性好，但耐低温性较差 ；加工性：透明度高，光泽度好，成型加工性能良好，热封性较好，但比PE差，印刷性差；卫生安全性：卫生安全，符合食品包装要求 。三、聚苯乙烯（PS）大分子主链上带有苯环侧基，结构不规整、不易结晶，柔顺性很低，因此，PS是线型、无定型、弱极性高分子化合物。PS的透明度高，有很好的光泽。质地坚硬，脆性大，耐冲击性差。成型加工性好，易着色和表面印刷，无毒、无味，卫生安全性好，可用于食品包装，但PS树脂中残留单体苯乙烯等物质有低毒，单体残留量应在1%以下。四 K-树脂五 聚氯乙烯（PVC）PVC的透明度高，对氧气的阻隔性好；机械性能较好，化学稳定性好，着色性、印刷性也较好。应用非常广泛。PVC存在着卫生安全性问题，限制了其在食品包装上的应用。 聚偏二氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚酯等。六、可降解塑料1生物可降解塑料生物可降解塑料指能够为微生物分解的塑料，分解的产物为CO2、H2O或一些低分子化合物。2光降解塑料光降解塑料指光照作用下能降解的塑料，是利用太阳光（紫外线）的能量使聚合物的键断裂而裂解的方法。第三节软塑包装材料一 常用食品包装塑料薄膜一）普通塑料薄膜普通塑料薄膜是未经拉伸处理的一类薄膜，其包装性能主要取决于树脂的品种。LDPE膜P47HDPE膜CPP膜PVC膜二）定向拉伸薄膜（Stretched film）将普通塑料薄膜在软化温度至熔融温度之间的某一温度条件下，沿某一方向拉伸至原长度的几倍，然后在拉紧的状态下，在高于其拉伸温度低于熔融温度的某一合适温度保持几秒钟，最后急速冷却至室温，即经热定型处理制得定向拉伸薄膜。三）热收缩薄膜（Shrink film）未经热处理定型的定向拉伸薄膜称为热收缩薄膜。拉伸薄膜聚合物大分子定向分布状态是不稳定的，在高于拉伸温度和低于熔点温度的条件下，分子热运动使大分子从定向分布状态又恢复到拉伸前的无规则状态，使拉伸薄膜沿拉伸方向收缩还原，这类薄膜称为热收缩薄膜。四）弹性（拉伸）薄膜二 复合软包装材料复合软包装材料是指由两层或两层以上不同品种可挠性材料，通过一定技术组合而成的“结构化”多层材料用于食品包装的复合材料结构要求:内层：无毒、无味、耐油、化学稳定性好，具有热封性能或粘合性。外层：具有光学性能好，印刷性好，耐磨耐热，具有强度和刚性。中间层：具有高阻隔性（气、潮、光）。高温蒸煮袋用复合膜高温蒸煮袋：有特殊耐高温要求的复合包装材料。按其杀菌时使用的温度可分为：高温蒸煮袋(121杀菌：30min)和超高温蒸煮袋(135杀菌：30min)按其结构来分有透明袋和不透明袋两种：制作高温蒸煮袋的复合薄膜有透明和不透明两种。三 高阻隔性薄膜1EVOH薄膜2硅氧化物涂复薄膜3K涂沫4镀铝膜第四节 塑料包装容器及制品(不讲)第五节 塑料包装材料的安全性用于包装的大多数树脂是无毒的，但它们的单体分子却大多有毒，且有的毒性相当大，有明确的致畸致癌作用，当塑料树脂中残留有单体分子时，用于食品包装即构成了卫生安全问题。氯乙烯（VCM）美国食品药物管理局指出，不是聚氯乙烯(PVC) 本身，而是残存于PVC 中的VCM在经口摄取后有致癌的可能, 因而禁止PVC 制品作为食品包装材料。苯乙烯聚苯乙烯树脂中苯乙烯单体对肝细胞有破坏作用。主要通过呼吸道吸收，通过肝脏代谢。苯乙烯属于低毒类物质1.增塑剂的卫生安全性塑料添加剂一般都存在着卫生安全方面的问题，选用无毒或低毒的添加剂是塑料能否作为食品包装的关键。2.稳定剂的卫生安全性稳定剂的作用大多是排除降解过程中的化学原理，因此用于各种聚合物的稳定剂不完全相同，按所发挥的作用不同大体可分为热稳定剂、光稳定剂等。稳定剂一般具有一定的毒性，用于食品包装应选用无毒或低毒的品种。铅、钡、铬和有机锡等化合物毒性较大；常用钙、锌、锂的脂肪酸盐类作热稳定剂。 3.充填剂的卫生安全性填充剂一般都是粉末状的物质，而且对聚合物都呈惰性。配制塑料时加入填充剂的目的是改善塑料的成型加工性能，赋予塑料新的性能和降低成本。常用的充填剂有：碳酸钙、陶土、滑石粉、硫酸钙等 。 4.着色剂和油墨的卫生安全性着色剂：大部分着色剂都有不同程度的毒性，有的还有强致癌性 。 油墨：多为聚酰胺类，也有苯胺类和醇溶性酚醛油墨 。 聚酰胺本