爽滑剂论文关于爽滑剂在塑料螺纹盖中的应用现状论文范文参考资料

爽滑剂论文关于爽滑剂在塑料螺纹盖中的应用现状论文范文参考资料 张娟，赵允，钟锦标，刘兆祎，毛勇 （杭州娃哈哈集团有限公司，浙江杭州，310018） 摘要：本文简介了爽滑剂在聚烯烃类(PP/PE)塑料螺纹盖中的应用。重点就芥酸酰胺、油酸酰胺、有机硅等爽滑剂的应用现状等进行介绍。 关键词：芥酸酰胺；油酸酰胺；有机硅；塑料螺纹盖；应用 1前言 螺纹瓶盖是当今应用最为广泛的饮料包装形式，尤其是聚烯烃类(PP/PE)塑料螺纹盖以轻薄、适用性广等优势遍布饮料市场，带动了饮料业的快速发展。同时，塑料螺纹盖也被广泛的应用于调味品、化妆品、药品、酒类、干果糖果、食用油等产品的包装，用量数以百亿计。各企业通常从产品密封的角度考虑瓶盖的拧紧力矩而缺乏对消费者使用特征和要求的考虑，大量使用者不能方便开启或需要使大力才能开启螺纹瓶盖，尤多见于女性和儿童。因此，在保证产品密封质量的前提下，改善螺纹盖类产品的拧紧力矩，满足用户开启的需要，提高产品设计的人性化内涵，对于生产厂家来说非常重要。为改善塑料螺纹盖的开启和封盖性能，降低在线封盖的废次品率、方便消费者开启，除改进塑料螺纹盖盖型设计、优化封盖和瓶盖加工工艺外，一般采用添加爽滑剂的方式实现，目前主要应用于热灌类、含气类等PET饮料产品的塑料螺纹盖。 国内常见爽滑剂品种有酰胺类（油酸酰胺和芥酸酰胺）、皂类（硬脂酸钙等）和有机硅类（硅酮）。酰胺类爽滑剂应用广泛，油酸酰胺和芥酸酰胺这两种爽滑剂，价格适中，效果明显，添加量极少(0.05%0.3%)，无毒（被FDA认证），使用范围广，具有广泛的推广应用前景。限于提纯方法和原料，部分酰胺类爽滑剂存在异味隐患、易分解，且所生产的螺纹盖随存放时间延长，酰胺类爽滑剂逐渐析出至瓶盖表面，导致使用螺纹盖封盖的产品开启扭矩不受控，存在影响产品密封性能的隐患。有机硅类爽滑剂是液体状，具有封盖后的螺纹盖容易开启、开启扭矩随时间延长下降幅度小、气味低等特点，适用于如与食品、饮料等直接接触的包装领域，但是液体状添加使用不方便，且价格昂贵，国内无专业生产厂家，目前推广应用尚存在一定的难度。皂类产品虽然廉价，但效果不理想，且添加量大，在中、高档制品中基本不能使用。 国内在塑料螺纹盖的爽滑剂及母粒的品种、性能和数量等方面都远远落后于发达国家，每年需进口大量的塑料螺纹盖用爽滑剂、含有爽滑剂的聚烯烃等产品。随着消费者食品安全意识的提高，在塑料螺纹盖领域需开发或应用在兼顾密封性能的同时，扭矩可控、不易分解、且能与食品及饮料直接接触的爽滑剂。 2机理 爽滑剂可改善塑料螺纹盖的加工工艺性能，提高生产效率，显著提高产品的使用性能，降低包装材料表面的静、动摩擦因数。酰胺类和有机硅类爽滑剂在塑料螺纹盖中使用较为广泛，对塑料螺纹盖的加工、使用、保存均有一定的影响。在塑料螺纹盖成型过程中的，如不添加爽滑剂，在脱模时应力大导致瓶盖很容易出现拉伤白痕、脱模不良等。 关于塑料螺纹盖成型后的爽滑机理，共性为爽滑剂在盖表面聚积成均匀的薄涂层，使得表面光滑，降低摩擦系数，但不同爽滑剂在析出速度、耐分解、对开启扭矩的影响等方面有区别。酰胺类爽滑剂（主要为油酸酰胺和芥酸酰胺）为迁移型爽滑剂，有机硅类为无迁移型爽滑剂，后者具有非常高的分子量，分子量是前者的30倍到50倍。由于有机硅类爽滑剂的分子量较大，无法在聚合物基体中扩散，因而这类爽滑剂摩擦系数COF值的降低是通过在聚合物挤出过程中，爽滑剂到达树脂表面完成的，这类爽滑剂可以迅速还原COF值，而不会受到高贮藏温度或者高使用温度的影响。酰胺类爽滑剂在加工过程中均匀扩散在树脂中，随时间和温度的变化不断迁移到树脂表面降低摩擦系数。 在塑料螺纹盖使用过程中，爽滑剂可适当提高瓶盖密封角度，但用量过度导致螺纹盖密封性能不良。在塑料螺纹盖在保质期内，随放置时间延长，瓶盖和容器瓶口锁合力降低，鉴于酰胺类爽滑剂的迁移性可能导致使用螺纹盖封盖的产品的开启扭矩不受控，存在影响产品密封性能的隐患。 塑料螺纹盖的爽滑性能的效果一般通过开启扭矩的变化、封盖不良率、加工性能的变化等综合进行评定，同时兼顾气味对内容物的影响。 3塑料螺纹盖常用爽滑剂 3.1不饱和酰胺类爽滑剂 芥酸酰胺和油酸酰胺是不饱和酰胺类爽滑剂，是目前应用最广的两种爽滑剂。芥酸酰胺是芥酸最重要的衍生物和油脂精细化学品之一，通常由芥酸和氨在大约200和0.9MPa-1.OMPa压力下反应制得。芥酸只有从菜籽等芸苔属植物才能得到，主要成分为顺-13二十二碳烯酸酰胺，其超长碳链的结构赋予它特别优良的表面性能和耐高温特性，是高分子聚合物材料中性能优良的爽滑剂、防粘剂、润滑剂、脱模剂和抗静电剂。油酸酰胺，又称油酰胺，主要成分为顺-9十八碳烯酸酰胺，通常由油酸和氨在高温和特别高的反应压力下进行，而河北师范大学的李秀俞等改进了生产工艺，利用油酸和氨气为原料在常压下催化合成油酸酰胺衍生物。油酸是天然油脂中分布最广的脂肪酸成分，分为动物和植物。在塑料加工中可起到爽滑、润滑、脱模抗粘、抗结块、抗湿、抗静电、分散及增加制品表面光亮度等作用，与树脂有很好的相容性、无毒，不影响最终产品的透明性和物理性质，是一种理想的新型的高效塑料加工爽滑剂。 芥酸酰胺和油酸酰胺在加工厂必须以混合物或母粒的形式添加，以保证均一的爽滑效果。在熔融状态可 工业化芥酸酰胺和油酸酰胺提炼精度在95%以下，限于不饱和酰胺类爽滑剂的纯度及分解产物易存在异味，直接接触食品或饮料时，存在影响食品或饮料风味的隐患。如应用于酒瓶内塞时，用户反映酒产生异味，经分析是由于长期与酒接触的过程中，酒瓶内盖中的油酸酰胺易析出并可溶于乙醇中从而产生异味。目前国内外主要通过精炼和复配的方式改善酰胺类爽滑剂的气味。 可采用高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)等方法测定芥酸酰胺、油酸酰胺含量，如ASTM D 6953-xx及SN/T 1504. 2-xx用HPLC法测定线型低密度聚乙烯中抗氧剂和爽滑剂的含量，于文涛用气相色谱一质谱联用仪(Gc-Ms)直接测定芥酸酰胺，陈民助用红外光谱法测定芥酸酰胺含量。邵田华摸索出了用化学法测定脂肪酸酰胺含量的方法，但该法操作手续繁琐，且测定的是一类酰胺中氮的总量，不能测定混合物中某一种酰胺。总体上，红外光谱法定量分析含量时误差较大，一般用于定性分析。HPLC和GC-MS相对检测较为准确，也存在紫外检测器吸收弱、检测灵敏度低、浓度下限较高等问题。 不饱和酰胺类爽滑剂在国内外塑料螺纹盖材料中应用相对较为成熟，国内外聚烯烃塑料粒子和色母生产厂家均有相应聚烯烃类产品。如三星(SAMSUNG)、博禄化工(BOROUGE)、普立万(POLYONE)、巴塞尔(Lyondellbasell)等、中国石油、中国石化、禾大(Crodamide)等。 3.2有机硅类 有机硅（聚硅氧烷）自二十世纪四十年代问世以来，就以其独特的有机无机结构及优异的耐高低温性、耐候性、低表面张力、生理惰性和易于加工等性能广泛应用于电子、电器、交通、宇航、建筑、纺织、造纸、皮革、食品、医药、卫生等工业部门，是一种很有发展前途的新型“绿色材料”。“二十一世纪将是有机硅世纪”、“二十一世纪将是有机硅时代”已成为各国专家的共识。常用的聚硅氧烷主要有：聚二甲硅氧烷、环*硅氧烷、氨基硅氧烷等。 国外集中在有机硅类爽滑剂的研制开发方面作了很多工作，如：英国道康宁公司的聚合型有机硅化合物，不仅具有优良的爽滑性，而且析出少，不会产生普通爽滑剂由于迁移所带来的热封性能下降等弊病。有机硅类目前广泛应用于塑料加工，一般如用于改善材料加工性能的用量为0.2%1%。有机硅类一般为液体或半固体，在加工厂必须以混合物或母粒的形式添加，以保证均一的爽滑效果。 赵允等开发了一种塑料旋开盖用材料，该材料由聚烯烃树脂、抗氧剂、热稳定剂、硅酮类爽滑剂组成，可单独或与色母复配后使用，用于塑料螺纹盖的生产。其中基体树脂中各组分的配比以重量份数计，聚烯烃树脂：抗氧剂：热稳定剂：硅酮类爽滑剂为100:0.010.5: 0.050.5: 0.1N5；其中的聚烯烃树脂是熔融指数为120glOmin的高密度聚乙烯和120glOmin的聚丙烯；其中的抗氧剂为1010、1076、168单组分或复配物其中的热稳定剂为硬脂酸金属盐其中的硅酮类爽滑剂为分子量1万的聚二*硅氧烷，此材料所制的塑料螺纹盖与不饱和酰胺类、未加爽滑剂的盖相比，相同密封角度下24小时开启扭矩与不饱酰胺类相当，优于未加爽滑剂的盖。同时在60天后封盖和封盖60天后检测，添加硅酮爽滑剂的瓶盖开启扭矩与添加酰胺类爽滑剂的瓶盖开启扭矩基本相同。 有机硅类爽滑剂的开启扭矩随时间推移下降幅度较不饱和酰胺类爽滑剂生产的瓶盖小，且在常温下光照或氧气（含臭氧）作用下不易分解，光照7天后未分解，见下图。考虑螺纹盖生产过程中硅酮类爽滑剂迁移至瓶盖表面的合理速度，在实现螺纹盖良好开启性能的同时，规避了对食品及饮料风味的影响，以及规避了因开启扭矩过低，食品及饮料产品在仓储运输出现的密封失效风险。与原有采用不饱和酰胺类爽滑剂的瓶盖料相比，硅酮爽滑剂光照不易分解性好、抗氧化、气味低、扭矩稳定，但成本较高，且总体爽滑性能略差。 检测塑料螺纹盖中的硅酮含量，一般采用热重分析法检测，通过绘制样品的热重失重曲线、标定曲线中各失重台阶对应组分的含量，检测硅酮的实际含量。 3.3不饱和酰胺类爽滑剂 酰胺类爽滑剂中包含饱和酰胺类爽滑剂，主要为硬脂酸酰胺和山嵛酸酰胺。硬脂酸酰胺目前主要用于防水剂，山嵛酸酰胺及其衍生物用途广泛，主要应用于有表面性剂、塑料添加剂、食品添加剂、化妆品、医药品、油墨等。饱和酰胺类爽滑剂多用于聚乙烯热塑性树脂的润滑剂及脱模剂，目前国内应用尚处于开发初期。如单从防结块性能看，硬脂酸酰胺等饱和脂肪酸优越，但从兼顾爽滑性和防结块性来看，不饱和脂肪酸酰胺优越。 目前在塑料螺纹盖中一般为不饱和与饱和酰胺有效搭配，同时兼有爽滑和开口性，广泛用于各种吹塑薄膜以及色母粒的分散剂、增光、增亮、增艳等。 4结论 国内外在塑料螺纹盖用爽滑剂的应用方面取得了一定的进展，但仍存在很多问题，集中体现在：国内爽滑剂性能、纯度和气味等尚不能满足食品和饮料市场的需求，需大量进口国外产品；爽滑剂的开发、应用等研