第三章 食品包装用塑料材料及其包装容器

第三章食品包装用塑料材料及其包装容器

塑料是一种以高分子聚合物-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，成为近四十年来世界上发展最快的包装新材料。它用于食品包装表现出的优越恃性是：

（1）重量轻，比重是铝的30%〜50%,方便运输、销售，也便于携带使用。

（2）化学稳定性好，耐一般酸、碱、盐及油脂的腐蚀。

（3）包装制品的成型加二性好，可加工成薄膜、片材、丝、带、编织物及各种形状容器，适应

各种物态的食品包装及其他各种包装的需要。

（4）透明，易着色、印刷，且色泽鲜艳、光亮、美观，装饰效果好。

（5）有一定的阻透性，在一定的温度下，有良好的封合性，对食品有很好的保护作用。

（6）易于与其他材料复合，构成比单质材料包装性能更好的复合材料。

（7）大多数塑料材料可达到食品对包装的卫生安全性要求。

（8）能适应各种包装操作。

塑料包装材料的广泛使用是现代包装技术发展和进步的一个标志。随着现代科学技术和生产工

艺技术的不断提高，以及塑料品种日渐增多，促进了复合材料的产生及包装上的应用。这些新材料

的发展及其在食品包装上的使用，使食品包装面貌发生巨大的改观。精美的印刷、装潢、精致的容

器造型、新颖的包装形式层出不穷，这一切不仅提高了包装对食品的保护效果，而且对消费者产生

异常的感染力和诱惑力，大大地促进了食品工业的发展及销售方式的变革。

塑料用于食品包装存在的缺点是：易带静电，因此易造成包装表面的污染和某些操作上的困难,

某些塑料存在有毒物质的污染。此外，包装废弃物的回收和处理目前还存在着较大的问题。

塑料是以高分子聚合物为主要原料，再加入各种助剂而组成的材料它的品种很多，性能各异，

甚至差异很大。塑料的性能除了部分地受助剂种类和加入量的影响外，很大程度上取决于它的化学

组成、分子量大小、大分子的形态及分子聚集状态。此外，塑料的性能还受加工方法和加工质量的

影响。

第一节塑料的基本概念、组成及主要包装性能

一、高分子聚合物塑料的基本概念

（-）高分子聚合物的基本概念

高分子聚合物是一类分子量通常在10,〜10"以上的物质，分子量大，其分子所含原子数通常达

几万、几十万，甚至高达几百万个，分子长度达IO?〜10'nm或更长。由于高分子聚合物由巨大的分

子组成，且大分子又有特殊的结构，使高分子聚台物具有一系列低分子化合物所不可能有的特殊性

能，如化学惰性、难溶、强韧性好等。

高分子聚合物的分子量虽然很大，但它们的化学组成并不复杂，通常由C、H、0、N等构成。它

们往往是由一种或几种简单的低分子化合物分子(也称单体)，以某种形式重复连接而成。如聚乙烯

是由若干乙烯分子组成，其组成可用下式表示：

n-CH=—CH2——H-CH=—...CH2一N,简写为［(U—CU］

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的，这一单元结构称链节，如聚乙烯

分子的链节是［CH?—CHJ。大分子中链节重复的数目为“聚合度”(即上式中的n。显然，大分子的

分子量及分子链的长度与聚合度有关：

M—m-n

式中：M——高分子聚合物的分子量；

m、一一高分子聚台物链节分子量：

n、----大分子的聚合度。

同一种高分子聚合物中，各大分子所含链节的数目是不同的，即聚合度不同。因此，某种高分

子聚合物的聚合度和分子量是指其平均聚合度和平均分子量。

高分子聚合物人工合成方法有两种，即加成聚合反应和缩合聚合反应。目前使用的高分子聚合

物中有80%是由加聚反应而获得的，它是由一种或几种单体聚合而成高分子聚合物。缩聚聚合物是

由含有两种或两种以上官能团的一种或两种单体聚合而成，同时有低分子化合物副产品生成，由一

种单体构成高分子聚合物称均聚物。由几种单体构成的聚合物则称共聚物。

(二)高分子聚合物大分子的结构及构象

组成高分子聚合物的大分子是由若干原子在共价键作用下连接而成的。形成大分子的共价键力

称为主价力，是强键力，所以大分子内原子间结合力较强。

高分子聚合物长链分子按其几何形状可分为两种，即线型大分子和体型大分子，如图3T(a)

所示为直链线型大分子。是由许多链节联成一个长链，其分子直径与长度比达1:1000以上。这样长

而细的结构，如果没有外力拉伸，是不可能成直线状的，它通常是卷曲成不规则的团状；有的线型

大分子带有一些支链，这种大分子称线型支链大分子，其分子形态如图3T(b)所示。体型结构大

分子的结构特点是：大分子链之间以强的化学键相互交联，形成立体的网状结构，如图3-1(c)所

示。

(a)直链线型大分子(b)线型支链大分子(c)体型结构大分子

图3-1高分子聚合物大分子结构形态示意图

高分子聚合物大分子的结构形态决定了它具有的特性。具有线型结构的高分了聚合物有较好的

弹性和塑性，在某些溶剂中可能溶胀或溶解，温度升高时会软化甚至流动等性能。具有体型结构的

高分子聚合物主要特点是脆性大，刚硬等。大多数高分子聚合物表现有很好的柔韧性，这是由于大

分子特殊构象所决定的，这也是高分子聚合物与低分子化合物的另一重要区别，高分子聚合物大分

子链中的单键可以绕着它邻近的键按一定键角作旋转运动，如图3-2所示。单键内旋转运动是一种

热运动，运动速度很高，使细长大分子曲卷团状瞬息不断变化，时而卷曲收缩，时而舒张（如图3-3）,

形成大分子不同的异构体一构象。大分子构象的瞬息变化使大分子具有很好的柔顺性，也决定了高

分子聚合物在宏观表现出良好的柔韧性能和弹性。

（a）收缩（b）舒张

3-2单健内旋转示意图图3-3大分子构象模型

高分子聚合物大分子的柔顺性受很多因素影响。不同化学组成和分子结构的大分子其柔顺性必

定不同。如：分子链越长，则柔顺性越好。分子主链由单键组成，或有个别双键时，有利于键内旋

转运动，所以柔顺性变好。主链中含有芳杂环，主链上带有较多支链，或带有较大侧基，或侧基有

极性时，都将增大单键运动的阻力，使大分子柔顺性变差。此外大分子侧基分布越不规整也将越影

响其柔顺性，使柔顺性降低。大分子单键运动是热运动，所以其柔顺性受温度的影响。温度升高，

分子内旋转运动加剧，使聚合物柔韧性更好；温度降低，热运动受抑制，当温度低到一定程度时，

分子内旋转运动被“冻结”，大分子失去柔顺性，从而使高分子聚合物表现出刚硬而脆。

（三）高分子聚合物大分子间的结合及其聚集态

高分子聚合物内若干大分子是靠物理吸引力相互结合构成物体，这一结合力称次价键，次价键

力包括范德华力和氢键两种。

大分子间次价键力的大小取决于分子的极性，所以大分子的化学组成不同，其次价键力大小不

同，其中氢键力比范德华力大，而且具有很强的方向性和饱和性。

大分子问次价键力与其主价键力相比很小，只相当于主价键力的1〜10%左右。但由于大分子

链很长，每个链节对外都产生吸引力作用，所以大分子之间吸引力总和远远超过主价键力。而且聚

合度越大，分子间结合力越大，分子间相互结合得越紧密。因此高分子聚合物具有比低分子化合物

高得多的强度和化学稳定性等特殊性能。

高分子聚合物的性能还与大分子聚集态结构有关。大分子聚集态按分子排列是否有序而分为两

类：一类是大分子在空间以杂乱无序的形式聚集构成聚合物称无定型聚合物，另一类是大分子有规

则地排列聚集构成聚合物，称结晶型聚合物。结晶型聚合物内

的大分子并非全都规则排列，其中分子排列规则的区域称晶区,

如图3-4所示。晶区与聚合物总体重量百分比为聚合物的结晶

度。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。例如：结晶比不结晶、结晶度大比结晶度小的聚合物将具

有更高的强度、硬度、熔点、化学稳定性、阻透性等性能，而

弹性、塑性和冲击强度则相应降低。

图3-4高分子聚合物晶区示意图

高分子聚合物的结晶性和结晶度与大分子的结构和分子间引力等因素有关。大分子结构简单、

规整，没有大的支链、侧基、交联时易结晶。如图3-5所示，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，工程实践中常采用机械拉伸方法来提高塑料制品的相关使用性能。

拉伸前

起取向

图3-5拉伸使高分子聚合物定向排列示意图

(四)高分子聚合物的物态及其相应性能

高分了•聚合物在不同的温度下分别呈现为玻璃态、高弹态、黏流态，各种物态状况分别具有一

定的特性。高分子聚合物的物态及其特性与温度的关系由温度一一形变曲线表示。

1、线型无定型高分子聚合物的温度一一形变曲线

在恒定应力下，线型无定型高分子聚合物物的温度形变曲线如

图3-6所示，呈现如下三种物态：

(1)玻璃态它是聚合物作为塑料时的作用状态，即当温度低于

玻璃化温度「时，高分子聚合物物形变小，而且随外力的消失而消

失，呈现刚硬的固体状态。

(2)高弹态当温度高于。时，大分子的热运动加剧，使高分子

聚合物变成具有极高弹性的物体，弹性变形可达原长的5〜10倍。物温度一一形变曲线

(3)黏流态高分子聚合物温度达到，以上时，分子动能增加到大分子之间相互可以滑动的状态

而使高分子聚合物变成可流动的黏稠液体，称黏流态，是聚合物成型加工的物态。’【；：黏流温度；

聚合物黏流态维持到L温度，当温度超过Td时，大分子被破坏而导致高分子聚合物物分解，因此，

T」是聚合物物的分解温度。高分子聚合物没有气态。

2、线型结晶高分子聚合物的温度一一形变曲线

图3-7为线型结晶型高分子聚合物的温度一一形变曲线，它显

示这类高分子聚合物只有两种物态即结晶态和黏流态。

在T”以下：呈现刚硬性，称为结晶态，是聚合物的使用状态。

在L以上：分子热运动加剧，大分子不能保持有序排列结构，晶区图3-7线型结晶型高分子

消失而呈现出可流变的黏流形态。聚合物温度一一形变曲线

T”温度：这类高分子聚合物的熔点。这类高分子聚合物成型加工时必须加热到其熔点以上。

3、体型高分子聚合物的物态

因大分子交联使大分子被束缚而不能发生相互滑动，因此没有高弹态和黏流态。这类聚合物受

热后仍保持坚硬状态，当加热达到一定高温时聚合物被分解破坏。

二、塑料的组成和分类

塑料(Plastic)：是以高分子聚合物为主要原料，再加入各种助剂而组成的材料，品种很多、

性能各异，其包装性能主要取决于它的化学组成，分子量大小，大分子的形态及分子聚集状态，如

外观受添加剂及其加入量、加工方法和加工质量的影响。

(一)塑料的组成

1、聚合物树脂：

塑料中聚合物树脂占40%〜100乐性能主要取决于树脂的种类、性质及在塑料中所占的比例，

各类添加剂也能改变塑料的性质，但所用树脂种类是决定塑料性能和用途的根本因素。目前生产上

常用树脂有两大类：

加聚树脂：聚乙烯、聚炳烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯等。

缩聚树脂：如酚醛、环氧、叁基酸脂等。

2^常用添加剂(additive)

常用添加剂有增塑剂、稳定剂、填充剂、抗氧化剂等。

(1)增塑剂：是一些有机低分子物质，可加大分子间距，降低分子间作用力，从而增强了大分

子的柔顺性。因此，树脂中加入一定量增塑剂后，1、I温度降低，树脂黏流态时黏度降低，流动塑

变能力增高，从而改善塑料成型加工性能。

(2)稳定剂：功用是防止或延缓高分子材料的老化变质。主要有三类：第一类为抗氧剂，有胺

类抗氧剂和酚类抗氧剂。胺类抗氧剂毒性低、不易污染，使用量大。第二类为光稳定剂，用于反射

或吸收紫外线，防止塑料树脂老化，延长使用寿命。第三类为热稳定剂，可防止塑料在加工和作用

过程中因受热而引起降解，是塑料等高分子材料加工时不可缺少的一类助剂，目前应用最多的是用

于聚氯乙烯的热稳定剂。

(3)填充剂功用是弥补树脂的某些不足性能，改善塑料的使用性能，如提高制品的尺寸稳定

性、耐热性、硬度、耐气候性等，同时可降低塑料成本。常用填充剂有：碳酸钙、陶土、滑石粉、

石棉、硫酸钙等。其用量一般为20与〜50轧

(4)着色剂用于改变塑料等合成材料固有的颜色，有无机颜料、有机颜料和其他染料。可使

制品美观，提高其商品价值，用作包装材料还可起屏蔽紫外线和保护内容物的作用。

(5)其他添加剂根据其功能和作用要求，在塑料中还可加入润滑剂、固化剂、发泡剂、抗静

电剂和阻燃剂等。

(二)分类

1、热塑性塑料

主要以加成聚合树脂为基料，加入适量添加剂而制成。在特定温度范围内能反复受热软化流动

和冷却硬化成型，其树脂化学组成及基本性能不发生变化。这类塑料成型加工简单，包装性能良好,

可反复成型，但刚硬性低，耐热性不高。包装上常用的塑料品种有：聚乙烯、聚炳烯、聚氯乙烯、

聚乙烯醇、聚酰胺、聚碳酸酯、聚偏二氯乙烯等类塑料。

2、热固性塑料

主要以缩聚树脂为基料，加入填充剂、固化剂及其他适阜添加剂而制成。在一定温度下经一定

时间固化后再次受热，只能分解，不能软化，因此不能反复塑制成型。这类塑料具有耐热性好、刚

硬、不熔等特点，但较脆且不能反复成型。包装上常用的有氨基塑料、酚醛塑料。

三、塑料的主要包装性能指标

(一)主要保护性性能指标

1.阻透性包括阻光、气、湿、水等性能

(1)透气度Qg和透气系数Pg

3

Qu(cm/m',24h-atm),在一定厚度材料一个大气压差，lm2面积24h内透过的气体量。

32

PK(cm-cm/(cm•s•1333Pa)),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。

QLE・A・t。具体测试按GB-1038塑料薄膜透气性试验法执行。

(2)透湿度Qv和透湿系数Pv

Q.(g/m2-24h),指一定厚度材料在1个大气压差条件下、1而面积24h内所透过的水蒸气的克

数。

P,(g-cm/(cm2•S•1333Pa)),单位时间单位压差下透过单位面积和厚度材料的水蒸气质量。

Q产・A・t：具体测试按GB1037塑料透湿性试验法执行。

(3)透水度Q.和透水系数匕

Q.(g/(m2・24h))；指1:面积24h内所透过的水分质量。

P.(g-cm/(cm-•S•1333Pa))；单位时间单位压差下透过单位面积和厚度材料的水分质量。

(4)透光度TT=(l)/(l)o(%)小一透过材料光通量、储一照射到材料表面的光通量。指透过

材料光通量和照射到材料表面的光通量的比值。

2.机械力学性能：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称机械

性能。

（1）硬度：指在外力作用下材料表面抵抗外力作用而不发生永久变形的能力，常用布氏硬度

（HB）和洛氏硬度（HRC）表示。

（2）抗张、抗压、抗弯强度：材料在拉、压、弯力缓慢作用下不破坏时，单位受力截面上所

能承受的最大力分别为材料的抗张、抗压、抗弯强度（Mpa）o

（3）爆破强度：使塑料薄膜袋破裂所施加的最小内压力。表示受内压力作用的容器材料的抗

内压能力，也可由材料的抗张强度来表示，常用来测定包装容器的封合强度。

（4）冲击强度：材料抵抗冲击力作用而不破坏的性能，用单位受力截面上所承受的最大冲击

量（J/cm2）表示。

（5）撕裂强度：材料抵抗外力作用使材料沿缺口连续撕裂破坏的性能，它是指一定厚度材料

在外力作用下沿缺口撕裂单位长度所需的力（N/cm）。

（6）戳刺强度：材料被尖锐物刺破所需用的最小力（N）。

3.稳定性：材料抵抗环境因素（光、温度、介质）的影响而保持其原有性能的能力称为稳定

性，包括耐高低温性、耐油耐老化性等。对食品包装材料而言，材料的耐高低温性，具有非常现实

的意义。P54

（二）卫生安全性

1.无毒性塑料因其成分组成，材料制造、成型加工以及与之相接触的食品之间的相互关系

等原因，存在着残留有毒单体或催化剂、有毒添加剂及老化生成物等有毒物质的溶出和污染食品等

不安全问题，新材料在食品上的应用，FDA把新材料引入食品添加剂范畴进行卫生安全评价。目前

一般采用模拟溶媒溶出试验来测定塑料包装材料中有毒有害物质的溶出量，并进行毒性试验，由此

获得对材料无毒性的评价，确定保障人体安全的有毒物质极限溶出量和某些塑料材料的使用限制条

件。

模拟溶媒溶出试验其溶媒的选用主要取决于包装食品的特性，部分国家常用模拟溶媒见表3-1o

溶出试验方法及条件按国家的有关法规或标准进行。

2.抗生物侵入性

昆虫对包装材料的侵害率；用一定厚度材料制成容器装入食品密封，放置环境中至被昆虫侵入

包装时所经过的平均周数。

入侵率：用一定厚度材料制成容器装入食品密封，放置环境中每周侵入包装的昆虫个数。

（三）加工工艺性及主要性能指标

熔融指数（ME

成型温度及温度范围

包装制品成型加工工艺性及主要性能指标成型压力(Mpa)

热成型时的流动性

成型收缩率4)

机械力学性能包括强度和刚度

包装操作加工工艺性及主要性能指标

热封性能包括热封温度、压力、时间、热封强度

与油墨等的相容性

印刷适应性卬刷精度光洁度

印刷层耐磨性

问题：这些性能应怎样掌握和理解

第二节食品包装常用的塑料树脂

要求：掌握主要塑料包装材料及其包装性能及适用场合。

一、聚乙烯(Polyethylene)PE和聚丙烯(Polypropylene)PP

(一)聚乙烯(Polyethylene)PE

聚乙烯树脂是由乙烯单体经加成聚合而成的高分子化合物，为无臭、无毒，乳白色的蜡状固体。

分子结构式：［CH厂CHjn；大分子结构：图3-8,线型结构简单规整无

极性，无毒无臭外观呈乳白色，密度0.91〜0.97,柔软性好。

1、主要包装特性

(1)阻水阻湿性好，阻气和阻有机蒸气性能差。

(2)化学稳定性好，常温下与一般酸碱不起作用，但耐油性稍

差。图3-8各种聚乙烯大分子结构示意图

(3)有一定的机械抗拉和抗撕裂强度，柔韧性好。(a)HDPE(b)LDPE(c)LLDPE

(4)耐低温性很好，能适应食品的冷冻处理，但耐高温性能差，一般不能用于高温杀菌食品的

包装。

(5)光泽度透明度不高，印刷性能差，用作外包装需经电晕处理和表面化学处理改善印刷性能。

(6)加工成型方便，制品灵活多样，且热封性能很好。

(7)无毒，添加剂量极少，是一种卫生、安全的包装材料。

2、主要品种：

(1)高压低密度聚乙烯LDPE(lowdensilyPolyethylene)0.9广0.94

防潮性好：干制食品

阻气(。2)差：生鲜果蔬包装

强度低，热封性好，有一定的透明性

(2)低压高密度聚乙烯HDPE(HighdensityPolyethylene)0.94~0.96

强度、阻气性、熔点耐热性一一升高

热封性好。能耐一定强度（100^105-0的杀菌。

（3）线性低密度聚乙烯LLDPE（LinearLowdensityPolyethylene）0.89^0.91

抗拉强度比LDPE提高50乐柔韧性比HDPE好，加工性能较好，可不加增塑剂吹塑成型。主要

制成薄膜，用于包装肉类、冷冻食品和奶制品，但其阻气性差，不能满足较长时间的保持要求。

LLDPE与丁基像胶共混提高阻气性。

（二）聚丙烯PP（Polypropylene）

1、分子结构及主要品种

分子结构0.89〜0.91

无极性因有CH,而影响其结晶性

主要品种

普通流延薄膜CPP

定向拉伸薄膜OPP

双向拉伸薄膜BOPP强度为PE的8倍，吸油率1/5

2、主要包装性能及适用场合

（1）主要包装性能

（2）阻隔性比PE好，阻气性仍较差。化学稳定性良好；

（3）机械性能好，光泽度，透明度高，随拉伸而进一步提高；

（4）耐高温性好10（）〜120C长期使用。150C以下无负荷使用。而低温性比PE差。T7C变

脆。

（5）热封性能比PE差，成型加工性好，但制品收缩率较大；

（6）卬刷性经表处理后较好，因表面光泽，其卬刷装潢效果好；

（7）卫生安全性高于PE。

（2）应用

PP主要用作各类薄膜，可与PT相互代替，耐水阻温比PT好。透明性装潢印刷性比其差，但成

本可低40%左右，其他制品的形式有透明瓶罐容器，箱盒，捆扎绳带等。

二、聚苯乙烯PS（POLYStyrene）和K-树脂

（一）聚苯乙烯PS

1、分子式：

由于主链带有苯环侧基，分子结果不规整不易结晶，柔顺性很低，是线型、无定型、弱极性高

分子化合物。

2、包装特性：

（1）阻湿，阻气性能差，阻湿明显低于PE

（2）化学程定性较好

（3）机械性能好则硬，但脆性大，耐冲击性差

（4）透明度高达80%〜90%,光泽性好，折光率1.59〜1.60

（5）耐热性不高，连续使用60〜80C,耐低温性良好

（6）无毒，无味，不易长霉，卫生安全性好,但单体苯乙烯有低毒，对人体的最大无害量：133mg/kg

包装制品中单体残留量应定在1%以下。

3、用途：

透明食品盒，水果盘，小餐具等，主要是热收缩膜，大量用于片材热成型，反EPS低发泡片材

热成型容器。

4、改性品种

PS最主要的缺点是脆性，其改性品种ABS由丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三无共聚而成，具有良好

的柔韧性和热塑性，对某些酸、碱、油、脂肪和食品有良好的耐性，在食品工程上常用于制作管材。

（二）K-树脂

K-树脂是一种具有良好抗冲击性能的聚苯乙烯类透明树脂，由「二烯和苯乙烯共聚而成，由于

其高透明和耐冲击性，被用于制造各种包装容器，如盒、杯、罐等；K-树脂无毒、卫生，可与食品

直接接触，经辐照（2.6川Gy丫射线）照射后其物理性能不受影响，符合食品和药品的有关安全性规

定，在食品包装上尤其是辐照食品包装应用前景看好。

三、聚氯乙烯PVC（PolyVinylchloride）和

聚偏二氯乙烯PCDC（PolyVinylideneChloride）

（一）聚氯乙烯（PVC）

1、分子结构组成

以PVC树脂为主加入增塑剂和稳定剂

大分子具较强极性（C-CL键）柔顺性差，不易结晶，热稳定性差：150C,空气中会降解，长

期处于100C下也会分解，故限制了加工和使用温度，一般需加入热稳定剂（树脂量的2%〜5%）。

PVC粘流化温度高接近分解温度，流动性差,故需加入大量增塑剂:软质PVC为树脂量的30%〜

40%。硬质PVC为树脂量的2%〜5%。因此，PVC的卫生安全性存在很大问题。

2、主要包装特性

（1）阻气阻油性优于PE,阻湿性差于PE,硬质PVC优于软质PVCo

（2）化学稳定性优良，透光性、光泽度比PE好。

（3）机械性能好。硬质PVC抗拉强度和刚性很好，软质PVC相对较差。

（4）耐高低温性差，一般使用温度为-15c〜55C,有低温脆性。

（5）加工性能，因增塑剂和稳定剂的加入而改善，加工温度在14（）℃~180℃范围，着色性、印刷

性和热封性较好。

3、卫生安全性

PVC本身无毒，但单体VC有毒，有到癌和致崎作用，对人体安全限量：Vlmg/kg,用作食品

包装材料需严格控制VC残留量，我国PVC中VC残留：3ppm以下，成品Ippm以下。满足卫生安全

要求。

稳定剂一一大多数为金属盐类和皂类，铅，镉，钢盐等毒性较强。严禁用于食品包装材料。有

机锡毒性较小，可广泛使用。

增塑剂一一种类很多，安全性不尽相同易溶出，有的是致癌物。目前，食品PVC一般采用邻苯

二甲酸二辛酯。二癸酯等低毒品种，软质PVC增塑剂量大，一般不宜用于直接能食品包装，硬质

PVC可用于食品包装。

PVC的卫生安全性可通过改性或拉伸来改善。

4、应用

软质PVC：增塑剂含量大：卫生安全性差，一般有用于宜接接触食品的包装，可利用其柔软性、

加工性好的特点制作弹性拉伸膜和热收缩膜，常用于生鲜果蔬包装。

硬质PVC：安全性好可直接用于食品包装。

（二）聚偏二氯乙烯PVDC（PolyVinylideneChloride）

1、分子结构及组成

PVDC软化温度高，接近分解温度，加热成型困难，实际采用VDC和少星VC共聚物：

分了•极性强，结构对称规整，易结晶，使用时需加少量增塑剂和稳定剂。

2、包装特性

（1）阻隔性很好，谓高性能材料（与PET,PA）

（2）化学稳定性很好，透明性，光泽性良好。

（3）耐高低温性良好，适用于高温杀菌和低温贮存。

（4）制成收缩膜收缩率高30〜60%。

（5）耐高温稳定性差，高结晶使薄膜加工困难，价格高。

（6）热封性差，薄膜热度低，包装时机械适应性较差。

（7）由于稳定剂和增塑剂，需注意卫生安全性问题。

3、适用场合

目前除单独用于食品包装外，还大量用于与其他材料复合制成高性能复合包装材料。PVDC

除用作薄膜外，还可用作涂料，涂覆在其他材料表面提高其阻隔性，称K涂。可显著提高阻隔

性能，适用于长期保存的食品包装。

四、聚酰胺PA（Polyamide）和聚乙烯醇PVA（PolyVinylalcolol）

（一）聚酰胺（PA）

1、结构特点

商品名：尼龙Ny,主链上含有酰胺基

线型结晶型，分子极性较强，根据大分子链节中含C原子数量不同有Ny6,Ny66,Ny610,Nyl010,

Nyll,Nyl2等。包装上主要制成薄膜用于食品包装。

2、PA膜包装特性：

（1）阻气性优良，因分子极性强，阻湿性差，为典型亲水性材料，吸水溶胀，阻透性能I,耐

油性1。

（2）化学稳定性好，卫生安全。

（3）很高的抗拉强度，抗冲击性能好。

（4）耐高低温性好，正常使用范围-60〜130C,最高200C。

（5）成型加工性好，热封性不良。

一般PA薄膜与其他（PE、PVDC）材料复合使用，提高防潮阻湿和热封性能，大量用于鱼肉熟制

品的包装。

（二）聚乙烯醇PVA

1、分子结构：

分子极性强，高度结晶性

2、包装特性：（用作包装薄膜）

（1）阻透性非常好，优良的阻气性和阻芳香味，但因0H极性基因为亲水性，阻湿性差，透湿

能力是PE5〜10倍，吸水性强，可溶胀而使阻气性Io若作为复合薄膜的中间阻隔层，则可允

分挥其高阳气性。

（2）化学粒定性良好，透明性高＞95%。光泽优良，达1.52折射率。

（3）机械性能好。

（4）耐高温性较好，耐低温性较差。

（5）印刷性较好。

PVA膜，可直接包装含油风味食品，长期保质其风味，吸湿强可通过复合而避免。

五、聚酯PET（Polyethyloneterephthalate）和聚碳酸酯（PC）

（一）聚酯（PET）全名：聚对苯二甲酸乙二酯，俗称涤纶。

1、分子结构：

大分子具有强极性，由于苯环使大分子间结合受影响，可能结晶也可能为无定型结构。包装材

料是一个重要的用途。

2、包装特性：

（1）阻气，水，油性优良，比PVDC稍差。

（2）化学稳定性良好，卫生安全。

（3）高强韧性，抗拉强度是PE5〜10倍，Ny3倍冲击强度高，耐磨耐折叠性好。

（4）耐高低温性好，-70〜150℃,120℃长期使用。

（5）光泽性好，透明度高90%以上，但阻挡紫外光。

（6）溶点高，成型加工，热封困难，印刷性好。

3、适用场合PET膜用于食品包装主要有以卜.四种形式：

（1）无晶型，未定向拉伸膜。

（2）双向拉伸热收缩膜。

（3）定向拉伸膜。

（4）复合膜。

问题：PET的应用发展趋势？

（二）聚碳酸酯（PC）

1、分子结构：

2、包装特性：

（1）透明性很好

（2）低温抗冲击性好

（3）价格贵，是非常优良的包装材料

3、适用场合

可注塑成开型为盆、盒，吹塑成型为瓶、罐等各种韧性高、透明性好、耐热又耐寒的产品，用

途较广。在包装食品时因其透明而行制成“透明”罐头,可耐i2（rc高温杀菌处理。存在的不足之

处是因刚性大而耐应力、开裂性差和耐药品性较差。

六、乙烯一醋酸乙烯共聚物EVA（ethyleneVinylacetate）和

乙烯一乙烯醇共聚物（EVAL）

（一）乙烯一醋酸乙烯共聚物EVA

由乙烯和醋酸乙烯（VA）共聚而成。

1、分子结构

2、性能特点：

EVA性能取决于VA分子量及在共聚物中的含量。

VA含量V10%时，EVA性能接近PE,刚性，成型加工性比巴稍好。

>30%时，如橡胶有弹性。

>60%时，热熔粘合剂。

EPA用作薄膜时，VA含量较低，其有如下特性：

（1）阻隔性比PE差，合少量VA的EPA用作呼吸保鲜膜。

（2）耐环境作用老化性能比PE好,VAt抗红外线to

（3）透明度高，光泽性好，易着色，装饰效果好。

（4）成型加工温度比PE低20℃〜30℃,加工性好，可热封，可粘结。

（5）具有良好抗霉菌生长的特性，卫生安全。

3、适用场合

不同VA含量的EVA在食品包装上用途不同，VA含量10%〜30%的EVA膜可用于食品的弹性裹

包或收缩包装，VA含量高则用作粘合剂等。

七、离子型聚合合物（离聚体）Ionomer

商品名：Surlyno由金属离子Na+,Zn+交联聚合而成，是一种热塑性塑料用作食品包装薄膜时

的性能为：

（1）阻气性比PE好，阻湿性低于PE且吸水。

（2）抗拉温度高，是LDPE2倍，韧性强，弹性好，抗剌破。

（3）透明性优良，透光80%〜92%,光泽好。

（4）低温性好，高温易老化，最高使用温度为70C。

（5）成型加工性较好，热封性良好，封口强度高，在相同温度条件下热封强度是PE,EVA的

10倍，热封温度低，范围宽。

（6）无嗅，无味，无毒。

食品包装上主要利用其高强度和高热封强度。适用于形状复杂或带棱角的食品包装，特别适用

于包装油脂性食品，可用作普通包装、热收缩包装、弹性裹包，也可用复合材料的热封层.

八、环境可降解塑料（biodegrableplastic）

至今没有统一的国际化定义。

美国材料试验协会（ASTM）定义：在特定环境条件下，其化学结构发生明显变化，并用标准的

测试方法能测定其物质性能变化的塑料。国际上关于环境可降解塑料的含义可归纳为三个方面：

（1）化学上（分子水平）：其废弃物的化学结构发生显著变化，最终完全降解成二氧亿碳和水。

（2〉物性上（材料水平）：其废弃物在较短时间内，机械力学性能下降，应用功能大部分或完

全丧失。

（3）形态上：其废弃物在较短时间内破裂、崩碎、粉化成为对环境无害或易被环境消化。

（一）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，分解的产物为二氧化碳、水或一些低分子化合物,

现已取得的成果有如下几种：

1、生物合成聚酯塑料（biodegrableplastic）

2、聚交酯

3、天然高分子材料

4、合成生物可降解塑料

5、共混型生物可破坏塑料

（二）光降解塑料（photolysisplastic）

指照作用下能降解的塑料，制造途径有：合成光降树脂和使用添加剂.

（三）环境可降解塑料前景

环境可降解塑料为人类展示了一个环境科学、分子生物学、生物化学、高分子化学以及化工机

械交叉科学领域，不同类别的生物降解塑料都在该领域承担了不同的角色。解决“白色污染”。

九、热固性塑料

（一）酚醛PF易长霉有毒，不能与食品接触。

（二）氨基塑料UF无毒耐霉菌，用于食品药品器盖。

十、其他包装塑料

（一）氟树脂

氟树脂是含氟单体聚合成的•类高聚物，目前已有应用的有56种，下表。

聚四氯乙烯PTFE-90〜260℃

聚氟乙烯PVF13-12TC

聚三氟氯乙烯CTFE-254〜270℃

氟树脂用作包装材料，主要是制成容器薄膜，在条件特殊苛刻的包装场合中应用，如特别高的

热、寒，耐酸碱性，阻燃性等。还有其他•些特殊性能。

如聚四氟乙烯，可耐浓酸及强氧化剂，可在-195℃〜250c范围内使用，具有低磨擦系数，自润

滑性及不粘性。（不粘锅内层涂料）

第三节软塑料包装材料

薄膜厚度＜0.25mni以mm为单位

板材厚度＞0.25mm

一、塑料薄膜的成型加工

＜-）熔融挤出成型

主要设备为螺杆挤出机

1、挤出吹塑成型（筒膜）图3-9PEPVC等.

2、干型模法成型（平膜）图3-10PEPVCPPPVDC等。图3-9薄膜挤出吹塑成型工艺

图3-10塑料薄膜平挤拉伸成型示意图

成型薄膜强度高，光泽好，透明度高等特点在上图的挤出口联接T字型模口。

（二）平挤拉伸成型

可制成拉伸膜和热收缩膜。

（三）溶液流涎法成型。

（四）压延法成型

二、常用食品包装塑料薄膜

（一）普通塑料薄膜

指采用挤出吹塑成型，T型模法成型，溶液流涎法及压延法成型的，末经拉伸处理的一类薄膜,

表3-4列出了PE、PP、PVC、PVA、PVDC、PA、PET、EVA等。其包装性能主要决定于树脂种类。

（二）定向拉伸薄膜Stretchedfilm

单向拉伸

双向拉伸①非均衡向拉伸（有方面性）。

②均衡向拉伸，两向性能均衡

拉伸率t----分子定向排列t----结晶t----分子间隔I----材料强度t----阻隔性，透明性

t——延伸率I——热封性I

目前常用品种有：OPP,OPS,OPET,OPA,OPVDC,OPE,BOPP。

（三）热收缩薄膜Shrinkfilm

末经热处理定型的定向拉伸膜，其分子结构分布不稳定，遇热（高于拉伸温度，低于熔点）恢

复到无规状态而收缩还原。

（四）弹性（拉伸）薄膜elasticfilm

具有较大的内在延伸率，又具有足够的强度，有良好的拉伸弹性和弹性张力。表3-3

其中EVA和LLDPE弹性膜弹性好，自粘性好应用较广

三、复合软包装材料ompositefilm

（一）复合软包装材料的特性和基本要求

1、聚合软包装材料：由两种或两种以上不同性质的软包装材料，通过一定技术处理组合而成结

构化多层材料。

2、复合特性：

（1）改善包装材料综合性能，具有单一材料无法具备的高性能。

（2）扩大使用范围。

（3）可便印刷装饰层处于中间，既不污染食品，又能保护装饰。

（4）可实现包装操作的简单合理和高效。

3、用于食品包装的复合材料结构要求：

（1）内层要求：无毒，无味，耐油，耐化学性好，具有封合性，CPP,PE,EVA等。

（2）外层要求：具有光亮透明，印刷，耐磨,耐热，强度和刚性。PA,PET,OPP,

（3）中间层：有阻隔性，AL箔。

4、复合材料表示方法

纸/PE/AL/PE

外层/中间层/内层

（二）复合工艺方法及复合材料

1、涂布法Coating

涂布剂：PE,PVDC（K涂），EVA及Ionomer,石蜡等,

典型材料：PT/PE

OPP/PE（EVA）

PT/PE/A箔/PE

PET/PE（EVA）

2、层合法（Lamainating）用粘结剂把二层以上粘合复合

典型材料：A1箔/纸

(Ny)PET/AL箔/CPP

3、共挤法(Co-extrusion)

共挤复合材料性能相同或相近。

典型材料：

LDPE/PP/LDPE

LDPE/LDPE/LDPE

（三）塑料包装袋

1.单膜袋

2.复合薄膜袋

蒸煮袋petortpouch为典型的复合袋，欧美国家也称为软罐头。它先由美国大陆制罐公司研

制开发的塑料薄膜和铝箔复合袋，具有耐高温，耐内压，高强度和高密封性的优点。

蒸煮袋有二、三、四层等结构，最简单的为PET/PE,只耐100℃以下的高温。一般外层采用

PET,PA,中间层采用AL、PYDC,内层热封层采用HDPE和CPP。

一般而言1IDPE95-105℃

普通CPP110〜130c高温短时杀菌HTST

特殊CPP135〜150℃超高温短时杀菌DHT

3、高温蒸煮袋用爱合膜

高温蒸煮袋（petortablepoush）是一类有特殊耐高温要求的复合2复合材料，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（135C杀菌30min）；按其结构

来分有透明袋和不透明袋两种。

高温蒸煮袋应能可承受121c以上的加热灭菌，对气体、水蒸气具有高的阻隔性且热封性好，

封口强度高。P76

4、封袋

5、塑料编织袋

塑料挤出网袋

6、蒸煮袋要求：

耐105〜120℃,Zkg/cm?气压，试验不发生爆裂或分层现象。

封口承受0.5kgf/cm的拉力,3（）内1.05kgf/cm2内压,0.6kgf针孔强度,以1。2m高度。

（四）复合材料的选择与应用。

使用要求①保护性

②操作性

成本要求①单一成本

②综合成本

装潢促销要求

第四节塑料包装容器及制品

塑料通过各种加工手段可制成具有各种性能和形状的包装容器及制品，食品包装上常用的有塑

料中空容器、热成型容器、塑料箱、钙塑瓦楞箱、塑料包装袋等。包装容器大量于食品包装领域，

其优越性表现在以下4点。

（1）质轻，易批量生产。

（2）多品种，多性能，多用途，自由选择。

（3）可以从透明到不透明，以柔性到刚性任意选择。

（4）化学稳定性较好。

缺点：（1）特别注意塑料中有毒物的迁移如渗透，具有卫生与安全问题。（2）还有是塑料的白色

污染，其降解速度为80〜120年。因此产生了可降解塑料应用于包装。

一、塑料瓶（中空塑料容器）

（一）塑料瓶成型工艺方法

1.挤——吹工艺适用塑料LDPE,HDPE,PVC挤出机

2.注——吹工艺PS,HOPE,LDPE,PET,PP,PVC,PA等。

包括二道工序：①熔融注塑成果有一定形状形坯

②换模吹塑成型

3.挤--拉----吹PP,PVC

4.注——拉——吹PET,PS

5.多层共挤（注）一一吹工艺主要用于多层及合塑料瓶罐的成型。

①挤----吹

②注一一吹用于复合塑料瓶的成型。

（二）塑料包装瓶

塑料瓶是食品包装的主要包装容器之一，它大有取代普通玻璃瓶之趋势。具有许多优点.主要应

用的塑料瓶品种有PE、PP、PVC.PET、PS、PC等。

1、PE瓶一一主要有LDPE和HDPE两种。高透气，渗油，以及带静电等缺点，但对水蒸汽的透

过率小，成本也低，一般用来包装日用化学药。目前食品上因上述缺点而很少使用，美国等一些国

用PE瓶作一次性使用的牛奶瓶。

2^PVC瓶一一有普通PVC瓶和拉伸PVC瓶两种,具有价格低,透明性好，耐油，耐溶剂。具有一

定的阻气性，经挤一一吹的瓶主要用于包装易氧化的洗发香波等化妆品和食用油。挤拉一一吹瓶，

因其阻隔性，透明性，强度等均有提高而用于装饮用水或不含气饮料包装，但拉伸PVC对氧的阻隔

性是有限的。硬质PVC瓶无毒，质硬，透明性很好，主要用于食用油、酱油及不含气饮料等液态食

品的包装。

3、PP瓶一一由于加工成型困难而使用相对较少。一般中适合制作小型容器，应用中有挤一一

吹瓶和挤---拉---吹瓶两种。

4、PET瓶：一般用注一一拉一一吹工艺生产，具透明，高阻隔，高强度，质软（仅为玻璃瓶

的1/10）,再循环性能好，特别适用于含气的包装，几乎取代所有的玻璃瓶。百事可乐，可口可乐,

1976年正式采用PET瓶。

5、PS瓶一一最大的特点是光亮透明，尺寸稳定性好，且价格低，阻气和防水性能较高，适用

于对氧敏感的产品包装。

6、PC瓶一一具极高的强度和透明度，耐热耐冲击，最大的不足就是价格很贵，加工性能不好,

目前很少使用。PC瓶食品上可用作小型牛奶瓶。

二、塑料周转箱和钙塑瓦楞箱

（一）塑料周转箱P79

材料大多是PP和HDPE,广泛用作啤酒、汽水、生鲜果蔬、牛奶、禽蛋、水产品等的运输包装。

（二）钙塑瓦楞箱

钙塑材料是在PP、PE等树脂中加入大量填料如CaOh、CaS（kCaS（k、滑石粉等，及少量助剂

而形成的一种复合材料。

用于食品包装的钙塑材料助剂选用应满足食品卫生要求，无毒或有毒成分在规定的剂量范围内。

钙塑瓦楞箱与瓦楞纸箱的比较见表3—16

具有防水、防潮、高强度，用于冷冻食品、水产品、果蔬产品等的包装，但易打滑，堆叠不稳,

成本较高。

第五节食品用塑料包装材料的选用

一、塑料包装材料的卫