2.2食品包裝材料與容器(塑料包裝材料與容器).doc

課題二食品包裝材料與容器2（食品包裝塑料材料及容器）上節(jié)回顧：1、紙類包裝材料的包裝性能2、紙及紙板的質量指標（紙病、定量等）3、包裝用紙和紙板（牛皮紙、玻璃紙、瓦楞紙板）課題引入：塑料是一種高分子聚合物-樹脂為基本成分，再加入一些用來改善其性能的各種添加劑制成的高分子有機材料。塑料用作包裝材料是現代包裝技術發(fā)展的重要標志，因其原材料來源豐富、成本低廉、性能優(yōu)良，成為近40年來世界發(fā)展最快、用量巨大的包裝材料。第一節(jié) 概述一、高分子聚合物塑料的基本知識(一)高分子聚合物的基本概念分子質量大（104106）、分子所含原子數多（幾萬幾十萬上百萬）、分子長度長。鏈節(jié)：高分子聚合物大分子是由一些基本單元結構重復連接而成，這一單元結構成為鏈節(jié)。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，如化學惰性、難溶、強韌性好等。 (二)高分子聚合物大分子間的結合及其聚集高分子聚合物內大分子之間是靠物理吸引力相互結合而構成物體，這一結合力稱為次價鍵力。包括范德華力和氫鍵兩種。高分子聚合物的大分子聚集態(tài)：無定型聚合物(非晶態(tài)結構)；結晶型聚合物高分子聚合物是否能結晶及結晶度大小對其性能有很大影響外力拉伸使高分子聚合物沿著拉伸方向定向排列而提高聚合物結晶度(三)高分子聚合物的物態(tài)及其相應性能高分子聚合物在不同溫度下分別呈現為玻璃態(tài)、高彈態(tài)、黏流態(tài)。結晶體型高分子聚合物沒有高彈態(tài)和黏流態(tài)受熱后仍保持堅硬狀態(tài)，當加熱達到一定高溫度時聚合物被分解破壞。二、塑料的組成和分類（一）塑料的組成1聚合物樹脂由不飽和烴和它們的衍生物的低分子化合物（俗稱單體）通過加成聚合反應或縮合聚合反應，變成結構上具有很多同樣單元重復出現的高分子聚合物（Polymer），統(tǒng)稱合成樹脂。2添加劑增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑、著色劑其它比較重要的常用添加劑有抗靜電劑、潤滑劑、阻燃劑、著色劑等（二）塑料的分類（按加熱、冷卻時呈現的性質不同）P441熱塑性塑料2熱固性塑料三、塑料的主要包裝性能指標（一）主要保護性能指標1阻隔性與滲透性2機械力學性能3穩(wěn)定性耐高溫性和耐低溫性（溫度適應性）、耐化學性（化學穩(wěn)定性）、耐老化性1阻隔性和透氣性(1)透氣度(Qg)和透氣系數(Pg)透氣度：單位cm3(m224h)，指一定厚度材料在一個大氣壓差條件下、1m2面積24小時內所透過的氣體量(在標準狀況下)。透氣系數Pg：單位cm3cm(cm2scmHg)，指單位時間單位壓差下透過單位面積和厚度材料的氣體量。（2）透濕度Qv和透濕系數透濕度：單位g(m224h)，指一定厚度材料在一個大氣壓差條件下、1m2面積24小時內所透過的水蒸氣的克數。透濕系數：單位gcm(cm3scmHg)，指單位時間單位壓差下透過單位面積和厚度材料的水蒸氣重量。（3）透水度Qw和透水系數透水度：單位g(m224h)，指1 m2材料在24小時內所透過的水分重量。透水系數：單位gcm(cm2s0.1MPa)，指單位時間單位壓差下透過單位面積和厚度材料的水分的質量。（4）透光度(T)透光度：透過材料的光通量和射到材料表面的光通量的比值。2.機械力學性能指外力作用下材料表現出抵抗外力作用而不發(fā)生變形和破壞的性能(1)硬度(2)抗張、抗壓、抗彎強度(3)爆破強度(4)撕裂強度(5)戳刺強度3.穩(wěn)定性指材料抵抗環(huán)境因素(溫度、介質、光等)的影響而保持其原有性能的能力(1)耐高低溫性能(2)耐化學性(3)耐老化性（二）衛(wèi)生安全性指標食品用塑料包裝材料的衛(wèi)生安全性非常重要，主要包括：無毒性、耐腐蝕性、防有害物質滲透性、防生物侵入性等。1無毒2.抗生物侵入性侵害率：指用一定厚度某材料制成的容器內裝食品后密封，在存放環(huán)境中存放至被昆蟲侵入包裝時所經過的平均周數。入侵率：指用一定厚度某材料制成的容器裝入食品后密封，在存放環(huán)境中存放時每周侵入包裝的昆蟲的個數。（三）加工工藝性能指標1包裝制品成型加工工藝性及指標。表示其成型工藝性好壞的指標。2包裝操作加工工藝性及指標。表示塑料包裝材料對食品包裝各工藝過程的操作，特別是機械化、自動化操作的適應能力。3印刷適應性。第二節(jié) 食品包裝常用的塑料樹脂一、聚乙烯（PE）1PE的包裝性能阻隔性：阻水阻濕性好，但有一定的透氣性；化學穩(wěn)定性：具有良好化學穩(wěn)定性，常溫下與一般酸堿不起作用，但耐油性稍差；機械力學性能：有一定的機械抗拉和抗撕裂強度，柔韌性好；溫度適應性：耐低溫性好，但耐高溫性能差；加工性：易加工成型，熱封性好，但印刷性能較差；衛(wèi)生安全性：衛(wèi)生安全性好。2聚乙烯的品種和性能特點（1）LDPE阻隔性差，機械強度低，但延伸性、抗撕裂性和耐沖擊性好，透明度較高，加工性和熱封性好，柔軟性好，耐低溫。（2）HDPE具有較高的機械強度、硬度和優(yōu)良的耐熱性能（100長期使用）。其耐溶劑性、阻氣、阻濕性均優(yōu)于LDPE。但柔韌性、透明性、熱成型加工性能有所下降。（3）LLDPE具有比LDPE優(yōu)的強度性能，抗拉強度提高了50%，而柔韌性比HDPE好，加工性能也較好。二、聚丙烯（PP）大分子側基CH3。無極性，但在主鏈上的分布將影響分子的結 晶性。密度為0.900.919cm3。是目前最輕的食品包裝用塑料材料。PP的主要包裝特性：阻隔性：阻隔性由于PE，但仍然較差 ；化學穩(wěn)定性：化學穩(wěn)定性優(yōu)良，在一定的溫度范圍內對酸堿鹽及許多溶劑等有穩(wěn)定性 ；機械力學性能：機械性能較好，具有強度、硬度和剛性均高于PE ；溫度適應性：耐熱性好，但耐低溫性較差 ；加工性：透明度高，光澤度好，成型加工性能良好，熱封性較好，但比PE差，印刷性差；衛(wèi)生安全性：衛(wèi)生安全，符合食品包裝要求 。三、聚苯乙烯（PS）大分子主鏈上帶有苯環(huán)側基，結構不規(guī)整、不易結晶，柔順性很低，因此，PS是線型、無定型、弱極性高分子化合物。PS的透明度高，有很好的光澤。質地堅硬，脆性大，耐沖擊性差。成型加工性好，易著色和表面印刷，無毒、無味，衛(wèi)生安全性好，可用于食品包裝，但PS樹脂中殘留單體苯乙烯等物質有低毒，單體殘留量應在1%以下。四 K-樹脂五 聚氯乙烯（PVC）PVC的透明度高，對氧氣的阻隔性好；機械性能較好，化學穩(wěn)定性好，著色性、印刷性也較好。應用非常廣泛。PVC存在著衛(wèi)生安全性問題，限制了其在食品包裝上的應用。 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夠為微生物分解的塑料，分解的產物為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，是利用太陽光（紫外線）的能量使聚合物的鍵斷裂而裂解的方法。第三節(jié)軟塑包裝材料一 常用食品包裝塑料薄膜一）普通塑料薄膜普通塑料薄膜是未經拉伸處理的一類薄膜，其包裝性能主要取決于樹脂的品種。LDPE膜P47HDPE膜CPP膜PVC膜二）定向拉伸薄膜（Stretched film）將普通塑料薄膜在軟化溫度至熔融溫度之間的某一溫度條件下，沿某一方向拉伸至原長度的幾倍，然后在拉緊的狀態(tài)下，在高于其拉伸溫度低于熔融溫度的某一合適溫度保持幾秒鐘，最后急速冷卻至室溫，即經熱定型處理制得定向拉伸薄膜。三）熱收縮薄膜（Shrink film）未經熱處理定型的定向拉伸薄膜稱為熱收縮薄膜。拉伸薄膜聚合物大分子定向分布狀態(tài)是不穩(wěn)定的，在高于拉伸溫度和低于熔點溫度的條件下，分子熱運動使大分子從定向分布狀態(tài)又恢復到拉伸前的無規(guī)則狀態(tài)，使拉伸薄膜沿拉伸方向收縮還原，這類薄膜稱為熱收縮薄膜。四）彈性（拉伸）薄膜二 復合軟包裝材料復合軟包裝材料是指由兩層或兩層以上不同品種可撓性材料，通過一定技術組合而成的“結構化”多層材料用于食品包裝的復合材料結構要求:內層：無毒、無味、耐油、化學穩(wěn)定性好，具有熱封性能或粘合性。外層：具有光學性能好，印刷性好，耐磨耐熱，具有強度和剛性。中間層：具有高阻隔性（氣、潮、光）。高溫蒸煮袋用復合膜高溫蒸煮袋：有特殊耐高溫要求的復合包裝材料。按其殺菌時使用的溫度可分為：高溫蒸煮袋(121殺菌：30min)和超高溫蒸煮袋(135殺菌：30min)按其結構來分有透明袋和不透明袋兩種：制作高溫蒸煮袋的復合薄膜有透明和不透明兩種。三 高阻隔性薄膜1EVOH薄膜2硅氧化物涂復薄膜3K涂沫4鍍鋁膜第四節(jié) 塑料包裝容器及制品(不講)第五節(jié) 塑料包裝材料的安全性用于包裝的大多數樹脂是無毒的，但它們的單體分子卻大多有毒，且有的毒性相當大，有明確的致畸致癌作用，當塑料樹脂中殘留有單體分子時，用于食品包裝即構成了衛(wèi)生安全問題。氯乙烯（VCM）美國食品藥物管理局指出，不是聚氯乙烯(PVC) 本身，而是殘存于PVC 中的VCM在經口攝取后有致癌的可能, 因而禁止PVC 制品作為食品包裝材料。苯乙烯聚苯乙烯樹脂中苯乙烯單體對肝細胞有破壞作用。主要通過呼吸道吸收，通過肝臟代謝。苯乙烯屬于低毒類物質1.增塑劑的衛(wèi)生安全性塑料添加劑一般都存在著衛(wèi)生安全方面的問題，選用無毒或低毒的添加劑是塑料能否作為食品包裝的關鍵。2.穩(wěn)定劑的衛(wèi)生安全性穩(wěn)定劑的作用大多是排除降解過程中的化學原理，因此用于各種聚合物的穩(wěn)定劑不完全相同，按所發(fā)揮的作用不同大體可分為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑等。穩(wěn)定劑一般具有一定的毒性，用于食品包裝應選用無毒或低毒的品種。鉛、鋇、鉻和有機錫等化合物毒性較大；常用鈣、鋅、鋰的脂肪酸鹽類作熱穩(wěn)定劑。 3.充填劑的衛(wèi)生安全性填充劑一般都是粉末狀的物質，而且對聚合物都呈惰性。配制塑料時加入填充劑的目的是改善塑料的成型加工性能，賦予塑料新的性能和降低成本。常用的充填劑有：碳酸鈣、陶土、滑石粉、硫酸鈣等 。 4.著色劑和油墨的衛(wèi)生安全性著色劑：大部分著色劑都有不同程度的毒性，有的還有強致癌性 。 油墨：多為聚酰胺類，也有苯胺類和醇溶性酚醛油墨 。 聚酰胺本