(PPT-1) 第4章_塑料包装材料及其包装容器

1第3章塑料包装材料及其包装容器主要内容•1.塑料的基本概念、组成及主要包装性能•2.食品包装常用塑料树脂•3.常用食品包装塑料薄膜•4.塑料包装容器及制品•5.塑料包装材料的选用2塑料用作包装材料是现代包装技术发展的重要标志。塑料及其复合包装材料因原材料来源丰富、成本低廉、性能优良、流通使用方便，成为近40年来世界上发展最快、用量巨大的包装材料。第一节：塑料的组成、分类和主要包装性能指标3优点：具有许多优良的物理性能（强度、弹性、耐折、阻隔性等），化学稳定性好，质轻，易加工成型等。致命缺陷：某些塑料材料存在着卫生安全方面问题；塑料包装废弃物对环境污染的问题。4塑料是以一种高分子聚合物---树脂为基本成分，在加入一些用来改善性能的各种添加剂制成的高分子材料。其中树脂是最主要的组分，也是决定塑料类型、性能和用途的根本因素。塑料=树脂+添加剂一、塑料的组成5树脂在塑料中约占40—100%。目前塑料中所用树脂基本上是人工合成的高分子聚合物。（一）聚合物树脂按合成方法可分为:1、加聚树脂：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯树脂等;2、缩聚树脂：酚醛、环氧、氨基酸酯等。61、填充剂：弥补树脂某些性能的不足，以改善塑料的使用性能。用量一般为20—50%。2、增塑剂：提高树脂可塑性和柔软性的添加剂。3、稳定剂：是为提高树脂的抗老化性能。二、塑料中常用的添加剂74、润滑剂：塑料制品成型加工时易脱模，同时使制品表面光亮美观。5、固化剂：用于热固性塑料，使其耐热、坚硬。6、其他添加剂：发泡剂、抗静电剂、着色剂、阻燃剂等。8热塑性塑料主要是加聚树脂为基料，加入少量添加剂而构成。优点：受热易软化，冷却即变硬，加热冷却可重复多次，其基本性能不变。成型加工简单，包装性能良好，废料可回收再成型；缺点：刚硬性低，耐热性不高。二、塑料的分类（一）热塑性塑料（thermoplastic)9热固性塑料主要以缩聚树脂为基料，在加入填料、固化剂及其他添加剂而构成。在一定温度下经一定时间固化，再次受热，只能分解，不能软化，因此不能反复塑制成型。优点：耐热性好、刚硬、不熔等缺点：较脆且不能反复成型。（二）热固性塑料(thermosettingplastic)10三、塑料材料主要包装性能指标（一）主要保护性能及其指标1.阻透性2.机械力学性能3.稳定性111、阻透性：主要包括对水分、水蒸气、气体、光线的阻隔性能。指标：（1）透气度(Qg)与透气系数(Pg)（2）透湿度(Qv)与透湿系数(Pv)（3）透水度(Qw)与透水系数(Pw)（4）透光度(T)12在外力作用下的材料表现出抵抗外力而不发生变形和破坏的性能。（1）刚性：材料具有抵抗外力作用而不发生弹性变形的性能称为刚性。（2）抗张强度、抗压强度、抗弯强度：材料在拉、压、弯力缓慢作用下不破坏时，单位受力截面所能承受的最大力分别为材料的抗张、抗压、抗弯强度。2、机械性能：13（3）爆破强度：使塑料薄膜袋破裂所施加的最小内压应力。（4）撕裂强度：材料沿缺口连续撕裂破坏的性能。（5）戳刺强度：材料被尖锐物刺破所需的最小力。14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。主要包括:（1）耐高低温性:温度升高，塑料材料的强度刚性明显降低，（耐高温性能用温度为指标来表示）。温度降低，会使塑料的塑性和韧性下降而变脆（耐低温性用脆化温度表示）。3、稳定性15（2）耐化学性指塑料在化学介质中的耐受程度，主要是塑料在介质中经一定时间后的质量、体积、强度、色泽等的变化情况。（3）抗老化性指塑料在加工、贮存、使用过程中受到光、热、氧、水、生物等外界因素作用下，保持其化学结构和原有性能而不破坏的能力。3、稳定性161、无毒性塑料由于其成分组成、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，存在着有毒物的溶出和对食品的污染问题。2、抗生物侵入性（1）虫害侵害率（2）虫害入侵率（二）卫生安全性171、包装制品成型加工性表示其成型性好坏的主要指标：（1）熔融指数（MI）（2）成型温度及温度范围（3）成型压力（MPa）（4）塑料热成型时的流动性（5）成型收缩力（三）加工工艺性及主要性能指标182、包装操作工艺性（1）机械性能包装强度、刚性等；（2）热封性能包括热封温度、封合压力、热封强度等。3、印刷适应性印刷油墨与塑料的相容性，印刷精度、清晰度，印刷层耐磨性等。19第二节：食品包装常用的塑料树脂20一、聚乙烯（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，无毒，外观呈乳白色蜡状固体.聚乙烯塑料由PE树脂加入少量的润滑剂和抗氧化剂等添加剂构成。211．PE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。222．聚乙烯的主要品种、性能特点及应用（1）低密度聚乙烯（LDPE）具有分支较多的线型大分子结构，结晶度较低，密度也低（0.91～0.94g/cm3）。特点：阻隔性差，机械强度也低，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。用途：制成薄膜，用于干制品的防潮包装和冷冻食品的包装，蔬菜的保鲜包装，复合材料的热封层，热收缩包装。23（2）高密度聚乙烯（HDPE）大分子呈直链线型结构，分子结合紧密，结晶度高达85～95%，密度为0.94～0.96g/cm3。特点：具有较高的机械强度、硬度和优良的耐热性能。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。用途：薄膜包装食品，复合膜的热封层，较高温度杀菌食品的包装。24（3）线型低密度聚乙烯（LLDPE）大分子支链长度和数量介于LDPE和HDPE之间。特点：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。25•大分子侧基-CH3。无极性。•密度为0.90—0.919/cm3。•是目前最轻的食品包装用塑料材料。二、聚丙烯（PP）261．PP的主要包装特性阻隔性：阻隔性优于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。272．应用PP主要制成薄膜应用，可制成热收缩膜进行热收缩包装；也可制成透明的其他包装容器（如瓶），在食品包装上用途广泛。28•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。三、聚苯乙烯（PS）29特点：•PS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。•可制成薄膜、瓶和泡沫塑料。30四、K-树脂K-树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体，以烷基锂为引发剂，采用阴离子溶液聚合技术合成的一种嵌段共聚物。是一种具有良好抗冲击性能的聚苯乙烯类透明树脂。高透明性和耐冲击性，被用于制造各种包装容器，如盒、杯、罐等。K-树脂无毒，可与食品直接接触，经γ-射线辐照后其物理性能不受影响，在食品包装尤其是辐照食品包装应用前景看好。31五、聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯塑料以聚氯乙烯树脂为主体，加入增塑剂﹑稳定剂等添加剂混合组成，大分子中C-Cl键有较强极性，大分子间结合力强，柔顺性差且不易结晶。32性能特点：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。安全性：单体残留；铅盐、铬盐等较强毒性的稳定剂；邻苯二甲酸二辛酯增塑剂。33六、聚偏二氯乙烯（PVDC）由偏二氯乙烯以过氧化物或偶氮化合物为引发剂经自由基聚合制备。34性能特点：软化温度高，接近其分解温度，在热、紫外线等作用下易分解，与一般增塑剂相容性差，加热成型困难。包装特性：阻隔性很高，且受环境温度影响较小，耐高温性能良好，适用于高温杀菌和低温冷藏；化学稳定性很好，不易受酸、碱和普通有机溶剂的侵蚀；透明性、光泽性良好；热封性能较差，薄膜封口强度低，一般要采用高频或脉冲热封合，也可采用铝丝结扎封口；加工成型困难。35七、聚酰胺（PA）（俗称尼龙）性能特点：•阻气性优良，分子极性较强，是一种典型的亲水性聚合物，阻湿性差，吸水性强，且随吸水量的增加而溶胀，其阻气阻湿性能显著下降。•化学稳定性良好•抗拉强度较大，但随着吸湿量的增多而使强度降低•耐高低温性能优良，正常使用温度范围在-60～130℃，短时耐200℃36•成型加工性能较好，但热封性不良（180～190℃），一般用于复合材料。•卫生安全性好。大量用于食品的包装，与PE、CPP等复合，提高防潮和热封性能，可用于肉类制品的高温蒸煮包装和深度冷冻包装。37八、聚乙烯醇（PVA）•阻气性优良，分子极性较强，是一种典型的亲水性聚合物，阻湿性差，吸水性强，且随吸水量的增加而溶胀，其阻气阻湿性能显著下降。•化学稳定性良好，透明度、光泽性和印刷性良好•机械性能良好，强度较高，但随着吸湿量的增多而使强度降低•耐高温性能优良，耐低温性能较差•卫生安全性好。可直接用于包装含油食品和风味食品，吸湿性强，不能用于防潮包装，可与其他材料复合使用。38九、聚酯（PET）PET是聚对苯二甲酸乙二酯的简称，俗称涤纶。PET用于食品的包装有多种优良包装特性：39优良的阻气、阻湿、阻油等高阻隔性；化学稳定性好；具有极高的强度性能，具有良好的抗拉、抗冲击强度，耐磨、耐折叠；优良的温度适应性（120℃下能长期使用，可耐-70℃低温）；印刷性能较好；卫生安全性好。应用：包装含油及肉类制品；通过定向拉伸，用作食品的收缩包装；以PET为基材的复合膜可用于蒸煮食品包装、冷冻食品包装；目前大量用于饮料包装瓶。40十、聚碳酸酯（PC）是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。有很好的透明性和机械性能，尤其是低温抗冲击性能，是一种非常优良的包装材料，但因价格贵而限制它的广泛应用。包装上注塑成盆、盒，吹塑成瓶、罐等各种韧性高、透明性好、耐热又耐寒的产品，用途较广。41十一、乙烯和乙烯醇共聚物（EVOH）乙烯醇改善了乙烯的阻气性，而乙烯则改善了乙烯醇的加工性和阻湿性。性能特点：对氧气、二氧化碳、氮气等气体的高阻隔性，及优异的保香阻异味性能，由于主链上有羟基而具有亲水性，吸水后会影响其高阻隔性能，可将EVOH夹在聚烯烃中间充分体现其高阻隔性能。耐油和耐有机溶剂。高性能包装新材料，用于有高阻隔性要求的包装上，如真空、充气或脱氧包装等。42十二、可降解塑料高分子聚合物树脂在包装上的应用，改变了食品作为商品的加工流通、销售和消费方式，促进了食品工业及包装工业的发展，但也带来了严重的环境污染问题。环境可降解塑料：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。43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（分子水平）上：其废弃物的化学结构发生显著变化，最终完全降解成二氧化碳和水。2）物性（材料水平）上：其废弃物在较短时间内，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、粉化成对环境无害，或易被环境消化。441．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。1）生物合成聚酯塑料：聚3-羟基丁酸酯（PH