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塑料包装材料及容器第2节①质轻，力学性能好;②具有良好的阻透性。③包装制品的成形加工性能良好。④装饰性能好。⑤化学稳定性较好，卫生、安全。塑料用于食品包装表现出的优越特性塑料用于食品包装存在的缺点是①易带静电；②某些包装材料存在卫生安全问题；③塑料包装废弃物对环境造成严重影响。一、塑料的组成和分类（一）塑料的组成主要是各种高分子聚合树脂，以及少量的添加剂。塑料中聚合物树脂约占40％～100％，树脂的种类、性质以及在塑料中所占比例的大小对塑料性能起着主导作用。1、聚合物树脂2、塑料常用添加剂①增塑剂这是一类提高树脂可塑性和柔软性的添加剂，通常是一些有机低分子物质。②稳定剂它的功用是防止或延缓高分子材料的老化变质；主要有三类：抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂。③填充剂它的功用是弥补树脂某些性能不足，改善塑料的使用性能。④着色剂⑤其他添加剂根据其功能和使用要求，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。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。（二）塑料的分类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。加热、冷却可重复多次。特性优点成型加工简单，包装性能良好，可反复成型，废料可回收利用。缺点刚硬度低，耐热性不高。常用品种聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯醇（PVA）、聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚偏二氯乙烯（PVDC）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、固化剂及其他适量添加剂而制成。特性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。优点耐热性高，刚硬、不溶。氨基塑料(UF)、酚醛塑料(PF)等。缺点较脆且不能反复成型，成型加工效率低，废弃物不能回收再利用。常用品种①透光度T（%）：材料抵抗光线穿透的性能指标，T值越小，材料的蔽光性能越好；②透气度Qg（cm3/(m2·24h)）一定厚度的材料在一个大气压差下1m2面积24小时内透过的气体量（在标准状况下），Qg值越小，表示其阻气性能越好；二、塑料的主要包装性能指标1、阻透性③透湿度Qv（g/m2·24h）:一定厚度的材料在一个大气压差下1m2面积24小时内透过的水蒸气克数，Qv值越小表示其阻湿性能越好；④透水度Qw（g/m2·24h）:塑料透水性是因水分子向材料陷入、迁移扩散最后溢出所致，也因材料内部结构缺陷形成的微孔道而直接渗透，Qw值越小表示其阻水性越好。2、机械学性能①刚性：指材料具有抵抗外力作用而不发生弹性变形的性能，用弹性模数E表示；②抗拉、压、弯强度：指材料在拉、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；③爆破强度：使塑料薄膜袋破裂所施加的最小内压应力，表示受内压应力作用的容器材料抵抗内压的能力，常常用来测定塑料包装封口的封合强度，也可由材料的抗张强度来表示；④冲击强度：材料抵抗冲击力作用而不破坏的性能指标，用单位受力截面上所承受的最大冲击能量（J/cm2）来表示；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戳穿强度：材料被尖锐物刺破所需用的最小的力（N）。2、机械学性能4、安全卫生性①耐高低温性；②耐化学性；③耐老化性。3、稳定性无毒性、耐腐蚀性、防有害物质渗透性和防生物侵入性等。5、加工工艺性及主要性能指标（1）包装制品成型加工性能指标塑料包装制品大多数是塑料加热到粘流状态后在一定压力下成型的。表示其成型工艺性好坏的主要指标有：熔融指数(MI)成型压力(MPa)成型温度及温度范围(温度低、范围宽则成型容易)塑料热成型时的流动性、成型收缩率①机械力学性能，包括强度和刚度；②热封性能，包括热封温度、压力、时间及热封强度等。包括油墨颜料与塑料的相容性，印刷精度、清晰度、印刷层耐磨性等。（2）包装操作加工性能指标（3）印刷适应性三、食品包装常用塑料(一)聚乙烯(PE)(二)聚丙烯(PP)(三)聚苯乙烯(PS)(四)聚氯乙烯(PVC)(五)聚偏二氯乙烯(PVDC)(六)聚酰胺(PA)(七)聚乙烯醇(PVA)(八)聚酯(PET)(九)聚碳酸酯(PC)(十)乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)(十一)乙烯和乙烯醇共聚物(EVOH)(十二)环境可降解塑料(一)聚乙烯(PE)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。其分子结构式为：大分子为线型结构，简单规整且无极性，柔顺性好，易于结晶。密度0.91-0.97。1、聚乙烯的主要包装特性(1)阻透性阻湿性能好，其透湿系数在常用包装塑料中最低，但具一定透气性，O2、CO2等透过率较大。(2)化学稳定性化学稳定性良好，常温下与一般酸、碱不起作用，在有机溶剂中不溶解，但可能溶胀，耐油性差。(3)力学性能有一定的抗拉强度和撕裂强度，柔韧性好，适应高速自动化操作。(4)耐高低温性耐低温性能好(-70℃)，能适应食品冷藏冷冻需要，但因其熔点低，耐高温性能差，不能随食品进行高温蒸煮。(5)卫生安全性单体乙烯本身有低毒，但在塑料制品中残留量极微，加入的添加剂量也很少。一般认为，聚乙烯塑料是一种无毒、安全卫生的包装材料。(6)封合性及光学性具有特别优良的热粘合或热封合性能，故其薄膜常用作复合材料的热封内层，但光泽度差、透明度不高。(7)成形加工性成型加工方便，不需添加增塑剂即能适应挤出、注塑、吹塑等各种成型方法，操作简便。(8)印刷性能较差包装上如要改善其印刷性，常采用电晕处理或化学表面处理，使其表面带有极性而增加吸附油墨的能力。2、聚乙烯的主要品种、性能特点及应用(1)低密度聚乙烯(LDPE)结构：又称高压聚乙烯。在高压和较高物浓度条件下聚合的聚乙烯。分子出现支链，支链分子大，难以有序排列，所以结晶度较低，密度相应较低。一般为0.91-0.94g/cm3，因此它的阻气阻油性能差、机械强度低但延伸性、抗撕裂性好、透明度高，热封性和加工性能好。用途：在包装上主要制成薄膜，大量用于各类包装。经拉伸处理后可用于热收缩包装。(2)高密度聚乙烯(HDPE)结构：又称低压聚乙烯。采用低压催化聚合方法聚合的聚乙烯。大分子呈直链线型结构，分子结合紧密，结晶度高达85％～95％，密度较高。性能：阻气性、强度提高；熔点升高，耐热性改善，长期使用温度可达120℃；柔软性、透明性，热成型加工性能相应有所下降。用途：主要制成薄膜，用于较重商品的包装或制成超微薄膜。HDPE也可制成瓶、罐容器。结构：由乙烯与α－烯烃在低压下共聚而成。大分子的支链长度和数量均介于LDPE和HDPE之间性能：具有优于LDPE的强度，抗拉强度提高50％；抗穿刺性能优良；柔韧性比HDPE好；比LDPE耐热，连续耐热105℃；加工性能也较好，可不加增塑剂吹塑成型；用途：LLDPE主要制成薄膜。用于包装肉类、冷冻食品和奶制品。(3)线性低密度聚乙烯(LLDPE)(二)聚丙烯(PP)以丙烯为单体加聚合成的高分子化合物。分子结构式为：大分子为线型结构，侧基-CH3无极性，但在主链上的有规则或无规则的分布将影响分子的结晶性，密度为0.89～0.91g／cm3。有三种体：CPP普通薄膜OPP单向拉伸聚丙烯BOPP双向拉伸聚丙烯（1）阻透性能优于PE，阻气性能仍较差。（2）化学稳定性良好，在一定温度范围内对酸、碱、盐及许多溶剂具稳定性。（3）机械力学性能好，强度、硬度、刚性多高于PE，尤其具有良好的抗弯强度。（4）光学性能光泽度好，透明度高，但抗紫外光和氧的老化性能较差，需添加稳定剂。1、聚丙烯的包装特性（5）成型加工性能良好，但制品收缩率较大。热封性能比PE差，但比其他塑料好。（6）耐温度性耐高温性优良。可在100～120℃范围内长期使用，无负荷时可在150℃使用。耐低温性比PE差，-17℃时性能变脆。（7）卫生安全性高于PE。2、聚丙烯的应用聚丙烯主要制成薄膜材料包装食品。PP：可制成热收缩膜进行热收缩包装；可制成透明的其他包装容器或制品；可制成各种形式的捆扎绳、带。薄膜经定向拉伸处理(BOPP、OPP)后的各种性能都有所提高。包括强度、透明度、光泽效果、阻隔性。BOPP：强度是PE的8倍，吸油率为PE的1/5，适宜包装含油食品；阻湿耐水性比玻璃纸好；透明度、光泽性及耐撕裂性不低于玻璃纸；印刷装潢效果不如玻璃纸，但成本可低40％左右。(三)聚苯乙烯(PS)聚苯乙烯由苯乙烯单体加聚合成。分子结构式：因大分子主链上带有苯环侧基，大分子结构不规整、故不易结晶。芳香环侧基，弱极性，故柔顺性很低。(1)阻隔性阻湿、阻气性能差，阻湿性能低于PE。阻气性介于LDPE和PP之间。(2)化学稳定性耐一般酸、碱、盐、有机酸、低级醇,其水溶液性能良好，但易受到有机溶剂如烃类、酯类等的侵蚀软化甚至溶解；(3)机械力学性能具有较高的刚性，但脆性大，耐冲击性能很差。1、聚苯乙烯的性能(4)耐温度性耐热性差，连续使用温度为60--80℃，耐低温性良好；(5)光学性能透明度好，高达88％-92％，有良好的光泽性；(6)成型加工性能易着色、表面印刷和涂镀金属层加工性能好。热封合性差(7)卫生安全性无毒、无味，不易长霉，卫生安全性好，但PS树脂中残留单体苯乙烯及其他一些挥发性物质有低毒性，对人体最大无害量为133mg／kg。此外，PS易成型加工，具良好的着色性，表面印刷性等，制品装饰效果很好。聚苯乙烯的性能2、聚苯乙烯的应用(1)主要制成透明食品盒、水果盘、小餐具等。(2)PS薄膜和片材料经拉伸处理后，可制成收缩薄膜及热成型容器。(3)发泡聚苯乙烯（EPS）可用作保温、防潮、隔音及缓冲包装材料。(4)低温储存食品。(5)包装果蔬等具有呼吸作用的生鲜食品。3、PS的改性品种PS最主要的缺点是脆性，其改性多集中于增加韧性和提高冲击强度。品种：⑴ABS：由丙烯腈(A:25%－30％)、丁二烯(B:25%－30％)和苯乙烯(S:40%－50％)共聚而成。特性：①坚韧、质硬、刚性、耐热、但不透明。②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。⑵K-树脂：由丁二烯和苯乙烯共聚而成。特性：①高透明和耐冲击性，无毒卫生，可与食品直接接触。②用于制造各种包装容器，如盒、杯、罐等；⑶MBS：甲基丙烯酸酯；⑷HIPS：高冲聚苯乙烯PS的改性品种(四)聚氯乙烯(PVC)聚氯乙烯是由氯乙烯单体加聚合成的高分子化合物。PVC树脂的分子式为: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。根据增塑剂的用量不同可获得不同品种的PVC塑料：硬质PVC：不超过5％半硬质PVC：5%-20％软质PVC：30%-40％1、聚氯乙烯的包装性能(1)阻隔性阻气、阻油性优于PE塑料，阻湿性比PE差。硬质PVC的阻气性优于软质PVC；(2)化学稳定性在常温下可耐受任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50－60％的硝酸、70％以上的氢氧化钠的作用。(3)机械力学硬质PVC有很好的抗拉强度和刚性。软质PVC相对较差，但柔韧性和抗撕裂强度较PE高；1、聚氯乙烯的包装特性(4)耐温度性耐高低温性差，一般使用温度为－15～55℃，有低温脆性。硬质PVC比软质PVC的耐高温性稍好，但耐低温性较差。(5)光学性能透明度、光泽性比PE优良。(6)成型加工性能加工性能差。加入增塑剂和稳定剂可改善。着色性、印刷性和热封性较好。单体含量：单体氯乙烯有麻醉和致畸致癌作用，对人体的安全限量为lmg／kg体重。用于食品包装的PVC树脂中单体残留量≤3mg/kg，包装制品≤lmg/kg。稳定剂：用于食品包装的PVC包装材料不允许加入铅盐、镉盐、钡盐等较强毒性的稳定剂。各国允许用于食品包装用塑料的稳定剂有钙、锌、锂的脂肪酸