搜索
第六章食品包装用塑料材料及包装容器组长：周颖070940413周颖070940414施协双070940426袁玉蛟070940427马骏070940428蒋明波第一节塑料的概况第二节主要塑料包装材料第三节软塑料包装材料第五节食品用塑料包装材料的选用主要内容：第四节塑料包装容器及制品本章学习目标1.掌握塑料基本概念、组成及主要性能指标。2.掌握食品包装常用的塑料树脂及主要包装性能。3.掌握食品包装塑料薄膜和复合软包装材料的包装性能及适用场合。4.熟悉常用塑料包装容器的种类及其选用方法。第一节塑料的概况塑料用于食品包装的特点塑料的组成塑料的分类塑料材料的主要包装性能指标一、塑料用于食品包装的特点1.重量轻，方便运输、销售；2.化学稳定性好，耐一定的酸、碱、盐及油脂；3.包装制品的成型加工性好，可加工成薄膜、片材、丝、带、编织物及各种容器；4.透明，易着色、印刷，且装饰效果好；5.有一定的阻透性和一定的强度，有良好的封合性；6.良好的复合性，构成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的要求；8.能适应各种包装操作。优点：缺点：1.易带静电，因此已造成包装表面的污染和某些操作上的困难；2.某些塑料存在有毒物质的污染；3.包装废弃物的回收和处理目前还存在着较大的问题。塑料（plastics）的定义：以高分子聚合物—合成树脂和天然树脂为基本原料，再加入（或不加入）各种添加剂，在一定温度和压力下，加工塑制成型和交联固化型，得到的固体高分子材料。塑料树脂添加剂：增塑剂、稳定剂、填充剂、着色剂等。二、塑料的组成我们通常所用的塑料并不是一种纯物质，它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合物是塑料的主要成分，此外，为了改进塑料的性能，还要在聚合物中添加各种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等，才能成为性能良好的塑料。高分子聚合物：是一类分子量在104-106以上由C、H、O、N等构成的物质，一种或几种简单的低分子化合物（单体）以某种形式重复连接而成聚合体。链节(重复单元）：高分子聚合物大分子是由一些基本的单元结构重复连接而成的，该单元结构称为链节。是化学组成和结构可重复的最小单位。聚合度：大分子重复链节的数目。如：聚乙烯由若干乙烯组成。1.树脂树脂是塑料的最主要成分，其在塑料中的含量一般在40%～100%。树脂的种类、性能及在塑料中所占的比例常常决定了塑料的性质并起着决定性作用。加聚树脂（加成聚合反应）：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯构成食品包装用树脂的主体。缩聚树脂（缩聚聚合反应）：酚、醛、氨基等，在食品包装中较少应用。•加成聚合反应——单体进行连续、多步的加成反应，形成高聚物。按合成方法可分为:（1）增塑剂通常是有机低分子物质；当聚合物分子间夹有低分子物质后，加大了分子间距，降低其分子作用力，从而增强了大分子柔软性和相对滑移流动能力。提高树脂可塑性和柔韧性。2.塑料中常用各种添加剂（2）填充剂弥补树脂某些性能的不足，以改善塑料的使用性能。如提高制品的稳定性、坚固性、耐热性等，同时可降低塑料成本。常用的材料有碳酸钙、陶土、滑石粉、石棉、硫酸钙等，一般用量20-50%。（3）稳定剂主要功用是防止和延缓树脂老化，主要针对引起塑料老化的氧、光、和热等因素。分为三类：抗氧剂：阻止高分子材料的氧化变质。有酚类和胺类两种，其中酚类抗氧剂因其毒性低、不易污染的特点而被大量应用于食品包装用塑料。光稳定剂：用于反射或吸收紫外光物质，防止塑料树脂老化，延长其使用寿命，效果显著且用量极少。热稳定剂：防止塑料在加工和使用过程中因受热而引起的降解，应用最多的是PVC的热稳定剂。（4）着色剂用于改变塑料等合成材料固有的颜色，使产品更美观，并起到屏蔽紫外线和保护内容物等作用，使其具有更高的商品价值。常用的有无机颜料、有机颜料和其他染料。（5）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。（6）固化剂用于热固性塑料，使其耐热、坚硬。（7）其他添加剂发泡剂、抗静电剂、阻燃剂等。主要用途是使作为食品包装用的塑料更符合其功能特点。食品包装的塑料添加剂特别要求(1)各种添加剂应具有与树脂很好的相容性、稳定性、不互相影响其作用；（2）无味、无臭、无毒、不溶出。三、塑料分类1.按理化特特性分类通常按塑料在加热冷却时表现性质不同分：（1）热固性塑料(thermosettingplastic)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：刚硬、耐热、不溶；缺点：较脆，不能反复塑化成型，不常用于食品。常用：酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料等。（2）热塑性塑料（thermoplastic)以加聚树脂为基础，加入适量添加剂制成。在特定的温度范围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。优点：成型加工简单，包装性能好，可收回再成型；缺点：刚硬性低、耐热性差。常用：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚酰胺、聚四氯乙烯等。2.按加工方法分类根据塑料的不同的成型方法，可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。3.按塑料组成成分分类根据塑料本身的组成成分不同，可分为：（1）单一组分塑料此种塑料基本上由合成树脂组成，有的仅含有少量辅助材料（如润滑剂、染料）。如聚乙烯、聚苯乙烯和有机玻璃等。（2）多组分塑料此种塑料除了树脂外还含有较多的辅助材料，如填充剂、增塑剂、稳定剂和固化剂等。如聚氯乙烯、酚醛塑料、不饱和聚酯等。4.按使用特性分类根据各种塑料不同的使用特性，通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料有五大品种，即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物（ABS）。这五大类塑料占据了塑料原料使用的绝大多数，其余的基本可以归入特殊塑料品种。（1）通用塑料通用工程塑料包括：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。交联型的有：聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型的有：聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮（PEEK）等（2）工程塑料一般指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。（3）特种塑料一般是指具有特种功能，可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用，增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能，这些塑料都属于特种塑料的范畴。四、塑料材料的主要包装性能指标（一）主要保护性能及其指标包装材料对商品的保护性能是最为重要、最基本的功能，保护性能指标指的是能保护内容物，防止其质变、被破坏，保证其内容物的性能。1.阻透性：主要包括对水分、水蒸气、气体、光线等的阻隔性能和保香功能。（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)2.机械性能：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）硬度：材料表面具有抵抗外力作用而不发生永久变形的性能。（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。（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无原则的最小力。3.稳定性材料抵抗环境因素（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，其阻隔性能也会下降（耐高温性能用热分解温度来表示）。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）。（2）耐化学指塑料在化学介质中的耐受程度。（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。（二)卫生安全性1.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.抗生物侵入性塑料包装在无缺口和孔隙缺陷时可抵抗微生物的侵入渗透。但却不能完全抵抗昆虫、老鼠等生物的入侵。3.防有害物质渗入塑料包装应耐酸、耐碱、耐化学药剂，对油脂也有一定的耐抗性。从而保证食品的安全性。（三）加工工艺性及主要性能指标1.包装制品成型加工性表示其成型性好坏的主要指标：（1）熔融系数（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2.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。一、聚乙烯（PE）二、聚丙烯（PP）三、聚苯乙烯（PS）四、聚氯乙烯（PVC）五、聚酰胺（PA）六、聚酯（PET）七、聚乙烯醇（PVA）八、聚偏二氯乙烯（PVDC）九、乙烯－醋酸乙烯共聚物（EVA）十、乙烯－乙烯醇共聚物（EVAL）十一、离子键聚合物十二、环境可降解塑料十三、其他塑料树脂主要材料第二节主要塑料包装材料聚乙烯树脂由乙烯单体聚合而成的高分子化合物，加入少量润滑剂、抗老化剂等添加剂。是无臭、无毒、外观呈乳白色的蜡状固体。其分子结构式：一、聚乙烯PE1.主要包装特性（1）阻透性：阻水、阻湿性能好——防潮干燥食品，但阻气和阻有机蒸汽性能差,耐油性差——生鲜果蔬，不接触油性食品；（2）印刷性：印刷性能差，非极性物质，需改善其印刷性。（3）耐高低温性：耐低温性很好——适于冷冻处理，耐高温性差——不能用于高温杀菌；（4）具有良好的化学稳定性：常温下与一般酸、碱不起作用；（5）机械性能：有一定的抗拉强度和撕裂强度，柔韧性好；（6）成型加工性：成型方便；（7）热封性：热封性能好——复合材料的热封层；（8）光学性能：光泽度、透明度不高；（9）卫生安全性：安全无毒，可直接接触食品。2.聚乙烯的主要品种品种a.高压低密度聚乙烯LDPEb.低压高密度聚乙烯HDPEc.线性低密度聚乙烯LLDPE因聚合方法和密度不同，可以分为：在高压和较高温度条件下聚合的聚乙烯，分支较多的线型大分子结构，结晶度较低，密度低，为0.91～0.94g/cm²。抗撕裂性、延伸性、耐冲击性好、透明度高、热封性好，卫生安全。1）阻气性差，耐油差-生鲜果蔬，不接触油性食品；2）阻水阻湿性好-防潮干燥食品；3）耐低温性好-冷冻食品；a.高压低密度聚乙烯（LDPE）应用：主要制作薄膜。生鲜果蔬，热封层，热收缩。大分子呈直链线性结构，分子结合紧密，结晶度高达85-95%，密度为0.94～0.96g/cm²，比LDPE密度稍高；1）阻隔性、强度、耐热性比LDPE高，长期使用温度可为100℃；2）透明性、柔韧性、成型加工型比LDPE低。b.低压高密度聚乙烯（HDPE）应用：主要制作薄膜，用于高温杀菌复合材料热封层（110℃）和防潮涂层，也可制成瓶、罐等容器。大分子支链长度和数量介于LDPE和之间。1）有较高的抗张强度、刚性、和耐冲击性，化学稳定性能、稳定加工性能也较好；2）柔韧性比HDPE好，不加增塑剂可热吹成型。c.线性低密度聚乙烯（LLDPE）应用：主要制作薄膜。肉类、冷冻食品及奶制品，阻气性差，不能长时间保质（改性：与丁基橡胶共混提高阻隔性）。线性结构，密度0.90-0.91g/cm3，是目前最轻的包装用塑料材料。主要制成薄膜材料包装食品，可制成热收缩膜进行热收缩包装。二、聚丙烯PP由丙烯单体（CH2=CH—CH3）聚合而成，其分子结构式：1.主要包装特性：（1）阻隔性能优于PE，但因分子无极性