第三章食品包裝用塑料材料及其包裝容器學(xué)習(xí)要點(diǎn)

本章主要介紹了塑料制品的組成、分類及相互的區(qū)別。通過本章的學(xué)習(xí)應(yīng)該應(yīng)達(dá)到以下的要求：1、初步了解什么是塑料及塑料與其他材料相比有什么特點(diǎn)；塑料的分類方法。2、掌握塑料組成的成分，塑料中加入各成分的目的；幾種主要塑料如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等的結(jié)構(gòu)、特征、性能。第一節(jié)塑料的基本概念、組成及主要包裝性能高分子聚合物基本概念：分子量104~106，長(zhǎng)102~104nm；通常又C、H、O、N組成；一種或幾種單體以某種形式連接起來：如PE[-CH2-CH2-]n同一種聚合物n不同，因此M，n是平均值；化學(xué)惰性，難溶，強(qiáng)韌性好結(jié)構(gòu)線型：直鏈，支鏈；體型：立體網(wǎng)狀。構(gòu)象單鍵可繞鄰近的鍵按照一定的鍵角旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成瞬息變化的異構(gòu)體。柔順性，柔韌性和彈性，是與低分子化合物的重要區(qū)別。

大分子間的結(jié)合范德華力氫鍵范德華力比氫鍵的力小屬于次價(jià)鍵，是主價(jià)鍵的1％～10％。

聚合態(tài)結(jié)構(gòu)無定形聚合態(tài)：以雜亂無章的形式聚合；結(jié)晶型聚合態(tài)：有規(guī)則的排列聚合－結(jié)晶區(qū)，非結(jié)晶區(qū)；結(jié)晶度＝結(jié)晶區(qū)/聚合物總重結(jié)晶度越高，有更好的：強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)、化學(xué)穩(wěn)定性、阻透性；更差的：彈性、塑性、沖擊強(qiáng)度。物態(tài)，性能無定形（線型）：隨著溫度升高，經(jīng)歷玻璃態(tài)，高彈態(tài)，黏稠液體；結(jié)晶（線型）：隨著溫度升高，有結(jié)晶態(tài)和黏流態(tài)兩種狀態(tài)。體型：無高彈態(tài)和黏流態(tài)，受熱仍保持堅(jiān)硬狀態(tài)，到一定高溫時(shí)聚合物被分解破壞。塑料的概念

塑料是以高分子聚合物合成樹脂為主要成分，添加劑為輔料，在一定溫度和壓力等條件下可以塑制成一定形狀，在常溫下保持形狀不變的材料。塑料的主要性能及特點(diǎn)

（1）重量輕（2）優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性（ 3）優(yōu)異的電絕緣性能（4）熱的不良導(dǎo)體具有消聲、減震作用（5）機(jī)械強(qiáng)度分布廣和較高的強(qiáng)度

塑料的發(fā)展趨勢(shì)塑料的發(fā)展方向可概括為兩方面：一是提高性能二是發(fā)展功能塑料制品的組成與分類3.1.2塑料的組成合成樹脂塑料助劑塑料制品的組成與分類合成樹脂概念：合成樹脂是指以煤、電石、石油、天然氣以及一些農(nóng)副產(chǎn)品為主要原料，先制得具有一定合成條件的低分子化合物(單體)，進(jìn)而通過化學(xué)、物理等方法合成的高分子化合物。

3.1.2塑料的組成塑料助劑

（1）增塑劑（2）阻燃劑（3）穩(wěn)定劑（4）抗靜電劑（5）發(fā)泡劑（6）著色劑（7）潤(rùn)滑劑（8）增強(qiáng)材料和填料塑料制品的組成與分類3.1.3塑料的分類按塑料受熱后的性能表現(xiàn)按可燃程度劃分按塑料的應(yīng)用范圍劃分塑料制品的組成與分類按塑料受熱后的性能表現(xiàn)劃分熱固性塑料受熱只能分解不能軟化熱塑性塑料可反復(fù)軟化和成型3.1.3塑料的分類按塑料的應(yīng)用范圍通用塑料工程塑料3.1.3塑料的分類按可然程度劃分難燃性塑料可燃性塑料易燃性塑料3.1.3塑料的分類

常見的熱塑性塑料有：硝酸纖維塑料、醋酸纖維塑料、聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚苯乙烯塑料、聚氯乙烯塑料等。如，我們常見的礦泉水瓶、塑料袋等。按塑料受熱后的性能表現(xiàn)劃分

常見的熱固性塑料有：膠木、電玉(1918年奧地利化學(xué)家約翰制得脲醛樹脂,用它制成的塑料無色而有耐光性,并有很高的硬度和強(qiáng)度,更不易燃,能透過光線,又稱電玉)

、裝飾板及不飽和聚酯塑料等。膠木的手柄套電玉的紐扣按塑料受熱后的性能表現(xiàn)劃分

在許多塑料中，增強(qiáng)材料和填料占有相當(dāng)?shù)谋戎兀绕涫窃鰪?qiáng)塑料和鈣塑材料。主要目的是：為了提高塑料制品的強(qiáng)度和剛性，一般加入各種纖維材料或無機(jī)物。最常用的增強(qiáng)材料有：玻璃纖維、石棉、石英、炭黑、硅酸鹽、碳酸鈣、金屬氧化物等。塑料助劑

潤(rùn)滑劑是為了改善塑料加熱成型時(shí)的脫模性和提高制品的表面光潔度而加入的物質(zhì)。常用的潤(rùn)滑劑有：硬脂酸及其鹽類、石蠟、合成蠟等。石蠟塑料助劑

著色劑用于塑料的著色。主要起美化、修飾作用。塑料制品中約有80％是經(jīng)過著色后制成最終制品的。塑料助劑

塑料發(fā)泡劑是泡沫塑料的必須添加劑，是一種在一定溫度下可以氣化的低分子有機(jī)物，或者受熱時(shí)會(huì)分解出氣體的有機(jī)化合物。這些氣體留在塑料基體中便形成有許多細(xì)微泡沫結(jié)構(gòu)的泡沫塑料。隔熱保溫，防震緩沖作用。常用的有碳酸氫銨和偶氮二甲酰胺。塑料助劑

當(dāng)今性能最優(yōu)秀的塑料穩(wěn)定劑是甲基錫熱穩(wěn)定劑（簡(jiǎn)稱181），對(duì)硬質(zhì)聚氯乙烯（PVC）的壓延，擠塑，注塑和吹塑成型都非常有效。又由于它安全性高，所以特別用于食品包裝和高清晰度的硬質(zhì)聚乙烯制品，同時(shí)，它也被普遍應(yīng)用于塑料門窗，上水管道，裝飾材料中，以取代其他高毒性的塑料熱穩(wěn)定劑。塑料助劑

增塑劑能增加塑料的柔軟性、延伸性、可塑性，降低塑料流動(dòng)溫度和硬度，有利于塑料制品的成型。塑料助劑

它的化學(xué)穩(wěn)定性甚至勝過黃金，放在“王水”中煮十幾個(gè)小時(shí)也不會(huì)變質(zhì)。由于具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，是理想的耐腐蝕材料。如可以作為輸送腐蝕性和粘性液體管道的材料:塑料王聚四氟乙烯塑料的主要性能及特點(diǎn)第二節(jié)食品包裝常用的塑料樹脂一、聚乙烯聚乙烯樹脂是乙烯單體的聚合物。英文縮寫為PE。

品種：高壓低密度聚乙烯[LDPE]、線型低密度聚乙烯[LLDPE]和低壓高密度聚乙烯[HDPE]。

1．低密度聚乙烯分支較多的線型大分子結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度低，密度低，機(jī)械強(qiáng)度低，阻氣，阻油性差，延伸性、耐沖擊性好，透明度高，熱封性和加工性好，衛(wèi)生安全，價(jià)格便宜，用于熱封層。2．線型低密度聚乙烯特點(diǎn)：可不加增塑劑吹塑成型。應(yīng)用：薄膜：肉類、冷凍食品奶制品。3．高密度聚乙烯特點(diǎn)：直鏈線型結(jié)構(gòu)，分子結(jié)合緊密，結(jié)晶度85－95％。應(yīng)用：薄膜，瓶，罐。性能

1.物理機(jī)械性能（良好的柔韌性，有一定的機(jī)械抗拉和抗撕裂強(qiáng)度）2.耐化學(xué)腐蝕性（常溫不與酸堿反應(yīng)，耐油性較差）3.耐老化性能（耐低溫，適合冷凍處理；耐高溫性差，不能高T殺菌）4.阻水性好，阻氣性差。5.無毒，衛(wèi)生安全。6.粘結(jié)、印刷、著色性差,光澤透明度不高。燃燒特征

易燃，離火后繼續(xù)燃燒，并放出與石蠟燃燒時(shí)相同的氣味；燃燒時(shí)，火焰尖部呈黃色，底部呈藍(lán)色；煙少；燃燒時(shí)邊熔、邊燃、邊滴落。用途

低密度聚乙烯的用途非常廣泛，用擠出法可以生產(chǎn)管材，用擠出壓延法、以牛皮紙為底基可以生產(chǎn)復(fù)合薄膜，用注射法可以生產(chǎn)各種日用品，如奶瓶、皂盒、玩具、杯子、塑料花等。

3.2幾種主要塑料二、聚丙烯（PP）

聚丙烯塑料是由丙烯在甲烷基鋁和三氯化鈦催化劑作用下，在20個(gè)大氣壓和50℃的條件下，以汽油為溶劑進(jìn)行聚合而制得的。密度是0.9－0.91g/m3，最輕。結(jié)構(gòu)與性能性能：1．化學(xué)穩(wěn)定性較聚乙烯好2．耐熱性突出（耐高溫100－120℃，可長(zhǎng)期使用，耐低溫性比PE差，－17℃變脆。3．透氣性和透水性高于聚乙烯。4．剛性、拉伸強(qiáng)度比聚乙烯好。5．加工性好，但會(huì)收縮；

6.熱封性能比PE差，但比一般的材料好。用途

中國(guó)對(duì)聚丙烯的需求量將很快超過美國(guó).聚丙烯塑料在食品中主要用于制作薄膜材料；餐具；包裝含油性食品，可代替玻璃紙，包裝點(diǎn)心，面包等；熱收縮包裝。在其他行業(yè)中主要用于醫(yī)療器械的殺菌容器；日用品如水桶、熱水瓶殼等；還可制作文具盒、儀器盒；捆扎繩、帶等。3.2幾種主要塑料三、聚苯乙烯塑料（PS）由苯乙烯在引發(fā)劑存在下進(jìn)行自由基聚合得到。燃燒性能好，易燃，離火后繼續(xù)燃燒，并有苯乙烯臭味放出。火焰呈黃色、冒黑煙；燃燒時(shí)軟化、起泡。

性能

1．質(zhì)地、光澤好、透光率88-92%、著色性好。2．軟化溫度60-80℃，耐熱性差，低溫良好。3．加工成型性好、表面印刷性好。4.水溶性好，易受烴、酯侵蝕溶解。（避免接觸油類及長(zhǎng)時(shí)間在太陽(yáng)光下）5．機(jī)械力學(xué)性好，較高的剛硬性，脆。6.阻濕、阻氣性比PE差。7.無毒無味，單體有毒1％以下。改性苯乙烯與丁二烯（K-樹脂）、丙烯腈共聚物(ABS)用途

聚苯乙烯塑料廣泛應(yīng)用于光學(xué)儀器、化工部門及日用品方面，用來制作茶盤、糖缸、皂盒、煙盒、學(xué)生尺、梳子等。由于具有一定的透氣性，當(dāng)制成薄膜制品時(shí)，又可做良好的食品包裝材料，如透明的食品盒，水果盤，小餐具，EPS發(fā)泡聚苯乙烯材料餐盒。3.2幾種主要塑料四、聚氯乙烯

聚氯乙烯塑料是由氯乙烯單體聚合而成的，是常用的熱塑性塑料之一。英文縮寫為PVC。燃燒性能

聚氯乙烯的燃燒性能不好，離火即滅，屬于難燃性塑料；燃燒時(shí)，有刺激性的氯化氫臭味放出，燃燒時(shí)軟化。性能1.熱穩(wěn)定性差（－15—55℃）大于150℃會(huì)分解放出HCI；長(zhǎng)時(shí)間保持100℃會(huì)降解；因此要在PVC樹脂中加入2％－5％的穩(wěn)定劑。高黏流化溫度，接近分解溫度，黏流態(tài)流動(dòng)性差，因此要加入增塑劑。軟質(zhì)聚氯乙烯一般含增塑劑30—50％。硬質(zhì)增塑劑含量小于5％。2.化學(xué)穩(wěn)定性好；3.阻氣，阻油性，透明度，光澤度比PE好；阻濕性不及PE；4.衛(wèi)生安全性PVC無毒，單體有毒；穩(wěn)定劑：不能用鉛、鎘、鋇鹽；增塑劑：鄰苯二甲酸二辛酯、二癸酯用途

軟質(zhì)聚氯乙烯可制成較好的農(nóng)用薄膜，常用來制作雨衣、臺(tái)布、窗簾、票夾、手提袋等。還被廣泛用于制造塑料鞋及人造革。由于增塑劑含量高，不能直接與食品接觸。硬質(zhì)聚氯乙烯能制成透明、半透明及各種顏色的珠光制品。常用來制作皂盒、梳子、洗衣板、文具盒、各種管材等。食品工業(yè)中可以直接接觸食品，如熱收縮薄膜，彈性拉伸薄膜，可以包裝生鮮果蔬，作冰淇淋果凍的包裝膜。聚偏二氯乙烯

特點(diǎn)：阻隔性很高；耐高低溫性好；化學(xué)穩(wěn)定；透明光澤；良好的熔黏性，制收縮膜后的收縮率達(dá)30％－60％。應(yīng)用高性能復(fù)合包裝材料；灌腸包裝（熱封性差，需高頻脈沖封、鋁封）可作為復(fù)合材料的黏合劑，或作為涂料，涂覆在其他薄膜材料或容器表面，稱為K涂，可顯著提高阻隔性，適用于長(zhǎng)期保存的食品包裝。五、聚酰胺－尼龍?zhí)攸c(diǎn)阻氣性優(yōu)良（但親水，吸水溶脹）；化學(xué)穩(wěn)定：強(qiáng)酸侵蝕，水、醇溶脹；抗拉強(qiáng)度大，抗沖擊力大；耐溫性好：－60—130℃，短時(shí)可耐200℃；成型加工性好，但不易熱封，常用復(fù)合材料；（使用拉伸PA薄膜，與PE，PVDC復(fù)合提高防潮阻濕及熱封性能）衛(wèi)生安全應(yīng)用畜肉類制品高溫蒸煮包裝深度冷藏包裝聚乙烯醇（PVA)特點(diǎn)阻氣性能好，透明度，光澤性好；化學(xué)穩(wěn)定；耐高溫，不耐低溫；抗拉伸，韌性，延伸率高；印刷性好。應(yīng)用含油食品，風(fēng)味食品；香腸、烤肉、切片火腿；黃油、干酪及快餐食品包裝。(PET)滌綸（聚酯）特點(diǎn)高阻隔性（阻氣，阻濕，阻油）；化學(xué)穩(wěn)定；光亮透明（90％），阻紫外線；印刷性好，衛(wèi)生安全；成型、加工、熱封困難。應(yīng)用薄膜制品：含油食品，肉制品高阻隔性包裝復(fù)合材料（真空鋁、K涂，PVDC)用于保質(zhì)期較長(zhǎng)高溫蒸煮殺菌，冷凍食品包裝。聚碳酸酯特點(diǎn)可結(jié)晶，難熔，透明性和低溫抗沖擊性能，耐熱，耐寒；耐應(yīng)力差，易開裂，用PP、PE等與之共混可改善，但是會(huì)失去光澤。應(yīng)用：透明罐頭，盆、盒、瓶、罐。乙烯－乙烯醇共聚物（EVAL)特點(diǎn)乙烯醇改善了乙烯的阻氣性，而乙烯改善了乙烯醇的可加工性、阻濕性。因此，具有易流動(dòng)加工成型性，優(yōu)良的阻氣阻濕性。耐油性，有機(jī)溶劑，高抗靜電，高光澤，透明度，低霧性。應(yīng)用真空、脫氧包裝，可長(zhǎng)效保持包裝內(nèi)環(huán)境氣氛穩(wěn)定；復(fù)合膜采用云母填充EVAL樹脂，對(duì)O2,CO2,N2阻隔性更高。六、離子鍵聚合物目前常用乙烯和甲基丙烯酸共聚物引入鈉離子或鋅交聯(lián)而成的產(chǎn)品特點(diǎn)：極好的沖擊強(qiáng)度，韌性彈性好，抗刺破性和耐折疊性；阻氣性優(yōu)于PE，阻濕性差；耐無機(jī)酸、堿和油脂性優(yōu)良，但脂肪族烴及雜環(huán)化合物對(duì)其有溶脹性；透明性優(yōu)良，光澤度高；耐低溫性好，高溫易氧化老化（小于80℃）極好的熱封性，熱封溫度低，范圍寬（100－160℃）應(yīng)用形態(tài)復(fù)雜或帶棱角的食品包裝，特別適合油脂性食品，可做普通包裝，熱收縮，彈性，復(fù)合材料，熱封層。七、環(huán)境可降解塑料定義:特定環(huán)境下，化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，并用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法能測(cè)定其物質(zhì)性能變化的塑料。含義化學(xué)上（分子水平）：廢棄物結(jié)構(gòu)分解為CO2,H2O；物性上（材料水平）：短期內(nèi)應(yīng)用功能喪失；形態(tài)上：崩裂，粉碎，粉化。分類生物降解塑料生物合成聚酯塑料（PHB)三羥基丁酸酯聚交酯－乳酸天然高分子材料－淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、多糖合成生物可降解塑料共混型生物可破壞塑料光降