食品塑料包装材料的选用[1]PPT课件

書式設定,*,*,*,書式設定,第 2,第 3,第 4,第 5,提 纲,1 塑料的基本概念、组成及主要包装性能,高分子聚合物的组成单个大分子的结构多个大分子的结合和聚集态物态及相应的性能 塑料的组成(树脂和添加剂),2,食品包装常用的塑料树脂,常用的塑料树脂的性能、使用。重点是环境可降解塑料,3,软塑料包装材料,常用的食品包装用塑料薄膜复合包装材料(材料要求和复合工艺),4,塑料包装容器及制品,(常用制品),5,食品用塑料包装材料的选用,卫生安全性、阻透性、异臭成分,1塑料的基本概念、组成及主要包装性能,塑料,是一种高分子聚合物,树脂,为基本成分，再加入一些改善其性能的各种,添加剂,制成的高分子材料。,一、,高分子聚合物塑料的基本知识,(一）,高分子聚合物的基本概念,高分子,是指它的分子量在10,4,10,6,以上的大分子物质，所含的原子数可以高达几百万个。,虽然它分子量很大，但它的化学组成却必不复杂，它往往是由一种或几种简单的化合物,（单体）,以某种形式重复而形成,聚合体,。,链节：,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。,聚合度：,大分子重复链节的数目。,如果已知链节的分子量和聚合度，可知大分子的分子量。,M=mn,M,大分子的分子量,m,链节的分子量,n,大分子的聚合度,注：同一种高分子聚合物中，各分子所含链节的数目是不,同的,因此高分子聚合物的聚合度和分子量是指其平均聚合度和平均分子量。,（二)结构和构象,(单个大分子),1 原子间作用力：,组成高分子聚合物的大分子是原子在,共价键的作用下连接而成的。,这种共价键所形成的结合力较强，称为,主价力。,2 分类,高分子聚合物长链分子可以按,几何形状,分为两种。,线型大分子：,由许多链节形成一个长链，长链上可以有,支链，长链之间靠物理吸引，相互结合。,体型大分子：,大分子链之间以强的化学键相互交联，形,成立体的网状结构。,Page 50,表3-1,高分子聚合物与低分子化合物之间还有一个重要的区别：,高分子聚合物有特殊的构象,:,同分异构体,高分子聚合物大分子链中的单键可以绕着它邻近的键按一定的键角作旋转运动，它是一种热运动，运动速度很高，细长的大分子时而收缩，时而舒张.,这种大分子构象的瞬息变化使大分子具有很好的,柔顺性,在宏观方面表面出很好的,柔韧性和弹性,。,(三)高分子聚合物大分子间的结合及聚集态,1 大分子间作用力：是,靠,范德华力和氢键,结合而构成物体,这两种结合力在这里称为,次级键。,注：单个的次级键力与其主键力相比很小，只相当于它1%10%，但链很长，次级键的总和力要远远超过主价键力。,对于一个化合物来讲，聚合度越大，分子的结合力越大，相互结合的越紧密。,高分子聚合物比低分子的有高得多的强度和化学稳定性,2 大分子聚集结构对高分子聚合物的性能的影响,分类：,依照大分子的聚集态的分子排列是否有序而分为二类,无定型聚合物：,大分子在空间以杂乱无序的形式聚集,而构成聚合物。,结晶型聚合物：,大分子有规则地排列而构成聚合物。,注：,结晶型聚合物内的大分子并非全都规则地排列，只有部分区域,规则地排列，该区域则为,晶区,。,聚合物的结晶度:,晶区的重量与聚合物的总体重量百分比,结晶度高:,聚合物的强度、硬度、熔点、化学稳定性,阻透性升高。,聚合物的弹性、塑性、冲击强度降低。,在工厂中，可以通过外力拉伸使高分子聚合物沿,着拉伸方向定向排列而提高聚合物的结晶度，从,而提高聚合物的性质。,（四）高分子聚合物的物态及其相应性能,高分子聚合物在不同温度下分别呈现出,玻璃态、高弹态、黏流态，,各种物态分别具有一定的特性。高分子聚合物的结构不同其物态也不同。其关系用,温度形变曲线,来表示。,1 线型无定型高分子聚合物,形变曲线如,page51,图36所示,在恒定的应力下，随着温度升高，它出现三种物态。,1,玻璃态,温度低于,玻璃化温度,T,g,它是聚合物作为塑料时的使用状态，这时聚合物的形变小，而且随外力的消失而消失，呈现刚硬的固体状态。,2,高弹态,温度介于,T,g,和,黏流温度,T,m,之间，大分子的热运动加剧，聚合物变成有极高弹性的物体，弹性变形可达原长的510倍。,3,黏流态,温度介于,T,m,和,分解温度,T,d,之间，分子动能增加到大分子之间可以相互滑动的状态而使高分子聚合物变成可流动的黏稠液体。是聚合物成型加工的物态。,温度超过分解温度,Td,时，大分子共价键破坏而导致高分子聚合物的分解。,（2）线型结晶高分子聚合物,它只有,结晶态和黏流态,，,因为大分子热运动的加剧，不足以克服结晶区原子之间的结合力，不能成为具有极高弹性的物体。,当大分子不能保持有序排列的结构时，晶区消失而呈现了黏流态。,（3）体型高分子聚合物,因为大分子的关联，使大分子束缚而不能产生相对滑动,，,因此没有,高弹态和黏流态。,二、,塑料的组成和分类,（一）塑料的组成,塑料,是一种高分子聚合物,树脂,为基本成分，再加入一些改善其性能的各种,添加剂,制成的,高分子材料,（1）聚合物的主干树脂,树脂的种类、性质、及在塑料中所占的比例，起主要的决定作用。,常用树脂分为两类,一类：加聚树脂,如,聚乙烯、聚丙烯、聚氯烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯,等，它们构成食品包装用树脂的主体。,二类：缩聚树脂。,在食品包装中较少应用。,(2)聚合物中的添加剂,1,增塑剂,定义:,提高树脂可塑性和柔软性的添加剂。,原理：,增塑剂为一些低分子的物质，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。,2,稳定剂,它的功能是,防止或延缓,高分子材料的老化变质。,A,抗氧剂,阻止高分子材料的氧化变质。,其中酚类抗氧剂因其安全无毒，不易污染而被大量应用。,B,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。,C,热稳定剂,可防止塑料在加工和使用过程中因受热而引起的降解，,是塑料等高分子材料加工中不可缺少的一类助剂。,目前应用最多的是聚氯乙烯的热稳定剂。,3 填充剂,功用:,弥补树脂的某些不足性能，改善塑料的使用性能,如:提高尺寸稳定性和硬度，同时可降低塑料成本。,添加剂的具体要求：,它与树脂有很好的,相溶性、稳定性、不相互影响,的特性,对于食品包装的塑料袋，应具有,无味、无毒、无臭、不,溶出,的特征,。,（二,）,塑料的分类,通常按塑料须加热、冷却呈现的性质的不同，分为,热塑性塑料和热固性塑料,1 热塑性塑料,以聚合树脂为基料，加入适量的添加剂而制成。,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。,2 热固性塑料,不常用于食品，不作介绍。,三、塑料材料的主要包装性能指标(,page 53),2 食品包装常用的塑料树脂,K,树脂,聚氯乙烯（,PVC）page 58,聚偏二氯乙烯（,PVDC）page 59,聚酰胺（,PA）,通称尼龙,Ny page 60,聚乙烯醇（,PVA）page 60,聚酯（,PET）page 60,聚碳酸酯（,PC）page 61,乙烯醋酸乙烯共聚物（,EVA）page 62,乙烯乙烯醇共聚物（,EVAL）page 62,名称,聚乙烯,高压低密度聚乙烯,低压高密度聚乙烯,线型低密度聚乙烯,聚丙烯（,BOPP,，,OPP,）,聚苯乙烯,简写,PE,LDPE,HDPE,LLDPE,PP,PS,特征,最轻的食品包装用塑料,最主要缺点是脆性,阻水性,好,高于,LDPE,水蒸气透过率与,HDPE,相似,差，低于,PE,阻气性,差,差,高于,LDPE,差,氧气透过率也相似,差,机械强度,低,高于,LDPE,高于,LDPE,好，高于,PE,较好的刚硬度、脆性大；耐冲击性能差,延伸性,好,好,耐低温性,很好,比,PE,差,17,变脆,良好,耐高温性,差,优良,差，为,60,80,透明度,不高,较高,低于,LDPE,好,好，高达,88%,92%,名称,聚乙烯,高压低密度聚乙烯,低压高密度聚乙烯,线型低密度聚乙烯,聚丙烯（,BOPP,，,OPP,）,聚苯乙烯,印刷性能,差，须要处理,差，须要处理,热封性,很好,好,低于,LDPE,比,PE,差,柔顺性,好,低于,LDPE,高于,HDPE,加工性,好,低于,LDPE,较好,好,卫生、安全,好,高于,PE,好，无毒、无味,适用范围,适应食品的冷冻处理,主要制成膜，用于包装要求较低的食品，,防潮要求的干燥食品；生鲜果蔬的保鲜包装；冷冻食品的包装,与,LDPE,相比，相同强度下，可节省原材料，作为复合膜的热封层用于高温杀菌食品的包装,主要制成膜，用于包装肉类、冷冻食品、和奶制品，阻气性差，不能满足长时间的保持要求。,薄膜经定向拉伸处理比,CPP,好，包装含油食品，可代替玻璃纸包装点心、面包，可用作糖果、点心的扭结包装制成各种形式绳、带,制成透明的食品盒、水果盘，色泽艳丽发泡,EPS,可用作保温及缓冲包装材料，如：快餐盒,环境可降解塑料,美国材料试验协会的定义：,在特定的环境条件下，其化学结构发生了明显的变化，并用标准的测试方法能测定其物质性能变化的塑料。,化学上（分子水平）：,其废弃物的化学结构发生了明显的,变化，最终完全降解成二氧化碳和水,特性上（材料水平）：,其废弃物在较短时间内，机械力学,性能下降，应用功能大部分或完全丧失。,形态上：,其废弃物在较短时间内破裂、崩碎、粉化成为对,环境无害或易被环境消化,被降解的原因,高分子材料降解的敏感性取决于,自身的结构,如：,含,CN、CO,等杂键比含单纯,CC,的敏感,带支链的比直链的敏感,PE,的分子量低于500时，可被微生物所降解,在热塑性塑料中，能被微生物降解只有脂肪族聚酯及,其衍生物。,环境可降解塑料分类:,1 生物可降解塑料,a,生物合成聚酯塑料,它是一种特定的塑料，用特定的细菌经过,发酵,制成。,它的特点是此聚酯塑料是由生物合成的，亦能为微生物所分解。,b,天然高分子材料,是指,淀粉、纤维素、蛋白质、多糖,等能被微生物所降解的物质，经适当的改性后，制成的包装材料。,研究的重点是以淀粉为主要原料。,如研究的用大豆淀粉制取包装包装材料，它最大的特点就是有很好的降解性。,光降解塑料,指光照作用下能降解的塑料。,应用：,农用薄膜和饮料包装袋上,缺点：,如何确定使用的安全期及所分解的物质能否对环,境造成危害。,如：塑料在见光30个小时后，就分解，在实际中肯定不适合商品的流通。,3 软塑料包装材料,定义：,软塑料包装材料指的是塑料的挠性（弯曲性）包装材料。,指单种塑料薄膜、塑料与塑料的复合薄膜或是以塑料为主体包含纸或铝箔等其他可挠性材料的复合材料。,一、,常用食品包装用塑料薄膜,（1）,普通塑料薄膜,是指用普通方法成型而未经拉伸处理一类薄膜。,包装性能主要取决于,树脂的品种,。,对于单一薄膜,阻湿性能好：,PVDC、,拉伸,PP、PE,气体阻隔性优良：,PVA、PA、PE、PVDC、EVAC,耐高温性能好：,CPP、PA、PET、PVDC,（2）,定向拉伸塑料薄膜,定义：,将普通塑料薄膜在其玻璃化至熔点的某一温度条件下拉伸到原长度的几倍，然后在张紧状态下，在高于其拉伸温度而低于熔点的温度区间内某温度保持几秒进行热处理定型，最后急速冷却至室温，可制得定向拉伸薄膜。,性能的影响因素：,塑料的品种、分子量大小、结晶度、热处理的时间、温度,拉伸方向、拉伸程度,2 拉伸程度可以影响机械力学性能、阻透性能、和耐热耐寒性能。,注：,1 单向拉伸的薄膜拉伸方向上强度增加，而未经拉伸方向强度降低、易破裂。,（3）,高阻隔性薄膜,是指厚度在25.4,m,以下的薄膜在22.8条件下的透气度为10,mL/(645cm,2,.24h.0.1MPa),以下。目前只有,EVOH、PVDC,和聚丙烯腈(,不严格的讲,PA,和,PET,也可算作)。,例：,EVOH(,乙烯乙烯醇共聚物膜),优点：,极好的阻气性，可大大提高食品的保香性和延长保,质期。,它是高阻性材料中热稳定性最好的一种,由于,EVOH,分子