【正文】 第六章 食品包裝用塑料材料及包裝容器 組 長：周 穎 070940413 周 穎 070940414 施協(xié)雙 070940426 袁玉蛟 070940427 馬 駿 070940428 蔣明波 第一節(jié) 塑料的概況 第二節(jié) 主要塑料包裝材料 第三節(jié) 軟塑料包裝材料 第五節(jié) 食品用塑料包裝材料的選用 主要內(nèi)容： 第四節(jié) 塑料包裝容器及制品 本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 、組成及主要性能指標(biāo)。 性能。 的包裝性能及適用場合。 法。 第一節(jié) 塑料的概況 塑料用于食品包裝的特點 塑料的組成 塑料的分類 塑料材料的主要包裝性能指標(biāo) 一、塑料用于食品包裝的特點 ，方便運輸、銷售； ，耐一定的酸、堿、鹽及油脂； ，可加工成薄膜、片材、絲、帶、編織物及各種容器； ，易著色、印刷，且裝飾效果好； ，有良好的封合性； ，構(gòu)成性能更好的復(fù)合材料 ； ； 。 優(yōu)點： 缺點： ，因此已造成包裝表面的污染和某些操作上的困難； ； 著較大的問題。 塑料 （ plastics）的定義： 以 高分子 聚合物 — 合成樹脂 和天然樹脂為基本原料，再加入（或不加入）各種 添加劑 ，在一定溫度和壓力下，加工塑制成型和交聯(lián)固化型，得到的固體高分子材料。 塑料 樹脂 添加劑 ： 增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑、著色劑等。 二 、 塑料的組成 我們通常所用的塑料并不是一種 純物質(zhì) ，它是由許多材料配制而成的。其中高分子聚合物是塑料的主要成分，此外，為了改進塑料的性能，還要在聚合物中添加各種輔助材料，如填料、增塑劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、著色劑等，才能成為性能良好的塑料。 高分子聚合物：是一類分子量在 104106以上由 C、H、 O、 N等構(gòu)成的物質(zhì)，一種或幾種簡單的低分子化合物 （單體） 以某種形式重復(fù)連接而成 聚合體 。 鏈節(jié) (重復(fù)單元） ：高分子聚合物大分子是由一些基本的單元結(jié)構(gòu)重復(fù)連接而成的，該單元結(jié)構(gòu)稱為鏈節(jié)。是 化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)可重復(fù)的最小單位。 聚合度 ：大分子重復(fù)鏈節(jié)的數(shù)目。 如：聚乙烯由若干乙烯組成。 樹脂 是塑料的最主要成分，其在塑料中的含量一般在 40%～ 100%。 樹脂的種類、性能及在塑料中所占的比例常常決定了塑料的性質(zhì)并起著 決定性作用 。 加聚樹脂（加成聚合反應(yīng)） ： 聚乙烯 、聚丙烯、聚氯乙烯 構(gòu)成食品包裝用樹脂的主體。 縮聚樹脂（縮聚聚合反應(yīng)） ：酚、醛、氨基等， 在食品包裝中較少應(yīng)用。 ?加成聚合反應(yīng) —— 單體進行連續(xù)、多步的加成反應(yīng)，形成高聚物。 按合成方法可分為 : （ 1）增塑劑 通常是 有機低分子物質(zhì) ； 當(dāng)聚合物分子間夾有低分子物質(zhì)后，加大了分子間距，降低其分子作用力，從而增強了大分子柔軟性和相對滑移流動能力。 提高樹脂可塑性和柔韌性。 （ 2）填充劑 彌補樹脂某些性能的不足，以 改善塑料的使用性能。如提高制品的穩(wěn)定性、堅固性、耐熱性等，同時可降低塑料成本。 常用的材料有碳酸鈣、陶土、滑石粉、石棉、硫酸鈣等，一般用量 2050%。 （ 3）穩(wěn)定劑 主要功用是 防止和延緩樹脂老化 ，主要針對引起塑料老化的氧、光、和熱等因素。 分 為 三類： 抗氧劑： 阻止高分子材料的氧化變質(zhì)。有酚類和胺類兩種，其中酚類抗氧劑因其毒性低、不易污染的特點而被大量應(yīng)用于食品包裝用塑料。 光穩(wěn)定劑： 用于反射或吸收紫外光物質(zhì)，防止塑料樹脂老化，延長其使用壽命，效果顯著且用量極少。 熱穩(wěn)定劑： 防止塑料在加工和使用過程中因受熱而引起的降解，應(yīng)用最多的是 PVC的熱穩(wěn)定劑。 （ 4）著色劑 用于 改變塑料等合成材料固有的顏色 ，使產(chǎn)品更美觀，并起到 屏蔽紫外線和保護內(nèi)容物 等作用，使其具有更高的商品價值。常用的有無機顏料、有機顏料和其他染料。 （ 5）潤滑劑 塑料制品成型加工時易脫模，同時使制品表面光亮美觀。 （ 6）固化劑 用于熱固性塑料，使其耐熱、堅硬。 （ 7）其他添加劑 發(fā)泡劑、抗靜電劑、阻燃劑等。主要用途是使作為食品包裝用的塑料更符合其功能特點。 食品包裝的塑料添加劑特別要求 (1)各種添加劑應(yīng)具有與樹脂很好的相容性、穩(wěn)定性、不互相影響其作用； （ 2）無味、無臭、無毒、不溶出。 三、塑料分類 通常按塑料在加熱冷卻時表現(xiàn)性質(zhì)不同分： （ 1）熱固性 塑料 (thermosetting plastic) 主要以 縮聚樹脂 為基料，在加入填料、固化劑及其他添加劑而構(gòu)成。在一定溫度下經(jīng)一定時間固化，再次受熱，只能分解，不能軟化，因此不能反復(fù)塑制成型。 優(yōu)點 ：剛硬、耐熱、不溶； 缺點 ：較脆，不能反復(fù)塑化成型， 不常用于食品。 常用： 酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧塑料 等。 （ 2）熱塑性 塑料（ thermoplastic) 以 加聚樹脂 為基礎(chǔ)，加入適量添加劑制成。 在特定的溫度范圍能反復(fù)受熱軟化流動和冷卻硬化成型，其樹脂化學(xué)組成及基本性能不發(fā)生變化。 優(yōu)點 ：成型加工簡單，包裝性能好，可收回再成型； 缺點 ：剛硬性低、耐熱性差。 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. 按加工方法分類 根據(jù)塑料的不同的成型方法，可以分為 膜壓、層壓、注射、擠出、吹塑、澆鑄 塑料和 反應(yīng)注射 塑料等多種類型。 根據(jù)塑料本身的組成成分不同，可分為： （ 1）單一組分塑料 此種塑料基本上由合成樹脂組成，有的僅含有少量輔助材料（如潤滑劑、染料）。如聚乙烯、聚苯乙烯和有機玻璃等。 （ 2）多組分塑料 此種塑料除了樹脂外還含有較多的輔助材料，如填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑和固化劑等。如聚氯乙烯、酚醛塑料、不飽和聚酯等。 根據(jù)各種塑料不同的使用特性，通常將塑料分為 通用塑料 、 工程塑料 和 特種塑料 。 一般是指 產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價格便宜 的塑料。通用塑料有五大品種，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）。這五大類塑料占據(jù)了塑料原料使用的絕大多數(shù)，其余的基本可以歸入特殊塑料品種 。 （ 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、熱塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。 特種工程塑料又有交聯(lián)型的非交聯(lián)型之分。交聯(lián)型的有：聚氨基雙馬來酰胺、聚三嗪、交聯(lián)聚酰亞胺、耐熱環(huán)氧樹指等。非交聯(lián)型的有：聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亞胺、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 良好的機械性能和耐高、低溫性能，尺寸穩(wěn)定性較好 ，可以用作工程結(jié)構(gòu)的塑料，如聚酰胺、聚砜等。 在工程塑料中又將其分為 通用工程塑料 和 特種工程塑料 兩大類。 （ 3）特種塑料 一般是指具有特種功能，可用于 航空、航天 等特殊應(yīng)用領(lǐng)域的塑料。如氟塑料和 有機硅 具有突出的耐高溫、自潤滑等特殊功用， 增強塑料 和泡沫塑料具有高強度、高緩沖性等特殊性能，這些塑料都屬于特種塑料的范疇。 四、 塑料材料的主要包裝性能指標(biāo) （ 一）主要保護性能及其指標(biāo) 包裝材料對商品的保護性能是 最為重要、最基本 的功能，保護性能指標(biāo)指的是能保護內(nèi)容物，防止其質(zhì)變、被破壞，保證其內(nèi)容物的性能。 ： 主要包括對水分、水蒸氣、氣體、光線等的阻隔性能和保香功能。 （ 1）透氣度 (Qg)與透氣系數(shù) (Pg) （ 2）透濕度 (Qv)與透濕系數(shù) (Pv) （ 3）透水度 (Qw)與透水系數(shù) (Pw) （ 4）透光度 (T) ： 在外力作用下的材料表現(xiàn)出抵抗外力而不發(fā)生變形和破壞的性能。 （ 1） 硬度：材料表面具有抵抗外力作用而不發(fā)生永久變形的性能。 （ 2）抗張強度、抗壓強度、抗彎強度：材料在拉、壓、彎力緩慢作用下不破壞時，單位受力截面所能承受的最大力分別為材料的抗張、抗壓、抗彎強度。 （ 3）爆破強度：使塑料薄膜袋破裂所施加的最小內(nèi)壓應(yīng)力。 （ 4）撕裂強度：材料沿缺口連續(xù)撕裂破壞的性能。 （ 5）戳刺強度：材料被尖銳物刺破所需的無原則的最小力。 材料抵抗環(huán)境因素（溫度、介質(zhì)、光等）的影響而保持其原有性能的能力。 主要包括 : （ 1）耐高低溫性 溫度升高 ，塑料材料的強度剛性明顯降低，其阻隔性能也會下降（耐高溫性能用熱分解溫度來表示）。 溫度降低 ，會使塑料的塑性和韌性下降而變脆（耐低溫性用脆化溫度表示）。 （ 2）耐化學(xué) 指塑料在化學(xué)介質(zhì)中的耐受程度。 （ 3）抗老化性 指塑料在加工、貯存、使用過程中受到光、熱、氧、水、生物等外界因素作用下，保持其化學(xué)結(jié)構(gòu)和原有性能而不破壞的能力。 （二 )衛(wèi)生安全性 塑料由于其成分組成、材料制造、成型加工以及與之相接觸的食品之間的相互關(guān)系等原因，存在著有毒物的溶出和對食品的污染問題。 塑料包裝在無缺口和孔隙缺陷時可抵抗微生物的侵入滲透。但卻不能完全抵抗昆蟲、老鼠等生物的入侵。 塑料包裝應(yīng)耐酸、耐堿、耐化學(xué)藥劑，對油脂也有一定的耐抗性。從而保證食品的安全性。 （三）加工工藝性及主要性能指標(biāo) 表示其成型性好壞的主要指標(biāo)： （ 1）熔融系數(shù)（ MI） （ 2）成型溫度及溫度范圍 （ 3）成型壓力（ MPa） （ 4）塑料熱成型時的流動性 （ 5）成型收縮力 （ 1）機械性能 包裝強度、剛性等； （ 2）熱封性能 包括熱封溫度、封合壓力、熱封強度等。 印刷油墨與塑料的相容性，印刷精度、清晰度，印刷層耐磨性等。 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 、 離子鍵聚合物 十二 、 環(huán)境可降解塑料 十三 、 其他塑料樹脂 主要材料 第二節(jié) 主要塑料包裝材料 聚乙烯樹脂由 乙烯單體 聚合而成的高分子化合物，加入少量潤滑劑、 抗老化劑 等添加劑。 是無臭、無毒、外觀呈 乳白色的蠟狀固體 。 其分子結(jié)構(gòu)式： 一 、 聚乙烯 PE 特性 （ 1）阻透性：阻水、阻濕性能好 —— 防潮干燥食品 ，但阻氣和阻有機蒸汽性能差 ,耐油性差 —— 生鮮果蔬 ，不接觸油性食品； （ 2）印刷性：印刷性能差，非極性物質(zhì)，需改善其印刷性。 （ 3）耐高低溫性： 耐低溫性很好 —— 適于冷凍處理 ，耐高溫性差 —— 不能用于高溫殺菌 ； （ 4）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性：常溫下與一般酸、堿不起作用； （ 5）機械性能：有一定的抗拉強度和撕裂強度，柔韌性好； （ 6）成型加工性：成型方便； （ 7）熱封性：熱封性能好 —— 復(fù)合材料的 熱封層 ； （ 8）光學(xué)性能：光澤度、透明度不高； （ 9）衛(wèi)生安全性： 安全無毒 ，可直接接觸食品。 品種 LDPE HDPE LLDPE 因聚合方法和密度不同，可以分為： 在高壓和較高溫度條件下聚合的聚乙烯， 分支較多的線型大分子結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度較低，密度低， 為 ～178。 抗撕裂性、延伸性、耐沖擊性好、透明度高、熱封性好，衛(wèi)生安全。 1）阻氣性差，耐油差 生鮮果蔬，不接觸油性食品； 2）阻水阻濕性好 防潮干燥食品； 3）耐低溫性好 冷凍食品； （ LDPE） 應(yīng)用： 主要制作 薄膜 。 生鮮果蔬，熱封層，熱收縮。 大分子呈直鏈線性結(jié)構(gòu)，分子結(jié)合緊密，結(jié)晶度高達 8595%，密度為 ～ 178。 ，比LDPE密度稍高 ； 1）阻隔性、強度、耐熱性比 LDPE高