塑料包装材料及其包装容器.ppt
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1、1,第3章 塑料包装材料及其包装容器,主要内容1.塑料的基本概念、组成及主要包装性能2.食品包装常用塑料树脂3.常用食品包装塑料薄膜4.塑料包装容器及制品5.塑料包装材料的选用,2,3,4,塑料用作包装材料是现代包装技术发展的重要标志。塑料及其复合包装材料因原材料来源丰富、成本低廉、性能优良、流通使用方便,成为近40年来世界上发展最快、用量巨大的包装材料。,第一节:塑料的组成、分类和主要包装性能指标,5,优点:具有许多优良的物理性能(强度、弹性、耐折、阻隔性等),化学稳定性好,质轻,易加工成型等。致命缺陷:某些塑料材料存在着卫生安全方面问题;塑料包装废弃物对环境污染的问题。,6,塑料是以一种高
2、分子聚合物-树脂为基本成分,在加入一些用来改善性能的各种添加剂制成的高分子材料。其中树脂是最主要的组分,也是决定塑料类型、性能和用途的根本因素。塑料=树脂+添加剂,一、塑料的组成,7,树脂在塑料中约占40100%。目前塑料中所用树脂基本上是人工合成的高分子聚合物。,(一)聚合物树脂,按合成方法可分为:1、加聚树脂:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯树脂等;2、缩聚树脂:酚醛、环氧、氨基酸酯等。,8,1、填充剂:弥补树脂某些性能的不足,以改善塑料的使用性能。用量一般为2050%。2、增塑剂:提高树脂可塑性和柔软性的添加剂。3、稳定剂:是为提高树脂的抗老化性能。,二、塑料中常用的添加剂,9,4、润滑剂:塑料
3、制品成型加工时易脱模,同时使制品表面光亮美观。5、固化剂:用于热固性塑料,使其耐热、坚硬。6、其他添加剂:发泡剂、抗静电剂、着色剂、阻燃剂等。,10,热塑性塑料主要是加聚树脂为基料,加入少量添加剂而构成。优点:受热易软化,冷却即变硬,加热冷却可重复多次,其基本性能不变。成型加工简单,包装性能良好,废料可回收再成型;缺点:刚硬性低,耐热性不高。,二、塑料的分类,(一)热塑性塑料(thermoplastic),11,热固性塑料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:耐热性好、刚硬、不熔等缺点:
4、较脆且不能反复成型。,(二)热固性塑料(thermosetting plastic),12,三、塑料材料主要包装性能指标,(一)主要保护性能及其指标,1.阻透性2.机械力学性能3.稳定性,13,1、阻透性:,主要包括对水分、水蒸气、气体、光线的阻隔性能。指标:(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),14,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)刚性:材料具有抵抗外力作用而不发生 弹性变形的性能称为刚性。(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
5、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。,2、机械性能:,15,(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最小力。,16,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,(耐高温性能用温度为指标来表示)。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)。,3、稳定性,17,(2)耐化学性 指塑料在化学介质中的耐受程度,主要是塑料在介质中经一定时间后的质量、体积、强度、色泽等的变化
6、情况。(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。,3、稳定性,18,1、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(1)虫害侵害率(2)虫害入侵率,(二)卫生安全性,19,1、包装制品成型加工性 表示其成型性好坏的主要指标:(1)熔融指数(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,(三)加工工艺性及主要性能指标,20,2、包装操作工艺性(1)机械性能 包装
7、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。,21,第二节:食品包装常用的塑料树脂,22,一、聚乙烯(PE)聚乙烯树脂是由乙烯单体经加成聚合而成的高分子化合物,无毒,外观呈乳白色蜡状固体.聚乙烯塑料由PE树脂加入少量的润滑剂和抗氧化剂等添加剂构成。,23,1PE的包装性能阻隔性:阻水阻湿性好,但有一定的透气性;化学稳定性:具有良好化学稳定性,常温下与一般酸碱不起作用,但耐油性稍差;机械力学性能:有一定的机械抗拉和抗撕裂强度,柔韧性好;温度适应性:耐低温性好,但耐高温性能差;加工性:易加工成型,热封性
8、好,但印刷性能较差;卫生安全性:卫生安全性好。,24,2聚乙烯的主要品种、性能特点及应用(1)低密度聚乙烯(LDPE)具有分支较多的线型大分子结构,结晶度较低,密度也低(0.910.94 g/cm3)。特点:阻隔性差,机械强度也低,但延伸性、抗撕裂性和耐冲击性好,透明度较高,加工性和热封性好,柔软性好,耐低温。用途:制成薄膜,用于干制品的防潮包装和冷冻食品的包装,蔬菜的保鲜包装,复合材料的热封层,热收缩包装。,25,(2)高密度聚乙烯(HDPE)大分子呈直链线型结构,分子结合紧密,结晶度高达8595%,密度为0.940.96g/cm3。特点:具有较高的机械强度、硬度和优良的耐热性能。其耐溶剂性
9、、阻气、阻湿性均优于LDPE。但柔韧性、透明性、热成型加工性能有所下降。用途:薄膜包装食品,复合膜的热封层,较高温度杀菌食品的包装。,26,(3)线型低密度聚乙烯(LLDPE)大分子支链长度和数量介于LDPE和HDPE之间。特点:具有比LDPE优的强度性能,抗拉强度提高了50%,而柔韧性比HDPE好,加工性能也较好。,27,大分子侧基-CH3。无极性。密度为0.900.919/cm3。是目前最轻的食品包装用塑料材料。,二、聚丙烯(PP),28,1PP的主要包装特性阻隔性:阻隔性优于PE,但仍然较差;化学稳定性:化学稳定性优良,在一定的温度范围内对酸碱盐及许多溶剂等有稳定性;机械力学性能:机械性
10、能较好,具有强度、硬度和刚性均高于PE;温度适应性:耐热性好,但耐低温性较差;加工性:透明度高,光泽度好,成型加工性能良好,热封性较好,但比PE差,印刷性差;卫生安全性:卫生安全,符合食品包装要求。,29,2应用PP主要制成薄膜应用,可制成热收缩膜进行热收缩包装;也可制成透明的其他包装容器(如瓶),在食品包装上用途广泛。,30,大分子主链上带有苯环侧基,结构不规整、不易结晶,柔顺性很低。因此,PS是线型、无定型、弱极性高分子化合物。,三、聚苯乙烯(PS),31,特点:PS透明度高,有很好的光泽。质地坚硬,脆性大,耐冲击性差。成型加工性好,易着色和表面印刷,无毒、无味,卫生安全性好,可用于食品包
11、装,但PS树脂中残留单体苯乙烯等物质有低毒,单体残留量应在1%以下。可制成薄膜、瓶和泡沫塑料。,32,四、K-树脂K-树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体,以烷基锂为引发剂,采用阴离子溶液聚合技术合成的一种嵌段共聚物。是一种具有良好抗冲击性能的聚苯乙烯类透明树脂。高透明性和耐冲击性,被用于制造各种包装容器,如盒、杯、罐等。K-树脂无毒,可与食品直接接触,经-射线辐照后其物理性能不受影响,在食品包装尤其是辐照食品包装应用前景看好。,33,五、聚氯乙烯(PVC)聚氯乙烯塑料以聚氯乙烯树脂为主体,加入增塑剂稳定剂等添加剂混合组成,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。,34,性
12、能特点:透明度高,对氧气的阻隔性好;机械性能较好,化学稳定性好,着色性、印刷性也较好。应用非常广泛。PVC存在着卫生安全性问题,限制了其在食品包装上的应用。安全性:单体残留;铅盐、铬盐等较强毒性的稳定剂;邻苯二甲酸二辛酯增塑剂。,35,六、聚偏二氯乙烯(PVDC)由偏二氯乙烯以过氧化物或偶氮化合物为引发剂经自由基聚合制备。,36,性能特点:软化温度高,接近其分解温度,在热、紫外线等作用下易分解,与一般增塑剂相容性差,加热成型困难。包装特性:阻隔性很高,且受环境温度影响较小,耐高温性能良好,适用于高温杀菌和低温冷藏;化学稳定性很好,不易受酸、碱和普通有机溶剂的侵蚀;透明性、光泽性良好;热封性能较
13、差,薄膜封口强度低,一般要采用高频或脉冲热封合,也可采用铝丝结扎封口;加工成型困难。,37,七、聚酰胺(PA)(俗称尼龙)性能特点:阻气性优良,分子极性较强,是一种典型的亲水性聚合物,阻湿性差,吸水性强,且随吸水量的增加而溶胀,其阻气阻湿性能显著下降。化学稳定性良好抗拉强度较大,但随着吸湿量的增多而使强度降低耐高低温性能优良,正常使用温度范围在-60130,短时耐200,38,成型加工性能较好,但热封性不良(180190),一般用于复合材料。卫生安全性好。大量用于食品的包装,与PE、CPP等复合,提高防潮和热封性能,可用于肉类制品的高温蒸煮包装和深度冷冻包装。,39,八、聚乙烯醇(PVA)阻气
14、性优良,分子极性较强,是一种典型的亲水性聚合物,阻湿性差,吸水性强,且随吸水量的增加而溶胀,其阻气阻湿性能显著下降。化学稳定性良好,透明度、光泽性和印刷性良好机械性能良好,强度较高,但随着吸湿量的增多而使强度降低耐高温性能优良,耐低温性能较差,卫生安全性好。可直接用于包装含油食品和风味食品,吸湿性强,不能用于防潮包装,可与其他材料复合使用。,40,九、聚酯(PET)PET是聚对苯二甲酸乙二酯的简称,俗称涤纶。PET用于食品的包装有多种优良包装特性:,41,优良的阻气、阻湿、阻油等高阻隔性;化学稳定性好;具有极高的强度性能,具有良好的抗拉、抗冲击强度,耐磨、耐折叠;优良的温度适应性(120下能长
15、期使用,可耐-70低温);印刷性能较好;卫生安全性好。应用:包装含油及肉类制品;通过定向拉伸,用作食品的收缩包装;以PET为基材的复合膜可用于蒸煮食品包装、冷冻食品包装;目前大量用于饮料包装瓶。,42,十、聚碳酸酯(PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物,根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。有很好的透明性和机械性能,尤其是低温抗冲击性能,是一种非常优良的包装材料,但因价格贵而限制它的广泛应用。包装上注塑成盆、盒,吹塑成瓶、罐等各种韧性高、透明性好、耐热又耐寒的产品,用途较广。,43,十一、乙烯和乙烯醇共聚物(EVOH)乙烯醇改善了乙烯的阻气性,而乙烯则改善了乙烯醇
16、的加工性和阻湿性。性能特点:对氧气、二氧化碳、氮气等气体的高阻隔性,及优异的保香阻异味性能,由于主链上有羟基而具有亲水性,吸水后会影响其高阻隔性能,可将EVOH夹在聚烯烃中间充分体现其高阻隔性能。耐油和耐有机溶剂。高性能包装新材料,用于有高阻隔性要求的包装上,如真空、充气或脱氧包装等。,44,十二、可降解塑料高分子聚合物树脂在包装上的应用,改变了食品作为商品的加工流通、销售和消费方式,促进了食品工业及包装工业的发展,但也带来了严重的环境污染问题。环境可降解塑料:在特定环境条件下,其化学结构发生明显变化,并用标准的测试方法能测定其物质性能变化的塑料。,45,国际上关于环境可降解塑料的含义可归纳为
17、三个方面:1)化学(分子水平)上:其废弃物的化学结构发生显著变化,最终完全降解成二氧化碳和水。2)物性(材料水平)上:其废弃物在较短时间内,力学性能下降,应用功能大部分或完全丧失。3)形态上:其废弃物在较短时间内破裂、崩碎、粉化成对环境无害,或易被环境消化。,46,1生物可降解塑料生物可降解塑料指能够为微生物分解的塑料,分解的产物为CO2、H2O或一些低分子化合物。1)生物合成聚酯塑料:聚3-羟基丁酸酯(PHB)。以葡萄糖为碳源经发酵作用而合成。2)天然高分子材料:如淀粉、纤维素、蛋白质、多糖等能被生物降解,适当改性后能制成包装制品,但目前其性能和价格限制了应用。其他:脂肪族聚酯及其衍生物。,
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