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塑料包装材料及其包装容器
第4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
第一节:塑料的基本概念、组成及主要包装性能
塑料是以高分子聚合物——树脂为基本成分,再加入一些用来改善其性能的各种添加剂制成的包分子材料。
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。
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。
高分子聚合物大分子间靠范德华力和氢键相互结合(次价键)。
高分子聚合物链中单键可以绕着它邻近的键按一定键角作旋转运动,并且这种运动是一种热运动,它使细长的大分子时而卷曲时而舒张,形成大分子不同的异构体—构象。
构像的瞬息变化使大分子具有很好的柔韧性。
高分子聚合物按其几何形态可分为两种:线型大分子和体型大分子
直链线型结构大分子
各链节以共价键连接成长链分子,直径小,长度很长,呈卷曲状或线团状。长径比1000:1。
线型支链大分子
在主链的两侧以共价键连接相当数量的长短不一的支链,其形状有树枝型、梳型、线团型。
在线型或支化型分子链之间,沿横向通过链节以共价键连接起来,形成三维网状大分子。
1.线型无定型高分子聚合物的温度-形变曲线
玻璃态 高聚物作为塑料时的使用状态。( Tb~Tg)
高弹态 此状态下高聚物具有极高的弹性。热成型、拉伸、热定型。( Tg~Tf)
粘流态 此状态下高聚物呈可流动的粘稠液体。熔融成型。(Tf~Td)
Tb脆化温度、Tg玻璃化温度、Tf熔融温度、Td分解温度
2.线型结晶高分子聚合物的温度-形变曲线
结晶态(tm)黏流态(tm),此时tm称为熔点
(一)塑料的组成
1.聚合物树脂
聚合物树脂约占40~100%,是由不饱和烃和它们的衍生物的低分子化合物(俗称单体)通过加成聚合反应或缩合聚合反应,变成结构上具有很多同样单元重复出现的高分子聚合物(Polymer),统称合成树脂。
聚合物树脂的性能主要取决于高分子化合物的化学组成、分子量、分子结构等。
2.添加剂
(1)增塑剂
指增加塑料的可塑剂,改善在成型加工时树脂的流动性,并使制品具有柔韧性的有机物质。
首先要与树脂具有良好的相容性,还要求增塑剂无色、无毒、无味、耐光、耐热、耐寒、挥发性和迁移性小,不燃且化学稳定性好,廉价易得。
常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯(DBP),邻苯二甲酸二辛酯(DOP),环氧大豆油,磷酸三甲苯酯,磷酸三苯酯,癸二酸二辛酯,氯化石蜡等。
(2)稳定剂
为防止或抑制塑料在加工(特别是高温加工)和使用过程中,因受光、热、氧、微生物等外界因素作用引起变质损坏而加入的添加剂,有延长制品使用寿命的作用。
按所发挥的作用不同大体可分为抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂等。
稳定剂一般具有一定的毒性,用于食品包装应选用无毒或低毒的品种。
(3)填充剂
填充剂一般都是粉末状的物质,而且对聚合物都呈惰性。
目的:改善塑料的成型加工性能,提高制品的某些性能,赋予塑料新的性能和降低成本。
常用的充填剂有:碳酸钙、陶土、滑石粉、硫酸钙等。
其他常用添加剂:抗静电剂、润滑剂、阻燃剂、着色剂等。
塑料中的各种添加剂应具有与树脂良好的相容性、稳定性、不相互影响作用的特性。
用于食品包装应选用无毒、无味、不溶出,以免影响食品的品质、风味、卫生安全性。
(二)塑料的分类
塑料的品种很多,性能差异很大,分类方法很多,通常根据塑料在加热和冷却时表现出来的性质不同,把塑料分为:
1.热塑性塑料
主要以加成聚合树脂为基料,加入适量添加剂制成。在特定温度范围内能反复受热软化流动和冷却硬化成型,而树脂化学组成基本性能不发生变化的塑料品种。
包装上常用的有:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料。这类塑料成型加工简单,包装性能良好,可反复成型,但刚性低,耐热性不高。
2.热固性塑料
主要以缩聚树脂为基料,加入填充剂、固化剂及其他适量添加剂,在一定温度下经一定时间固化制成。再次受热,只能分解,不能软化,因此不能反复塑制成型。
具有耐热性好,刚硬、不溶、不熔等特点,但较脆,且不能反复成型。
包装上常用的有:氨基塑料、酚醛塑料等。
2.机械力学性能
指在外力作用下材料表现出抵抗外力作用而不发生变形和破坏的性能。
硬度: 材料具有抵抗外力作用而不发生永久变形的能力。
抗拉强度: 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。
爆破强度:常用来检测包装封口的封合强
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