食品塑料包装材料的选用.pptx
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1、11塑料的基本概念、组成及主要包装性能塑料的基本概念、组成及主要包装性能 塑塑料料是是一一种种高高分分子子聚聚合合物物树树脂脂为为基基本本成成分分,再再加加入入一一些些改改善善其其性性能能的的各各种种添添加加剂剂制制成成的高分子材料。的高分子材料。一、一、高分子聚合物塑料的基本知识高分子聚合物塑料的基本知识(一)一)高分子聚合物的基本概念高分子聚合物的基本概念 高高分分子子是是指指它它的的分分子子量量在在10104 410106 6以以上上的的大大分分子子物物质质,所所含含的的原原子子数数可可以以高高达达几几百万个。百万个。虽虽然然它它分分子子量量很很大大,但但它它的的化化学学组组成成却却必必
2、不不复复杂杂,它它往往往往是是由由一一种种或或几几种种简简单单的的化合物化合物(单体)(单体)以某种形式重复而形成以某种形式重复而形成聚合体聚合体。第1页/共46页链节:链节:高分子聚合物大分子是由一些基本的单元结构重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。复连接而成的,该单元结构称为链节。聚合度:聚合度:大分子重复链节的数目。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。如果已知链节的分子量和聚合度,可知大分子的分子量。M=mnM=mnMM大分子的分子量大分子的分子量mm链节的分子量链节的分子量nn大分子的聚合度大分子的聚合度注:
3、同一种高分子聚合物中,各分子所含链节的数目是不注: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。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。第2页/共46页(二(二)结构和构象结构和构象(单个大分子单个大分子)11原子间作用力:原子间作用力:组成高分子聚合物的大分子是原子在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。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,称为这种共价键所形成的结合力较强,称为主价力。主价力。22分类分类高分子聚合物长链分子可以按高分子聚合物长链分子可以按几何形
4、状几何形状分为两种。分为两种。线型大分子:线型大分子:由许多链节形成一个长链,长链上可以有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。支链,长链之间靠物理吸引,相互结合。体型大分子:体型大分子:大分子链之间以强的化学键相互交联,形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。成立体的网状结构。Page50Page50表表3-13-1第3页/共46页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高分子聚合物有特殊的构象:同分异构体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
5、的键按一定的键角作旋转运动,它是一种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这种大分子构象的瞬息变化使大分子具有很好的柔顺性柔顺性在宏观方面表面出很好的在宏观方面表面出很好的柔韧性和弹性柔韧性和弹性。第4页/共46页(三三)高分子聚合物大分子间的结合及聚集态高分子聚合物大分子间的结合及聚集态 11大分子间作用力:是大分子间作用力:是靠靠范德华力和氢键范德华力和氢键结合而构成物体结合而构成物体这两种结合力在这里称
6、为这两种结合力在这里称为次级键。次级键。注注:单单个个的的次次级级键键力力与与其其主主键键力力相相比比很很小小,只只相相当当于于它它1%1%10%10%,但链很长,次级键的总和力要远远超过主价键力。,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。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高分子聚合物比低分子的有高得多的强度和化学稳定性第5页/共46页22大分子聚集结构对高分子聚合物的性能的影响大分子聚集结构对高分子聚合物的性能的影响 分类:分类:依照大分子
7、的聚集态的分子排列是否有序而分为二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:无定型聚合物:大分子在空间以杂乱无序的形式聚集大分子在空间以杂乱无序的形式聚集而构成聚合物。而构成聚合物。结晶型聚合物:结晶型聚合物:大分子有规则地排列而构成聚合物。大分子有规则地排列而构成聚合物。注: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,该区域则为规则地排列,该区域则为晶区晶区 。聚合物的结晶度聚合物的结晶度:晶区的重量与聚合物的总体重量百分比晶区的重量与聚合物的总体重量百分比第6页/共46页结晶度高结晶度高:
8、聚合物的强度、硬度、熔点、化学稳定性聚合物的强度、硬度、熔点、化学稳定性阻透性升高。阻透性升高。聚合物的弹性、塑性、冲击强度降低。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。而提高聚合物的性质。第7页/共46页(四)高分子聚合物的物态及其相应性能(四)高分子聚合物的物态及其相应性能 高高分分子子聚聚合合物物在在不不同同温温度度下下分分别别呈呈现现出出玻玻璃璃态态、高高弹弹态态、黏黏流流态态,各各种种物物态态分分别别具具
9、有有一定的特性。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温度形变曲线来表示。来表示。11线型无定型高分子聚合物线型无定型高分子聚合物形变曲线如形变曲线如page51page51图图3 36 6所示所示在恒定的应力下,随着温度升高,它出现三种物态。在恒定的应力下,随着温度升高,它出现三种物态。第8页/共46页11 玻璃态玻璃态温温度度低低于于玻玻璃璃化化温温度度T Tg g,它它是是聚聚合合物物作作为为塑塑料料时时的的使使用用状状态态,这这时时聚聚合物的形变小,而且随外力的消失而消失,呈现刚硬的固体状态。合物的形变小,而且随
10、外力的消失而消失,呈现刚硬的固体状态。22 高弹态高弹态温温度度介介于于T Tg g和和黏黏流流温温度度T Tmm之之间间,大大分分子子的的热热运运动动加加剧剧,聚聚合合物物变变成成有极高弹性的物体,弹性变形可达原长的有极高弹性的物体,弹性变形可达原长的5 51010倍。倍。33 黏流态黏流态温温度度介介于于T Tmm和和分分解解温温度度T Td d之之间间,分分子子动动能能增增加加到到大大分分子子之之间间可可以以相相互互滑滑动动的的状状态态而而使使高高分分子子聚聚合合物物变变成成可可流流动动的的黏黏稠稠液液体体。是是聚聚合合物物成型加工的物态。成型加工的物态。温温度度超超过过分分解解温温度度
11、TdTd时时,大大分分子子共共价价键键破破坏坏而而导导致致高高分分子子聚聚合合物物的的分解。分解。第9页/共46页(2 2)线型结晶高分子聚合物)线型结晶高分子聚合物 它它只只有有结结晶晶态态和和黏黏流流态态,因因为为大大分分子子热热运运动动的的加加剧剧,不不足足以以克克服服结结晶晶区区原原子子之之间间的的结结合合力力,不不能能成成为为具具有有极极高高弹弹性性的的物物体体。当当大大分分子子不不能能保保持持有序排列的结构时,晶区消失而呈现了黏流态。有序排列的结构时,晶区消失而呈现了黏流态。(3 3)体型高分子聚合物体型高分子聚合物因因为为大大分分子子的的关关联联,使使大大分分子子束束缚缚而而不不
12、能能产产生生相相对对滑滑动动,因因此此没没有有高高弹态和黏流态。弹态和黏流态。第10页/共46页二、二、塑料的组成和分类塑料的组成和分类(一)塑料的组成(一)塑料的组成塑塑料料是是一一种种高高分分子子聚聚合合物物树树脂脂为为基基本本成成分分,再再加加入入一一些些改改善善其其性性能能的的各各种种添添加加剂剂制制成成的的高分子材料高分子材料(1 1)聚合物的主干树脂)聚合物的主干树脂树树脂脂的的种种类类、性性质质、及及在在塑塑料料中中所所占占的的比比例例,起起主主要要的的决决定定作作用用。常用树脂分为两类常用树脂分为两类 一类:加聚树脂一类:加聚树脂如如聚乙烯、聚丙烯、聚氯烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯聚
13、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。等,它们构成食品包装用树脂的主体。二类:缩聚树脂。二类:缩聚树脂。在食品包装中较少应用。在食品包装中较少应用。第11页/共46页(2)(2)聚合物中的添加剂聚合物中的添加剂11增塑剂增塑剂定义定义:提高树脂可塑性和柔软性的添加剂。提高树脂可塑性和柔软性的添加剂。原理:原理:增塑剂为一些低分子的物质,当聚合物分子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
14、。和相对滑移流动能力。第12页/共46页22稳定剂稳定剂它的功能是它的功能是防止或延缓防止或延缓高分子材料的老化变质。高分子材料的老化变质。AA抗氧剂抗氧剂阻止高分子材料的氧化变质。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。其中酚类抗氧剂因其安全无毒,不易污染而被大量应用。BB光稳定剂光稳定剂用于反射或吸收紫外光物质,防止塑料树脂老化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。延长其使用寿命。第13页/共46页CC热稳定剂热稳定剂 可防止塑料在加工和使用过程中因受热而引起的降解,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
15、工中不可缺少的一类助剂。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。目前应用最多的是聚氯乙烯的热稳定剂。33填充剂填充剂功用功用:弥补树脂的某些不足性能,改善塑料的使用性能弥补树脂的某些不足性能,改善塑料的使用性能如如:提高尺寸稳定性和硬度,同时可降低塑料成本。提高尺寸稳定性和硬度,同时可降低塑料成本。第14页/共46页添加剂的具体要求:添加剂的具体要求:它与树脂有很好的它与树脂有很好的相溶性、稳定性、不相互影响相溶性、稳定性、不相互影响的特性的特性对于食品包装的塑料袋,应具有对于食品包装的塑料袋,应具有无味、无毒、无臭、不无味、无毒、无臭、不溶出溶出的特征
16、的特征。(二(二)塑料的分类塑料的分类 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热塑性塑料和热固性塑料 第15页/共46页11热塑性塑料热塑性塑料以聚合树脂为基料,加入适量的添加剂而制成。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。型,其树脂化学组成及基本性能不发生变化。22热固性塑料热固性塑料不常用于食品,不作介绍。不常用于食品,不作介绍。第16页/共46页三、塑料材料的主要包装性能指标三、塑料
17、材料的主要包装性能指标(page53)page53)第17页/共46页22食品包装常用的塑料树脂食品包装常用的塑料树脂K K树脂树脂聚氯乙烯(聚氯乙烯(PVCPVC)page58page58聚偏二氯乙烯(聚偏二氯乙烯(PVDCPVDC)page59page59聚酰胺(聚酰胺(PAPA)通称尼龙通称尼龙Nypage60Nypage60聚乙烯醇(聚乙烯醇(PVAPVA)page60page60聚酯(聚酯(PETPET)page60page60聚碳酸酯(聚碳酸酯(PCPC)page61page61乙烯醋酸乙烯共聚物(乙烯醋酸乙烯共聚物(EVAEVA)page62page62乙烯乙烯醇共聚物(乙烯乙烯
18、醇共聚物(EVALEVAL)page62page62第18页/共46页名称名称名称名称 聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯 高压低高压低高压低高压低密度聚密度聚密度聚密度聚乙烯乙烯乙烯乙烯 低压高密度低压高密度低压高密度低压高密度聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯 线型低线型低线型低线型低密度聚密度聚密度聚密度聚乙烯乙烯乙烯乙烯 聚丙烯聚丙烯聚丙烯聚丙烯(BOPPBOPP,OPPOPP)聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯 简写简写简写简写 PEPE LDPELDPE HDPEHDPE LLDPELLDPE PPPP PSPS特征特征特征特征 最轻的食品包最轻的食品包最轻的食品包最轻的食品包装用塑料装用塑料装用塑料装
19、用塑料 最主要缺点是脆性最主要缺点是脆性最主要缺点是脆性最主要缺点是脆性 阻水性阻水性阻水性阻水性 好好好好 高于高于高于高于LDPELDPE 水蒸气透过率水蒸气透过率水蒸气透过率水蒸气透过率与与与与HDPEHDPE相似相似相似相似 差,低于差,低于差,低于差,低于PEPE 阻气性阻气性阻气性阻气性 差差差差 差差差差 高于高于高于高于LDPELDPE 差差差差 氧气透过率也氧气透过率也氧气透过率也氧气透过率也相似相似相似相似 差差差差 机械强度机械强度机械强度机械强度 低低低低 高于高于高于高于LDPELDPE 高于高于高于高于LDPELDPE 好,高于好,高于好,高于好,高于PEPE较好的
20、刚硬度、脆性较好的刚硬度、脆性较好的刚硬度、脆性较好的刚硬度、脆性大;耐冲击性能差大;耐冲击性能差大;耐冲击性能差大;耐冲击性能差 延伸性延伸性延伸性延伸性 好好好好 好好好好 耐低温性耐低温性耐低温性耐低温性 很好很好很好很好 比比比比PEPE差差差差1717变脆变脆变脆变脆 良好良好良好良好 耐高温性耐高温性耐高温性耐高温性 差差差差 优良优良优良优良 差,为差,为差,为差,为60608080 透明度透明度透明度透明度 不高不高不高不高 较高较高较高较高 低于低于低于低于LDPELDPE 好好好好 好,高达好,高达好,高达好,高达88%88%92%92%第19页/共46页名称名称名称名称
21、聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯 高压低密度高压低密度高压低密度高压低密度聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯 低压高密度低压高密度低压高密度低压高密度聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯 线型低密线型低密线型低密线型低密度聚乙烯度聚乙烯度聚乙烯度聚乙烯 聚丙烯聚丙烯聚丙烯聚丙烯(BOPPBOPP,OPPOPP)聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯 印刷性能印刷性能印刷性能印刷性能 差,须要处差,须要处差,须要处差,须要处理理理理 差,须要处差,须要处差,须要处差,须要处理理理理 热封性热封性热封性热封性 很好很好很好很好 好好好好低于低于低于低于LDPELDPE 比比比比PEPE差差差差 柔顺性柔顺性柔顺性柔顺性 好好好好 低
22、于低于低于低于LDPELDPE 高于高于高于高于HDPEHDPE 加工性加工性加工性加工性 好好好好 低于低于低于低于LDPELDPE较好较好较好较好 好好好好 卫生、安全卫生、安全卫生、安全卫生、安全 好好好好 高于高于高于高于PEPE 好,无毒、好,无毒、好,无毒、好,无毒、无味无味无味无味 适用范围适用范围适用范围适用范围 适应食品的适应食品的适应食品的适应食品的冷冻处理冷冻处理冷冻处理冷冻处理 主要制成膜,主要制成膜,主要制成膜,主要制成膜,用于包装要用于包装要用于包装要用于包装要求较低的食求较低的食求较低的食求较低的食品,品,品,品,防潮要防潮要防潮要防潮要求的干燥食求的干燥食求的干
23、燥食求的干燥食品;生鲜果品;生鲜果品;生鲜果品;生鲜果蔬的保鲜包蔬的保鲜包蔬的保鲜包蔬的保鲜包装;冷冻食装;冷冻食装;冷冻食装;冷冻食品的包装品的包装品的包装品的包装 与与与与LDPELDPE相相相相比,相同强比,相同强比,相同强比,相同强度下,可节度下,可节度下,可节度下,可节省原材料,省原材料,省原材料,省原材料,作为复合膜作为复合膜作为复合膜作为复合膜的热封层用的热封层用的热封层用的热封层用于高温杀菌于高温杀菌于高温杀菌于高温杀菌食品的包装食品的包装食品的包装食品的包装 主要制成主要制成主要制成主要制成膜,用于膜,用于膜,用于膜,用于包装肉类、包装肉类、包装肉类、包装肉类、冷冻食品、冷冻
24、食品、冷冻食品、冷冻食品、和奶制品,和奶制品,和奶制品,和奶制品,阻气性差,阻气性差,阻气性差,阻气性差,不能满足不能满足不能满足不能满足长时间的长时间的长时间的长时间的保持要求。保持要求。保持要求。保持要求。薄膜经定向薄膜经定向薄膜经定向薄膜经定向拉伸处理比拉伸处理比拉伸处理比拉伸处理比CPPCPP好,包好,包好,包好,包装含油食品,装含油食品,装含油食品,装含油食品,可代替玻璃可代替玻璃可代替玻璃可代替玻璃纸包装点心、纸包装点心、纸包装点心、纸包装点心、面包,可用面包,可用面包,可用面包,可用作糖果、点作糖果、点作糖果、点作糖果、点心的扭结包心的扭结包心的扭结包心的扭结包装制成各种装制成各
25、种装制成各种装制成各种形式绳、带形式绳、带形式绳、带形式绳、带 制成透明的制成透明的制成透明的制成透明的食品盒、水食品盒、水食品盒、水食品盒、水果盘,色泽果盘,色泽果盘,色泽果盘,色泽艳丽发泡艳丽发泡艳丽发泡艳丽发泡EPSEPS可用作保温可用作保温可用作保温可用作保温及缓冲包装及缓冲包装及缓冲包装及缓冲包装材料,如:材料,如:材料,如:材料,如:快餐盒快餐盒快餐盒快餐盒 第20页/共46页环境可降解塑料环境可降解塑料美国材料试验协会的定义: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
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