有机氟_硅改性聚苯乙烯包装容器的研究_郝利荣.docx
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1、 分类号 : TB484.3;TB487 密级: 学校代码: 10057 研究生学号: 07822002 有机氟、硅改性聚苯乙烯包装容器的研究 Study on Orgaing Fluorine and Silicon Modified Polystyrene Containers of Packaging 专业名称:印刷工程 指导教师姓名:韩永生教授 研究生姓名:郝利荣 申请学位级别:工学硕士 论文提交日期: 2010年 3月 论文课题來源:合作项目 学位授予单位:天津科技大学 天 津 科 技 大 学 学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的
2、 成果。除文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包括任何其他个人或集体已经发 表或撰写的成果内容,也不包括为获得天津科技大学或其它教育机构的学位或证书而 使用过的材料。对本文研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名 : 闩期: 年孑月 M日 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师具体指导下并得到相关研究经费支持 下完成的,其数据和研究成果归属于导师和作者本人,知识产权单位属天津科技大学 ; 所涉及的创造性发明的专利权及使用权完全归天津科技大学所有。本人保证毕业后, 以本论文数据和资料发表论文或使用论文工作成果时署名第一单位仍
3、然为天津科技 大学。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 礙參 日期: 年汐月 /日 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,同意公布论文的全部或部分内 容,允许论文被查阅和借阅。本人授权天津科技大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。 知识产权和专利权保护声明 学位论文版权使用授权书 保密 ( 请在方框内打 “ V”) ,在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 (请在方框内打 “ V”) 。 作者签名: 3 导师签
4、名 : i 曰期: 丨年孑月仏闩 闩 期 : 年 3 月 /円 摘要 本文针对杯装酸奶在食用时酸奶粘附杯壁较严重,导致酸奶大量被浪费的现象, 研究了一种新型酸奶杯的制作材料使其与酸奶的粘附性减小,从而减少酸奶的浪费。 主要是通过把聚四氟乙烯和不同种类硅油添加到杯材聚苯乙烯基体树脂中来降低其 表面能,对酸奶杯的制作材料进行表面改性。用接触角的大小表征聚四氟乙烯和硅油 单独添加和氟硅共同添加后聚苯乙烯后材料表面改性情况,。同时对表面改性后聚苯 乙烯片材的力学性能进行了测量。其次,研究了表面改性后聚苯乙烯片材对酸奶粘附 性减小的情况,及不同改性方法后聚苯乙烯片材的卫生性能。用扫描电镜观察聚四氟 乙烯
5、和硅油在聚苯乙烯基体树脂中的分布情况。然后,选出不粘酸奶效果较好的配方 将其成型酸奶杯并灌装酸奶,检测酸奶杯与酸奶的粘附性的减小情况,检测酸奶杯对 酸奶品质的影响。最后,将原酸奶杯和改性后酸奶杯中灌装的酸奶进行感官评定。 结果表明:不同改性方法均能降低聚苯乙烯片材的表面能,增大其 与水的接触角。 实验中发现氟硅共同作用能以较少的添加量达到较大的增加接触角的效果,说明其具 有协同效应。表面能最低的配方是添加 0.3%二甲基硅油和 4%聚四氟乙烯的聚苯乙烯 片材,其接触角达到 92 。 力学性能测试结果,添加聚四氟乙烯和硅油对聚苯乙烯片材的力学性能都有一定 的影响。片材的断裂伸长率是随着硅油添加量
6、的增加而增加,随聚四氟乙烯添加量 的增加而减小。片材的拉伸强度是随着硅油和聚四氟乙烯添加量的増加而减小的。而 增加生产工艺中造粒次数对片材的力学性能影响较大,随着造粒次数的增加力学性能 下降明显,添加 10%聚四氟乙烯的片材接触角从 81 增加到 84 就不再增加了。反而 对其力学性能的影响很大,导致聚苯乙烯片材断裂伸长率从 39. 89%减小到 16.89%, 拉伸强度从 13. 86Mpa减小到 9. 87Mpa, 导致聚苯乙烯片材失去使用价值。 将表面改性结果较好的四个配方成型酸奶杯灌装酸奶,检测酸奶不粘酸奶杯结 果,发现四个配方的不粘效果均好于原酸奶杯,效果最好的是配方是添加 0.3%
7、二甲基 硅油和 4%聚四氟乙烯的酸奶杯,酸奶的残留量是 12. 34%,不粘效果比原酸奶杯提高 了 46. 63%。并对这四个配方的卫 生性进行了检测,结果符合国家标准,安全卫生,可 以作为酸奶的包装。在对灌装酸奶品质的检测中四个改性配方酸奶杯中酸奶的平 pH 值、脂肪含量、固形物含量、黏度、蛋白质含量在保质期内的变化情况和原酸奶杯内 酸奶的变化情况基本一样,说明添加的硅油和聚四氟乙烯对酸奶的品质没有影响,可 放心食用酸奶。同时通过感官评定的方法评价酸奶的滋味和气味、组织状态、色泽、 酸奶残留量,感官评价效果良好。 关键词 :低表面能;聚四氟乙烯;二甲基硅油;聚苯乙烯;酸奶 ABSTRACT
8、The cup was easy glued by yoghurt which lead to large amounts of yoghurt was wasted. This paper aimed at this phenomenon, studied a new kind of yoghurt cup which had a low adhesiveness . It can reduce the waste of yoghurt. The main research methord was that modified the function of the cups surface.
9、 Introducing PTFE and different kinds of silicon oil simultaneously in polystyrene to reduce thesurface energy of polystyrene. The surface energy was expressed by contact angle. At the same time, mechanical property of modified polystyrene material was measured. Secondly, studied the condition that
10、polystyrene reduced adhesiveness to yoghurt after was modified the nature of surface. And studied hygienic function of polystyrene after modifying by different methords. Observed the distribution state of PTFE and PDMS in polystyrene by SEM. And then, selected the prescription which glued the fewest
11、 yoghurt and produced yoghurt cups. Tested the adhesiveness between cup and yoghurt, testing the cups effect to the quality of yoghurt. Finally, appraised yoghurt and yoghurt in the cup which made from the prescription by sense. It is concluded that all the prescriptions can reduce the surface energ
12、y of polystyrene material, increasing the contact angle between polystyrene material and water. The prescription with the lowest surface energy is the proportion of 0. 4% PDMS and 3% PTFE blend, its contact angle is 92 . The experiment also show that fluorine combines with silicon can get bigger con
13、tact angle by lower add amounts. It means they have coordinated effect. The test results of mechanical property show that PTFE and PDMS have effects to the mechanical property of polystyrene material to some degree. The tearing elongation rate of material increases with the increase of the PDMS cont
14、ents, diminishing with the decrease of the PTFE contents. The stretch strength of material reduces with the increase of the PDMS and PTFE contents. The increase of make granule times have more effects to materiaFs mechanical property. The mechanical property decreases with the more make granule time
15、s obviously. The more make granule times lead polystyrene material to lose the use value. To produce yoghurt cups by the four prescriptions with the better test result and fill with yoghurt. To pour out the yoghurt and viewing the cups. It shows that the prescription with 3% PDMS and 0. 4% PTFE glue
16、s the least yoghurt,the residual amount of yoghurt is 12. 34%, the effect is more than before 46. 63%. Testing the hygiene of the four prescriptions,the test results accord with the national standard. The prescriptions is safe and hygienic, the material make by the prescriptions may to produce yoghu
17、rt cups. The PH, fat contents, solid contents, sticky degree, protein contents of yoghurt in the cups make by the four prescriptions keet consistent with yoghurt in the original cups- It shows that PDMS and PTFE have not effects on the quality of yoghurt. Meanwhile, evaluating the flavour and smell,
18、 organizational state, colour and lustre, residual amounts by sense, it is acceptable by consumers. Key Word: low surface energy, PTFE, PDMS, PS, yoghurt 目录 1 HU m . i l.i 臟 . i 1.2材料表界面现象 . 1 1.2.1固体材料表界面特性 . 1 1.2.2固体的表面能 . 2 1.2.3降低表面能的方法 . 3 1.2.4润湿理论和表面能的表征 . 6 1.3有机氟、有机硅结构和性能及疏水性机理 . 9 1.3.1有机
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