第二章 包装工艺的化学基础 包装工艺学教学课件

空气中的氧、水蒸气、有害气体、细菌、霉菌
等的作用及温度、湿度、压力、日光照射的影
响，产品会发生化学变化。产品发生化学变化
的过程就是产品发生质变的过程，严重时会使
产品完全丧失使用价值。产品在流通领域中发
生化学变化的形式很多。常见的有化合、分解、
水解、氧化、锈蚀、老化等。
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一、化 合
• ①活泼金属(如锂、钠、钾、铷等)与水接触，能置换水中的 氢元素而放出可燃的氢气。
• 例如：
• 2Na十2H20→2NaOH+H2↑ • ②金属氢化物，如氢化锂、氢化钠、氢化钙等，遇水也能放
出可燃的氢气。例如
• NaH+H20→NaOH+H2↑ • ③金属碳化物，如碳化铝、碳化钙等遇水放出可燃性气体。
的物品由于受潮或遇水也会发生燃烧爆炸，如金属钠受到极
大震动或撞击时也极易发生爆炸。
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第三节 成的一种变化类
型，在发生化学变化时，物质的组成及化学性
质都会改变。产品在运输、储存等流通过程中，
要与空气接触，有时受日光的直接照射。由于
胀产生大量的能量而爆炸，如乙炔、苦味酸、硝化甘油、三
硝基甲苯等。所以这类物质也称为起爆药。这类物品在包装 时一定要避免遭受撞击。
• (2)易燃物在空气中的爆炸。易燃物如苯、汽油、乙酸戊酯醚、 丙酮等，它们挥发出来的气体混合在空气中达到一定浓度时
遇到火星，发生突然的氧化反应，或因受热过高，而自行发 生体积迅速膨胀而引起燃烧爆炸。
(ROOH)。它们很不稳定，在储存过程中，即使在低温时
都会断裂和产生歧化反应，形成不同的羰基化合物、羟
外界温度不高的情况下，若受机械振动或摩擦产生静电， 就能引起燃烧。
•
(3)自燃物品。自燃物品是指不接触明火，只要本身与
空气中的氧接触，即能发生剧烈氧化作用而产生热量，当
积热达到其燃点时，便能自行燃烧的一类物品。自燃物品
的化学性质很活泼，燃点很低，极易氧化，如黄磷(白磷)熔 点44．4℃、沸点287℃、燃点仅为34℃，列为一级自燃物 品；赛璐珞(硝酸纤维素)燃点为180℃左右，列为二级自燃
灰砷略带金属性，质硬而脆，银灰色而带有光泽，极易氧化，与氧化
合后生成三氧化二砷，失去光泽而呈霜状，人们称之为砒霜，有剧毒，
误食o．1g就可致人死亡。
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三、产品的腐蚀性 ．
•
产品的腐蚀性是指某些产品与生物体接触后能使生物
体发生腐蚀性灼伤或接触其它物质后能使其发生破坏性的化
学性质。腐蚀性产品大多还伴有毒害、易燃、易爆等性能。
例如无机酸(硫酸、硝酸、盐酸)、无机碱(烧碱、纯碱)，有
机碱(甲醇钠)等。它们之所以具有腐蚀性，是由于这些产品
本身具有氧化性和吸水性。当酸的挥发气体与空气中的水分
结合可成为金属制品的电解溶液，从而促使金属制品生锈变
质；烧碱(NaOH)能腐蚀皮革、纤维制品和人的皮肤(因人的
皮肤和皮革制品均含有脂肪和水)；强氧化性的无机酸(例硫
磷在常温下性质活泼，易氧化、能自燃，加热到
40℃时即能燃烧。又如普通碳钢与不锈钢，虽然这
两种材料中的主要成分都是铁和碳，但普通碳钢在
常温下与空气接触易氧化、锈蚀，而不锈钢却不易
氧化锈蚀。
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二、产品的毒性
•
产品的毒性是指某些产品能与有机体某部分组织互相发生化学作
用或物理化学作用，破坏有机体正常的生理功能的性质。具有毒性的
第二章 包装工艺的化学基础 第一节 产品的化学成分
• 被包装产品的化学成分，可分为无机 成分、有机成分及两者混合成分等三大 类。被包装产品在流通过程中的质量变 化，主要是产品自身运动或生理活动的 结果，亦即由被包装产品的成分及在流 通环境中的条件所决定。
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3．化妆品的化学成分
接触，发生与氧结合的化学变化。产品的氧化不仅会 降低其质量，有的还会在氧化过程中产生热量，发生
自燃，有的甚至发生爆炸。易于氧化的产品很多，例
如一些化工原料、纤维制品、橡胶制品、油脂类产品
及棉、麻、丝等纤维织品，这些产品长期与日光接触 会发生变色或硬化现象，这就是产品被氧化的结果。
•
通常，油脂类产品暴露在空气中时会自发地进行
酸)能吸收动植物产品的水分，使它们碳化而变黑；生石灰
(CaO)有强吸水性和放热性，能灼伤人的皮肤和刺激呼吸器
官等。因此我们要根据产品的腐蚀原理对这类产品采取有效
的包装技术和方法。
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四、产品的燃烧爆炸性
• 1．产品的燃烧性。
•
燃烧一般属于氧化反应范围，只是反应剧烈；同
时，伴随着有热与光的发生。按其燃烧性质不同，可
强度而引起的爆炸，如啤酒瓶、汽油瓶的爆炸
等，这种情况较少。发生爆炸事故最多的是化
学爆炸。化学爆炸指某些物质受外因作用，引
起化学反应而发生的爆炸，化学危险品中的爆
炸品多属此类。化学爆炸主要有下面三种形式：
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• (1)撞击性爆炸。此类物品属于极不稳定的物质，略受撞击， 分子就会急剧分解为若干元素或简单的化合物，体积突然膨
例如：
• A14C3+12H20→4Al(OH)3+3CH4↑ • CaC2+2H20→Ca(OH)2+C2H2↑
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2．产品的爆炸性。
•
爆炸是指物质由一种状态迅速转变为另一
种状态，并在瞬息间以机械功的形式放出大量
能量的现象。爆炸有物理爆炸和化学爆炸之分。
物理爆炸指包装容器的内部压力超过自身耐压
物品。自燃物品的自燃温度受升温速度、产品本身物理状
态和测定时所处环境(如包装表面状态等)的影响。升温速度 快，一般自燃点高，如三硝基甲硝胺，若每分钟升温5℃， 自 燃 点 为 187℃ ； 若 每 分 钟 升 温 20℃ ， 则 自 燃 点 为 196℃。 ·
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• (4)遇水燃烧物品。遇水燃烧物品是指遇水或潮湿空气能分 解产生可燃性气体，并放出热量而引起燃烧的一类物品。按 遇水燃烧性质不同，有以下几种类型：
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高分子有机物中的淀粉、纤维素、蛋白质发
生水解，会导致链节断裂、强度降低。例如淀粉
可用酸水解，也可用淀粉酶催化水解，水解的最
终产物是葡萄糖。其水解反应如下：
• （C6H12O5）nnC6H12O6
•
再如硅酸盐、肥皂等，其水解产物是酸和碱。
产品主要是医药、农药和化工产品等。按其毒性程度可分为剧毒品和
有毒品，人体吸收致死量在2mg／kg以下的属剧毒品，超过这个剂量的
属于有毒品。产品按其性质又可分为有机毒害品和无机毒害品。无机
剧毒品包括氰化钾、氰化钠、砷与砷化物、硒及硒化物、汞、铍、锇、
铊等；有机剧毒品有有机磷、有机汞、有机硫等剧毒农药以及四乙基
一种不稳定的强氧化剂和杀菌剂，它在常温下慢慢分解，
如遇高温则迅速分解而生成氧和水，其反应式为： ’
• 再如硝酸很不稳定，见光或受热时，会按下式慢慢分解， 生成二氧化氮气和氧气：
• 4HNO3→4NO2↑+O2 ↑+2H20
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三、水 解
• 水解是指某些产品在一定条件下， 遇水而发生分解的现象。水解的实质是 物质分子与水作用而发生复分解反应， 生成的产物具有与原物质成分不同的性 质。例如蔗糖可被蔗糖酶(又称转化酶)水 解为葡萄糖和果糖，其水解反应如下：
• 化妆品是用来保护及美化人体肌肤 的日化产品，主要有膏剂、粉剂、水剂 等。化妆品中含有呈香、呈色、去垢、 滋养、药物等成分。它也是由几种成分 (无机成分和有机成分)或几种材料混合而 成。
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4．机电产品的化学成分
• 机电产品的零部件大多采用铸铁、 碳钢、铜、铝等金属材料制造，而多数 为铸铁与碳钢，它们的主要成分为铁、 碳及其化合物，因此耐蚀性较差。另外， 机电产品的某些零部件经锻、焊、热处 理或扭、压、弯加工后，会引起金属内 部的压力变化，这些机械因素也会促进 金属的锈蚀，即“应力锈蚀”。
氧化，改变其性质与气味。这种氧化一般是以自动氧
化的方式进行，即以引发、传播和终止三个阶段连锁
反应的方式进行。一旦反应开始，就一直要到氧气耗
尽，或自由基与自由基结合产生稳定的化合物为止。
即使添加抗氧化剂也并不能阻止氧化，只能延缓反应 的诱导期和降低反应速度。
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油脂中的脂肪酸在自动氧化时可形成氢过氧化物
有的是有毒无机物或有机物等，其化学成分根
据其类型不同而不同。
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第二节 产品的化学性质
• 被包装产品的化学性质是指产品的 形态、结构以及产昂在光、热、氧、酸、 碱、温度、湿度等的作用下，产品本质 发生改变的性质，如产品的化学稳定性、 腐蚀性、毒性、燃烧爆炸性等。
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• (3)氧化剂混合易燃物的爆炸。当氧化剂如高锰酸钾、氯酸钾、 硫磺、赤磷与金属锌粉等混合在一起时，不稳定的氧化剂和
细粉状的易燃物质锌相互作用，虽在静置状态下不会立刻发 生爆炸，但略受热或摩擦后立即发生爆炸。
• (4)受热或摩擦或其它作用引起的爆炸。如重铬酸钾、硝酸盐、
磷类等，若略受摩擦或靠近热源，也往往会引起爆炸。还有