第三章(2)塑料包装材料及包装制品

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2）低压高密度聚乙烯（HDPE）
密度0.94～0.96g/cm²。由于密度高，其阻
隔性和强度较高。但柔韧性、透明性、热成型 加工性有所降低。
可制成瓶罐容器和重包装薄膜袋。
3）线性低密度聚乙烯（LLDPE）
其伸长率和耐穿刺性是各种聚乙烯中最好的，
主要制成薄膜材料用于包装肉类、冷冻食品和
奶制品。
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2、热固性塑料(thermosetting plastic)
热固性塑料主要以缩降树脂为基料，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：较脆且不能反复成型。
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（四）塑料材料主要包装性能指标
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2）化学稳定性优良； 3）机械性能好，硬质PVC有很好
的拉伸性和刚硬性，软质PVC 抗拉强度相对低，但柔韧性和 撕裂强度相对PE较高； 4）耐高、低温性不佳，一般使用 温度（-15～55℃）；
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5）着色性、印刷性和热封性较好； 6）透光性、光泽度比PE更好； 7）卫生安全性：聚氯乙烯树脂本身是一种无毒 聚合物，但单体氯乙烯有麻醉作用。应严格控制 材料中氯乙烯单体残留量，要求成型制品在 1ppm以下。PVC塑料中的稳定剂、增塑剂是另 外的不安全因素；
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（4）着色剂
分类：无机着色剂和有机着色剂 常用着色剂：钛白粉、锌钡白、镉黄、氧化铬绿、联苯胺黄等 作用：改变塑料等合成材料固有的颜色，使制品美观，提高产
品价值，屏蔽紫外线。 危害：含有一些重金属
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（5）润滑剂：塑料制品成型加工时 易脱模，同时使制品表面光亮美 观。
（6）固化剂：用于热固性塑料，使 其耐热、坚硬。
塑料=树脂+添加剂
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。
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（一）高分子聚合物塑料的基本知识
1、高分子聚合物的基本概念
分子质量大、 分子所含原子数多、 分子长度长。
高分子聚合物具有一系列低分子化合物所不 具有的特殊性能，如化学惰性、难溶、强韧 性好等。
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2、高分子聚合物大分子的结构及构象
2、聚丙烯（PP）
主要成分是聚丙烯树脂，密度为0.90～ 0.91g/cm²，是目前最轻的食品包装用塑料
（1）主要包装特性： 1）阻隔性能优于PE，但因分子无极性，阻气性较
差； 2）化学稳定性良好，对酸碱盐及许多溶剂具稳定
性； 3）机械性能较好，强度、硬度、刚性高于PE；
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4）耐高温优良，可在100～120度长期使用。耐 低温性比PE差，-17度性能变脆。
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（3）高聚物构象
高分子聚合物大分子链中的C-C单键可以绕 着它邻近的键按一定键角绕轴旋转，这称为 内旋转。
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3、高分子聚合物大分子间的结合及聚集态
高分子聚合物的大分子聚集态: 无定型聚合物(非晶态结构) 结晶型聚合物
结晶度对塑料特性的影响： 结晶度越大，分子间作用力 越大，则聚合物的熔点、密 度、强度、刚性、硬度越高， 耐热性、化学稳定性越好， 弹性、伸长率、耐冲击性越 差。
（1）大分子之间的作用力
主价力：原子之间共价键的作用 次价力：分子之间的作用力，如氢键力、范德华力
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（2）大分子形状
线型大分子：线型结构，其高聚物具有较好的弹 性和塑性，在某些溶剂中溶胀或熔解，升温时易 于流动，如热塑性塑料：PE、PP 体型大分子：网状结构，其高聚物硬而脆、不溶 不熔，如一些热固性塑料
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4）光学性能优良，透明度高，光泽性好； 5）耐热性能不高（60-80℃），耐低温性能好； 6）粘流化温度低，易成型加工； 7）无味、无毒、无臭、不易长霉、卫生安全性
好。
（2）主要用途
主要制成食品盒、水果盘、小餐具、冷饮杯； 聚苯乙烯得发泡制品可用作保温及缓冲包装材料。
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2、K-树脂
K—树脂是一种具有良好抗冲击性能的聚 苯乙烯类透明树脂，由丁二烯和苯乙烯共聚 而成。
1、耐热性较差：多数塑料难以承受150℃ 以上的高温。
2、卫生问题：主要来自于原料和添加剂， 如PVC等；
3、多数塑料易带静电，易造成表面污染和操 作困难；
4、环境保护问题：包装废弃物的回收和处理
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一、塑料的组成、分类和主要包装性能指标
塑料是以高分子聚合物---树脂为基本成分， 在加入一些改善其性能的各种添加剂制成的高分子 材料。
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2、卫生安全性
（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 虫害侵害率 虫害入侵率
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3、加工工艺性及主要性能指标
（1）包装制品成型加工性 表示其成型性好坏的主要指标：
熔融系数（MI） 成型温度及温度范围 成型压力（MPa） 塑料热成型时的流动性 成型收缩力
热达到一定高温时聚合物分解。
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（二）塑料的组成
1、聚合物树脂
树脂在塑料中约占40—100%。目前塑料中所 用树脂基本上是人工合成的高分子聚合物。
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、
氨基树脂等。
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2、塑料中常用的添加剂
填充剂 增塑剂 稳定剂 着色剂 润滑剂 发泡剂 抗静电剂
（7）其他添加剂：发泡剂、抗静电 剂、阻燃剂等。
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（三）塑料的分类
1、热塑性塑料（thermoplastic)
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。
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4、高分子聚合物的物态及其相应性能 高分子聚合物在不同温度下分别呈现为玻璃态、高 弹态、黏流态
（1）线型无定型高分子聚合物
使用温度：Tg以下； 加工温度：Tm-Td
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（2）线型结晶型高分子聚合物
只有结晶态和粘流态。 加工温度：Tm以上； 使用温度：Tm以下。
（3）体型高分子聚合物 没有高弹态和粘流态，受热后仍保持坚硬，当加
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（2）包装操作工艺性 （1）机械性能 包装强度、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。
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二、 食品包装常用的塑料树脂
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（一）聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）
1、聚乙烯（PE）
主要组成成分是聚乙烯树脂，加少量的 润滑剂、抗老化剂等添加剂。
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2、塑料中常用的添加剂 （1）填充剂
常用填充剂：木粉、滑石粉、陶土等。 作用：为改善塑料制品的耐热性、硬度、耐化学
性、降低成本。
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（2）增塑剂
常用增塑剂：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,癸二酸二 辛酯，氯化石蜡等。 作用：增加塑料的可塑性，改善在成型加工时树脂的流 动性，并使制品具有柔韧性。主要用于PVC中。 危害：国外在上世纪九十年代中期就开始对DOP等邻 苯二甲酸酯类在医用材料、食品包装等方面进行限制，其 主要原因是其对人体有危害，比如有致癌性、容易造成内 分泌紊乱、对生殖毒性较大等。
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。
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爆破强度： 使塑料薄膜袋破裂所施加的最小内压应力。 撕裂强度： 材料沿缺口连续撕裂破坏的性能。 戳刺强度： 材料被尖锐物刺破所需的最小力。
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（3）稳定性
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: 耐高低温性:
具有高透明和冲击性，用于制造各种包装 容器，如盒、杯、罐等。
K—树脂无毒卫生，可直接与食品接触， 尤其是辐照食品包装应用前景看好。
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（三）聚氯乙烯（PVC）和聚偏二氯乙烯（PVDC）
1、聚氯乙烯塑料（PVC）
聚氯乙烯塑料由聚氯乙烯树 脂为主在加入增塑剂、稳定剂 等添加剂组成。
（1）包装特性： 1）阻气、阻油性优于PE。 阻湿性不如PE。 硬质PVC阻透 性优于软质PVC；
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）。
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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、色泽等的变化情况。 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。
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（3）稳定剂
稳定剂是能够抑制光，热，氧，中金属离子等因素对塑 料制品产生老化，而增加其稳定性，延长其使用寿命的物 质。主要用于聚氯乙烯、氯乙烯类共聚物。 危害：有机锡稳定剂与PVC分子中的不稳定原子形成配 位体，而且在配位体中有机锡的羧酸酯基与不稳定的氯原 子置换，使PVC保持稳定，同时产生有机锡氯化物。该化 合物的毒性远远高于有机锡稳定剂本身。这些有机锡氯化 物在高温下也会挥发出来，给现场操作人员带来危害。
1、主要保护性能及其指标
➢阻透性 ➢机械力学性能 ➢稳定性
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（1）阻透性：
主要包括对水分、水蒸气、气体、光线的阻隔 性能。 透气度(Qg)与透气系数(Pg) 透湿度(Qv)与透湿系数(Pv) 透水度(Qw)与透水系数(Pw) 透光度(T)
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（2）机械性能：
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。 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。 抗张强度、抗压强度、抗弯强度：
4）耐高低温性： 耐低温性很好，能适应食品冷 藏冷冻需要；耐高温性能差，不能随食品蒸煮。
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主要包装特性
5）光学性能：光泽度、透明度不高； 6）成型加工性：成型方便； 7）热封性：热封性能好 8）印刷性：印刷性能差，非极性物质，需改
善其印刷性。 9）卫生安全性：无毒，可直接接触食品。
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片材、丝、带、编织物及各种容器； 4、透明，易着色、印刷，且装饰效果好；
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塑料材料用于食品包装的优点：
5、有一定的阻透性和一定的强度，有良好的封合 性；
6、良好的复合性，构成性能更好的复合材料 7、大多数塑料材料可达到食品对包装的卫生安全
性的要求； 8、能适应各种包装操作。
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塑料用于食品包装存在的缺点：
5）光泽度高，透明度高； 6）热封性比PE差，但比其它塑料要好； 7）印刷性差，印刷前须经处理； 8）成型加工性能良好； 9）卫生安全性高于PE。
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（2）主要用途
聚丙烯主要制成薄膜材料包装食品，可替代玻璃纸 （PT），耐水、阻湿比PT好，透明度，光泽性、耐撕裂性不 低于PT，但印刷性比其差，但成本可低40%。且可用作糖果、 点心的扭结包装。
聚乙烯是无臭、无毒、外观呈乳白色的 蜡状固体。比重 0.91—0.97。 其分子结构式： -[CH2-CH2]-n
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（1）主要包装特性
1）阻透性：阻水、阻湿性能好，但阻气和阻有 机蒸汽性能差；
2）具有良好的化学稳定性：常温下与与一般酸、 碱不起作用，但耐油性差。
3）机械性能：有一定的抗拉强度和撕裂强度， 柔韧性好。
第二节 塑料包装材料及包装制品
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本节主要内容
一 、塑料的组成、分类和主要包装性能指标 二 、食品包装常用的塑料树脂 三 、软塑包装材料 四 、塑料包装容器及制品 五 、塑料包装材料的选用
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塑料材料用于食品包装的优点：
1、重量轻，方便运输、销售； 2、化学稳定性好，耐一定的酸、碱、盐及油
脂； 3、包装制品的成型加工性好，可加工成薄膜、
聚丙烯薄膜经定向拉伸处理（OPP）后比普通薄膜 （CPP）各种性能都有明显提高，尤其是双向拉伸薄膜 （BOPP）。
PP可制成热收缩薄膜，用于食品热收缩包装；也可制成 瓶罐容器及捆扎绳、带等。
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（二）聚苯乙烯（PS）和K-树脂 1、聚苯乙烯（PS）
聚苯乙烯由苯乙烯单体加聚合成的。 （1）性能特点： 1）阻湿、阻气性能差，阻湿性低于PE； 2）耐一般酸、碱、盐、有机酸、低级醇Байду номын сангаас 3）机械性能好，具有较高刚硬性能，但脆性大；
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（2）聚乙烯的主要品种
1）高压低密度聚乙烯（LDPE） 在高压和较高温度条件下聚合的聚乙烯，密度
较低，为0.91～0.94g/cm²。 阻气阻油性差，
机械强度也低，但延伸性、抗撕裂性、耐冲击 性好，透明性高，热封性好。 主要是制成薄膜，用于包装要求较低的食品。 透气性好，用于生鲜果蔬的保鲜包装。