塑料材料及制品课件.ppt

1、塑料材料及制品 塑料的定义及特点 塑料的主要包装性能指标 食品包装常用塑料树脂特性 塑料包装材料与制品第1页，共32页。塑料的定义 塑料塑料是 以合成或天然的高分子聚合物（或高分子树脂，分子量在104106以上的物质）为主要原料，加上各种助剂后（增塑剂、稳定剂、抗氧化剂、填充剂、着色剂等），在一定的温度和压力下具有延展性，冷却后可以固定其形状的一类材料。高分子聚合物的的种类种类是决定塑料性能的根本因素。第2页，共32页。塑料特点 塑料是近三十年来世界上发展最快的包装材料。主要特点：有一定的阻隔性和强度；良好的封合有一定的阻隔性和强度；良好的封合性；化学稳定性好，耐酸碱；性；化学稳定性好，耐酸碱

2、；重量轻；易带静电，从而造成表面污染和某些操作上的困难；某些塑料存在有毒物质的污染；包装废弃物的回收处理较困难。包装废弃物的回收处理较困难。第3页，共32页。高分子聚合物的物态1.玻璃态玻璃态（TbTg）高聚物作为塑料时的使用状态。2.高弹态高弹态（TgTf）此状态下高聚物具有极高的弹性。热成型、拉伸、热定型。3.粘流态粘流态（TfTd）此状态下高聚物呈可流动的粘稠液体。熔融成型Tb脆化温度 Tg玻璃化温度Tf熔融温度 Td分解温度第4页，共32页。塑料的包装性能指标主要包括:保护性能、卫生安全性能、加工工艺性能主要保护性能指标1.阻隔性能（阻透性能）透气度透气度（Qg）指一定厚度的材料在一个

3、大气压差条件下，1m2面积中，24h内所透过的气体量，单位cm3/（m224h）。透气系数（透气系数（Pg）单位时间内，单位压差下，透过单位面积和厚度材料的气体量，单位cm3 cm/(cm2 s 1333Pa)。第5页，共32页。透湿度透湿度（QV）指一定厚度的材料在一个大气压差条件下，1m2面积中，24h内所透过的水蒸气质量，单位g/（m224h）。透湿系数（PV）单位时间内，单位压差下，透过单位面积和厚度材料的水蒸气质量，单位gcm/(cm2 s 1333Pa)。其他 透水度（QW）透水系数（PW）透光度(T)第6页，共32页。2.机械力学性能 拉伸强度拉伸强度（抗张强度，抗拉强度抗拉强度

4、）指试样在拉力缓慢作用下，受到破坏时能承受的最大拉伸应力与试样截面积之比（MPa）。断裂伸长率 冲击强度冲击强度 (落镖冲击强度落镖冲击强度)试样试样50%破坏时需破坏时需要的冲击功（要的冲击功（Ncm）。）。撕裂强度撕裂强度 3.热封性能 热封强度热封强度（封口强度）4.稳定性 耐寒、耐热性、耐寒、耐热性、耐油性第7页，共32页。冲击强度 撕裂强度第8页，共32页。卫生安全性 食品包装用塑料的安全卫生性主要涉及：一是树脂本身的毒性一是树脂本身的毒性(PVC，它的单体氯乙烯有致畸突变作用)；二是塑料加工过程中使用的各种助剂的毒性二是塑料加工过程中使用的各种助剂的毒性。我国对食品包装材料用加工助

5、剂的管理实行许可制度，GB 9685-2003中规定了食品包装容器、包装材料用助剂的品种（20大类，共65种）、使用范围和最大使用量。要添加新的助剂，必须进行重新审批，否则为违规行为。采用模拟溶媒溶出试验模拟溶媒溶出试验来测定塑料包装材料中的有毒物质溶出量，并进行毒性实验，以获得材料无毒性的评价。加工工艺性 包装制品成型加工工艺性能（成型的温度范围、收缩率）、包装操作工艺性能（如强度、热封性能）、印刷适应性。种类名称使用范围最大使用量（%）备注增塑料剂磷酸二苯异酯(DPOP)食品包装材料40不得长期接触油脂的制品环氧大豆油食品包装材料正常生产需要还可做稳定剂稳定剂硬脂酸钙塑料5.0第9页，共3

6、2页。食品包装常用塑料树脂特性一、聚乙烯（PE）大分子为线型，简单规整，无极性，柔韧，易结晶。聚乙烯塑料是由PE树脂加少量润滑剂和抗氧化剂构成。1、主要包装特性 阻水阻湿性好，但阻气性能差阻水阻湿性好，但阻气性能差；具有良好的化学稳定性，但耐油性较差耐油性较差；有一定的抗拉强度和撕裂强度,柔韧性好柔韧性好；耐低温性很好耐低温性很好，能适应食品的冷冻处理；耐高温性差，一般不能用于高温杀菌食品；光泽度透明度不高；印刷性能差；加工成型方便，热封性热封性能极好能极好；PE树脂无毒，添加剂用量极少，卫生卫生、安全性好安全性好。第10页，共32页。2、聚乙烯的主要品种、性能特点 （1）低密度聚乙烯（LDP

7、E）结晶度较低，密度较低，因此阻气、阻油性差；机械强度低，但延伸性、抗撕裂性和耐冲击性好；透明度较高；热封性和加工性好。价格便宜，主要制成薄膜，用于包装要求较低的食品（仅防潮），生鲜果蔬（透气）、冷冻食品包装，常用于复合薄膜的热封层。（2）高密度聚乙烯（HDPE）大分子呈直链线型结构，分子结合紧密，结晶度高，故阻隔性和机械强度均比LDPE高；耐热性也较高；但柔韧性、透明度、热成型等加工性能有所下降。大量用于制造薄膜、瓶罐。第11页，共32页。（3）线型低密度聚乙烯（LLDPE）大分子的支链长度和数量界于LDPE和HDPE之间，抗拉强度高于LDPE，柔韧性比HDPE好。主要制成薄膜，大量用于肉类

8、、冷冻食品的拉伸包装。第12页，共32页。二、聚丙烯（PP）分子结构为线型，侧基CH3 无极性，但在主链上有规则或无 规则的分布会影响分子的结晶性，常用的为等规PP，结构规则，具有高度结晶性，未经拉伸的极不耐寒，在0即表现出明显的脆性。密度为0.91g/cm3，是目前最轻最轻的食品包装材料。其中，采用双向拉伸的法制造的聚丙烯薄膜叫BOPP(亦觉OPP),它的机械强度很高（较未拉伸的强2-3倍），耐寒性也有明显的改善，但热封性大大的降低。菲拉伸聚丙烯通过普通吹塑及流延法制得，前者叫做聚丙烯吹塑薄膜（IPP）,后者叫聚丙烯流延薄膜（CPP）。第13页，共32页。主要包装特性：对水蒸气和气体的阻隔性

9、与对水蒸气和气体的阻隔性与HDPE相似相似，高于LDPE和LLDPE；机械力学性能较好，强度、硬度都高强度、硬度都高于于PE，挺挺刮，刚性大；化学稳定性良好；耐高温性优耐高温性优良良，可在100120 内长期使用，耐低温性比耐低温性比PE差差，-17变脆；光泽度高，透明性好光泽度高，透明性好；印刷性差；热封性比热封性比PE差，但强于比其他塑料；卫生安全性极好差，但强于比其他塑料；卫生安全性极好。主要制成薄膜材料包装食品，尤其是经定向拉伸后BOPP强度（PE的8倍）、光泽度、透明度大幅度增加，吸油率下降（为PE的1/5），在食品包装上主要是代替玻璃纸包装点心、面包、糖果等。第14页，共32页。三

10、、聚氯乙烯（PVC）大分子中CCl键有较强极性，大分子间结合力强，制品的机械力学性能、刚性高，柔韧性差，但PVC分子链的氯、氢原子空间排列基本无序，制品结晶度低。PVC的热稳定性差，易降解出HCl，须加稳定剂；粘流化温度很接近分解温度，流动性差，须添加大量增塑剂（增塑剂小于5%为硬质PVC，大于35%左右为软质PVC）。主要包装特性：PVC的阻气阻油性优于的阻气阻油性优于PE塑料塑料，硬质PVC阻气性优于软质PVC，阻湿性比阻湿性比PE差差；化学稳定性优良；透明度、光透明度、光泽度优于泽度优于PE；机械力学性能好，硬质硬质PVC有很好的抗拉强度和硬有很好的抗拉强度和硬度度，软质软质PVC相对较

11、差，但柔韧性和撕裂强度高于相对较差，但柔韧性和撕裂强度高于PE；耐高低温性差，尤其是热稳定性很差热稳定性很差，使用温度范围-1555 ；印刷、着色、热封性好；卫生安全性（尤其软质卫生安全性（尤其软质PVC）较差）较差，VC残留量（1mg/kg），稳定剂(不允许加铅、镉、钡盐)、增塑剂的使用是影响安全性的重要因素。软质PVC一般不宜直接接触直接食用的食品，通常制作弹性拉伸薄膜和热收缩薄膜包装生鲜果蔬。硬质PVC安全性相对较好，常用于制作瓶罐。第15页，共32页。四、聚偏二氯乙烯（PVDC）因PVDC的加工成型困难，通常 采用与PVC单体共聚的办法来改善 PVDC的使用性能。分子有极性，分子间结合

12、力强，且大分子结构对称、规整，结晶性高。主要包装特性：对气体及水蒸汽的阻隔性极高，耐高低温性能阻隔性极高，耐高低温性能好好，适宜高温灭菌和低温冷藏；化学稳定性好；透明、光泽度好；热封性稍差。除制造热收缩薄膜用于灌肠包装外，大量用于制造高阻隔性的复合薄膜。第16页，共32页。五、聚酰胺（尼龙，PA，Ny）分子主链上含大量酰胺基团结构 的线型结晶型高聚物，常用的是Ny6，酰胺基团是极性基团，与羧基之间形 成很强的氢键。赋予Ny高熔点和高机械力学性能。同时大分子为强极性分子，吸水率增大。主要的包装性能：阻气性强阻气性强，但因 分子极性很强，是一种典型的亲水性 聚合物，阻湿性差阻湿性差，吸水性强，保香

13、性 能差。化学稳定性强，有优良的耐油性优良的耐油性，但水和醇会使Ny溶涨；抗拉强度、戳刺抗拉强度、戳刺 强度大强度大；耐高低温性优良耐高低温性优良，-60130 ；成 型加工性较好，热封性稍差；卫生安 全性好。大量用于高温蒸煮包装用的 复合薄膜，与PE、PVDC、CPP等复合 提高阻湿、热封性能。第17页，共32页。六、聚酯（涤纶，PET）PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）分子为高度对称芳环的线性聚合物，主链因含苯环而具有高强度，又因有醚键（O）而仍有较好的柔顺性；大分子具有强极性，苯环的存在使大分子可能结晶也可能无定型。主要的包装特性：具有优良的阻气、阻湿、阻油性等高阻隔高阻隔性性；具有其他塑料

14、所不及的高强韧性高强韧性；化学稳定性优良；具有优良的耐高低温性能优良的耐高低温性能，-70120 ；光亮透明光亮透明，并可阻挡紫外线；印刷性能好；卫生安全；热封性差，成型加工困热封性差，成型加工困难难。用于畜肉等含油高的食品包装，或与其他材料复合，用于保质期较长的高温蒸煮食品包装，保香性能好，主要用于制造清凉饮料的包装，及复合薄膜。第18页，共32页。七、乙烯和乙烯醇共聚物（EVAL或EVOH）EVAL具高度结晶性。通过共聚，乙烯醇提高了乙烯的阻气性能，而乙烯改善了乙烯醇的阻湿性和加工工艺性能。主要的包装特性：最突出的优点是对气体有高阻隔性能，并具有优异的保香阻异味性能。耐油性良好，具有高光泽

15、度和透明度，并有低雾度。由于主链上具有羟基，存在亲水性，常采用共挤方法把EVAL夹在聚烯烃等防潮材料的中间。第19页，共32页。八、聚苯乙烯（PS）大分子主链上带有苯环侧基，大分子结构不规整，不容易结晶，柔顺性很低。属于线型、无定型、弱极性高分子。主要包装性能：阻气、阻湿性能差；机械力学性能好，具有较高的刚性，但脆性大，耐冲击性能很差。透明度、光泽度好；耐热性差，连续使用温度为6080；成型加工性好，易着色和表面印刷。主要制成透明的糖果盒、水果盘、小餐具等；发泡聚苯乙烯EPS可用作保温及缓冲包装材料。第20页，共32页。塑料包装材料与制品常用食品包装塑料薄膜的种类及特性常用塑料包装容器与制品第

16、21页，共32页。常用食品包装塑料薄膜的种类及特性1 普通塑料薄膜 用T型模法、挤出吹塑、压延法、溶液流涎法成型等未经拉伸处理的一类薄膜，包装性能主要取决于高聚物（树脂）品种。第22页，共32页。第23页，共32页。2 定向拉伸薄膜 将普通塑料薄膜在某一温度条件下(高弹态)拉伸到原长度的几倍，于紧张状态下，在高于拉伸温度而低于熔融温度的适宜温度下保持几秒钟进行热处理定型，最后急速冷却至室温，制成定向拉伸薄膜。经过定向拉伸处理的薄膜，其大分子在应力方向上整齐排布，缩小了分子间的间距，分子相互结合更紧密，吸引力加大。第24页，共32页。经定向拉伸的薄膜在拉伸方向上的机械强度、阻机械强度、阻隔性、透

17、明度有极大提高隔性、透明度有极大提高，但热封性变差、延伸率热封性变差、延伸率降低降低。而未拉伸方向强度较低、易撕裂。在一个方向进行拉伸的称单向拉伸薄膜，在纵横两个方向拉伸的称双向拉伸薄膜。常用的单向拉伸膜有OPP、OPS、OPET、OPVDC，双向拉伸膜有BOPP、BOPE、BOPS、BOPA等。第25页，共32页。3 热收缩薄膜()未经热处理定型的定向拉伸薄膜称热收缩薄膜。拉伸薄膜聚合物大分子定向分布状态是不稳定的，在高于拉伸温度和低于熔点温度的条件下，分子热运动使大分子从定向分布状态又恢复到无规线团状态，使拉伸薄膜沿拉伸方向收缩还原。使用较多的热收缩膜有PVC、POF、PE、PP以及PVD

18、C。4 弹性（拉伸）薄膜 是一种具有特殊性能的薄膜，具有较大的延伸率、足够的强度、良好的拉伸 弹性和弹性张力，还具有自粘性。常用的有LLDPE、LDPE、PVC、EVA。第26页，共32页。5 高阻隔性薄膜高阻隔性单膜 PVDC PET EVAL 等 涂硅膜：在PET、OPP、BOPA等基材料上，蒸镀SiO2或SiO形成的透明、超高阻隔性薄膜。第27页，共32页。K涂膜：采用双向拉伸薄膜为基材，涂布PVDC。香烟包装采用KOPP。镀铝膜：在基材上涂布Al，形成高阻隔性及遮光性薄膜。第28页，共32页。6 复合软包装材料 为了改善包装材料的综合性能，将两种或两种以上不同性质的挠性材料，通过一定技

19、术组合而成的“结构化”多层材料。1）结构要求：内层：无毒、无味无毒、无味、耐油、耐化学性能好，具有热热封性封性或粘合性。常用PE、CPP 外层：光学性能好光学性能好，印刷性好印刷性好，耐磨耐热，具有较较高的强度高的强度，常用的有NY、BOPP、PET。中间层：高阻隔性高阻隔性，常用的有PVDC、铝箔2）复合软包装材料的表示方法：从左至右依次为外层、中间层和内层材从左至右依次为外层、中间层和内层材如：PET/PVDC/PE第29页，共32页。1 塑料袋1）单层薄膜袋 各类PE和PP（通常为筒膜）制成大小形状各异的包装袋。LDPE多用于小食品包装；HDPE力学性能优于前者，透明度差，常用于制作背心

20、式购物袋；LLDPE有良好的耐戳刺性能，制造垃圾袋。PP透明度较高，多用于制作服装或食品袋。2）复合薄膜袋 为满足食品包装对高阻隔（阻光、阻气、阻湿）、高强度、高温灭菌、低温保存保鲜等方面的要求，可采用多层复合薄膜制成的包装袋。塑料包装容器及制品第30页，共32页。2 塑料瓶1）PET瓶 透明美观，高强度，高阻隔性，质轻，大量取代玻璃瓶用于含气饮料的包装，酒、食油、酱油包装也有应用，价格高。2）硬质PVC瓶 透明，耐油，硬质PVC瓶主要用于食油、酱油等不含气液体的包装。价格中等。3）PE瓶 阻湿性好，透明度差，透气性高，不耐油。主要用于药瓶、小食品、日用化学品的盛装。价廉。4）PP瓶 BOPP瓶耐热性好，半透明，安全，用于包装不含气的饮料及日用品包装。发展方向：提高瓶子的阻隔性、瓶体轻量化。第31页，共32页。3 其他 塑料周转箱 PP制造的周转箱抗压性能较好，更适用于长期堆垛。HDPE制造的耐低温性能较好。EPS发泡塑料周转箱可作为生鲜果蔬的低温保鲜包装，有很好隔热和防震作用 钙塑瓦楞箱 具有优异的防潮性能，可取代部分特殊场合使用的纸箱。片材热成型容器 将热塑性塑料片材加热软化，采用模夹具在气体、液体或机械压力作用下形成与模具形状相同的包装容器。第32页，共32页。