食品塑料包装材料的选用[1]

提

纲

§1 塑料的基本概念、组成及主要包装性能 塑料的基本概念、高分子聚合物的组成→单个大分子的结构→ 高分子聚合物的组成→单个大分子的结构→多个大分子的结合和聚 集态→ 集态→物态及相应的性能 塑料的组成(树脂和添加剂) 塑料的组成(树脂和添加剂)

§2 食品包装常用的塑料树脂常用的塑料树脂的性能、使用。重点是环境可降解塑料 常用的塑料树脂的性能、使用。

§3 软塑料包装材料常用的食品包装用塑料薄膜→复合包装材料(材料要求和复合工艺) 常用的食品包装用塑料薄膜→复合包装材料(材料要求和复合工艺)

§4 塑料包装容器及制品(常用制品) 常用制品) §5 食品用塑料包装材料的选用卫生安全性、阻透性、 卫生安全性、阻透性、异臭成分

§1

塑料的基本概念、 塑料的基本概念、组成及主要包装性能

塑料是一种高分子聚合物- 树脂为基本成分 塑料 是一种高分子聚合物-树脂 为基本成分 ， 再加入一 为基本成分， 是一种高分子聚合物 些改善其性能的各种添加剂制成的高分子材料。 添加剂制成的高分子材料 些改善其性能的各种添加剂制成的高分子材料。 一、 高分子聚合物塑料的基本知识 (一)高分子聚合物的基本概念 高分子是指它的分子量在 高分子是指它的分子量在104-106以上的大分子物质， 是指它的分子量在10 以上的大分子物质， 所含的原子数可以高达几百万个。 所含的原子数可以高达几百万个。 虽然它分子量很大， 但它的化学组成却必不复杂， 虽然它分子量很大 ， 但它的化学组成却必不复杂 ， 它往往是由一种或几种简单的化合物( 单体) 它往往是由一种或几种简单的化合物 ( 单体 ) 以某 种形式重复而形成聚合体 聚合体。 种形式重复而形成聚合体。

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 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：大分子重复链节的数目。 聚合度：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= mn M大分子的分子量 m链节的分子量 n 大分子的聚合度

注：同一种高分子聚合物中，各分子所含链节的数目是不 同一种高分子聚合物中， 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。 平均分子量。

(二) 结构和构象 (单个大分子) 单个大分子) 1 原子间作用力：组成高分子聚合物的大分子是原子在 原子间作用力： 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，称为主价力 这种共价键所形成的结合力较强，称为主价力。 主价力。 2 分类 高分子聚合物长链分子可以按几何形状分为两种。 高分子聚合物长链分子可以按几何形状分为两种。 几何形状分为两种 线型大分子：由许多链节形成一个长链， 线型大分子：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：大分子链之间以强的化学键相互交联， 体型大分子：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。 Page 50 表3-1 成立体的网状结构。

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

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， 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. 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柔顺性 这种大分子构象的瞬息变化使大分子具有很好的柔顺性 在宏观方面表面出很好的柔韧性和弹性 在宏观方面表面出很好的柔韧性和弹性。 柔韧性和弹性。

(三) 高分子聚合物大分子间的结合及聚集态 1 大分子间作用力：是靠范德华力和氢键结合而构成物体 大分子间作用力： 范德华力和氢键结合而构成物体 这两种结合力在这里称为次级键。 这两种结合力在这里称为次级键。 次级键注 ： 单个的次级键力与其主键力相比很小，只相当于它 1 %- 10%, 单个的次级键力与其主键力相比很小，只相当于它1 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， 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。 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

2 大分子聚集结构对高分子聚合物的性能的影响 分类：依照大分子的聚集态的分子排列是否有序而分为二类 分类： 无定型聚合物：大分子在空间以杂乱无序的形式聚集 无定型聚合物： 而构成聚合物。 而构成聚合物。 结晶型聚合物：大分子有规则地排列而构成聚合物。 结晶型聚合物：大分子有规则地排列而构成聚合物。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， 规则地排列， 规则地排列，该区域则为晶区 。

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

结晶度高: 聚合物的强度、硬度、熔点、 结晶度高: 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， 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， 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。

(四)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出玻璃态 高分子聚合物在不同温度下分别呈现出 玻璃态 、 高弹 玻璃态、 黏流态，各种物态分别具有一定的特性。 态、黏流态，各种物态分别具有一定的特性。高分子聚合 物的结构不同其物态也不同。其关系用温度 形变曲线来 温度- 物的结构不同其物态也不同。其关系用温度-形变曲线来 表示。 表示。 1 线型无定型高分子聚合物

形变曲线如page51图 形变曲线如page51图3-6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。

1 玻璃态温度低于玻璃化温度 它是聚合物作为塑料时的使用状态， 温度低于玻璃化温度Tg,它是聚合物作为塑料时的使用状态，这时聚 玻璃化温度T 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，而且随外力的消失而消失，呈现刚硬的固体状态。

2 高弹态温度介于T 黏流温度T 之间，大分子的热运动加剧， 温度介于Tg和黏流温度Tm之间，大分子的热运动加剧，聚合物变成 有极高弹性的物体，弹性变形可达原长的5 10倍 有极高弹性的物体，弹性变形可达原长的5-10倍。

3 黏流态温度介于T 温度介于Tm和分解温度Td之间，分子动能增加到大分子之间可以相 分解温度T 之间， 互滑动的状态而使高分子聚合物变成可流动的黏稠液体。 互滑动的状态而使高分子聚合物变成可流动的黏稠液体。是聚合物 成型加工的物态。 成型加工的物态。 温度超过分解温度Td时 温度超过分解温度Td时，大分子共价键破坏而导致高分子聚合物的 分解。 分解。

(2)线型结晶高分子聚合物 它只有结晶态和黏流态 因为大分子热运动的加剧， 它只有 结晶态和黏流态 ， 因为大分子热运动的加剧 ， 不足以 结晶态和黏流态， 克服结晶区原子之间的结合力，不能成为具有极高弹性的物体。 克服结晶区原子之间的结合

力，不能成为具有极高弹性的物体。当 大分子不能保持有序排列的结构时， 大分子不能保持有序排列的结构时，晶区消失而呈现了黏 流态。 流态。 (3) 体型高分子聚合物因为大分子的关联， 因为大分子的关联，使大分子束缚而不能产生相对滑动，因此没

有高弹态和黏流态。 高弹态和黏流态。

二、 塑料的组成和分类 (一)塑料的组成 塑料是一种高分子聚合物- 树脂为基本成分 塑料 是一种高分子聚合物- 树脂 为基本成分 ， 再加入一 为基本成分， 是一种高分子聚合物 些改善其性能的各种添加剂制成的高分子材料 添加剂制成的 些改善其性能的各种添加剂制成的高分子材料 (1)聚合物的主干-树脂 聚合物的主干-树脂的种类、性质、及在塑料中所占的比例，起主要的决定作用。 树脂的种类 、 性质 、 及在塑料中所占的比例 ， 起主要的决定作用 。

常用树脂分为两类 一类：加聚树脂 一类： 如 聚乙烯 、 聚丙烯 、 聚氯烯 、 聚乙烯醇 、 聚苯乙烯 等 ， 聚乙烯、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。 它们构成食品包装用树脂的主体。 二类：缩聚树脂。在食品包装中较少应用。 二类：缩聚树脂。在食品包装中较少应用。

(2) 聚合物中的添加剂

1 增塑剂 定义: 提高树脂可塑性和柔软性的添加剂。 定义: 提高树脂可塑性和柔软性的添加剂。

原理：增塑剂为一些低分子的物质，当聚合物分子 原理：增塑剂为一些低分子的物质， 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， 低其分子作用力， 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。 和相对滑移流动能力。

2

稳定剂 它的功能是防止或延缓高分子材料的老化变质。 它的功能是防止或延缓高分子材料的老化变质。 防止或延缓高分子材料的老化变质

A

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。

B

光稳定剂 用于反射或吸收紫外光物质， 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。

C

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。

3 填充剂

功用:弥补树脂的某些不足性能， 功用:弥补树脂的某些不足性能，改善塑料的使用性能 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。

添加剂的具体要求： 添加剂的具体要求： 它与树脂有很好的相溶性 稳定性、不相互影响的特 它与树脂有很好的 相溶性 、 稳定性 、 不相互影响 的特 相溶性、 性 对于食品包装的塑料袋，应具有无味 无毒、无臭、 对于食品包装的塑料袋 ， 应具有 无味 、 无毒 、 无臭 、 无味、 不 的特征。 溶出的特征 溶出的特征。 (二)塑料的分类 通常按塑料须加热、冷却呈现的性质的不同， 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