食品包装学第三章塑料

应用 真空、脱氧包装，可长效保持包装内环
境气氛稳定； 复合膜 采用云母填充EVAL树脂，对O2,CO2,N2阻
隔性更高。
六、离子键聚合物
目前常用乙烯和甲基丙烯酸共聚物引入钠离子或锌交 联而成的产品
特点： 极好的冲击强度，韧性弹性好，抗刺破性和耐折叠性； 阻气性优于PE，阻湿性差； 耐无机酸、碱和油脂性优良 ，但脂肪族烃及杂环化
合物对其有溶胀性； 透明性优良，光泽度高；
耐低温性好，高温易氧化老化（小于80℃） 极好的热封性，热封温度低，范围宽（100－160℃）
应用
形态复杂或带棱角的食品包装，特别适合 油脂性食品，可做普通包装，热收缩， 弹性，复合材料，热封层。
七、环境可降解塑料
定义: 特定环境下，化学结构发生明剂是甲基锡热稳 定剂（简称181），对硬质聚氯乙烯（PVC）的压 延，挤塑，注塑和吹塑成型都非常有效。又由于 它安全性高，所以特别用于食品包装和高清晰度 的硬质聚乙烯制品，同时，它也被普遍应用于塑 料门窗，上水管道，装饰材料中，以取代其他高 毒性的塑料热稳定剂。
增塑剂能增加塑料的柔软性、延伸性、可 塑性，降低塑料流动温度和硬度，有利于塑料 制品的成型。
用途
中国对聚丙烯的需求量将很快超过美国. 聚丙烯塑料在食品中主要用于制作薄膜材料； 餐具；包装含油性食品，可代替玻璃纸，包装 点心，面包等；热收缩包装。在其他行业中主 要用于医疗器械的杀菌容器；日用品如水桶、 热水瓶壳等；还可制作文具盒、仪器盒；捆扎 绳、带等。
三、聚苯乙烯塑料 （PS）
由苯乙烯在引发剂存在下进行自由基聚合得到。燃 烧性能好，易燃，离火后继续燃烧，并有苯乙烯臭 味放出。火焰呈黄色、冒黑烟；燃烧时软化、起泡。
2. 化学稳定性好； 3. 阻气，阻油性，透明度，光泽度比PE好；

②稳定剂 它的功用是防止或延缓高分子材料的老 化变质；主要有三类：抗氧剂、光稳定 剂、热稳定剂。
③填充剂 它的功用是弥补树脂某些性能不足，改 善塑料的使用性能 。
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④着色剂 用于改变塑料等合成材料固有的颜色 ， 有无机颜料、有机颜料和其他染料。
⑤其他添加剂 根据其功能和使用要求，在塑料中还可加 入润滑剂、固化剂、发泡剂、抗静电剂和 阻燃剂等。
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2、机械学性能
①刚性：指材料具有抵抗外力作用而
不发生弹性变形的性能，用弹性模数E 表示； ②抗拉、压、弯强度：指材料在拉、压、 弯力缓慢作用下不破坏时，单位受力截 面上所能承受的最大力；
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③爆破强度：使塑料薄膜袋破裂所 施加的最小内压应力，表示受内压 应力作用的容器材料抵抗内压的能 力，常常用来测定塑料包装封口的 封合强度，也可由材料的抗张强度 来表示；
▪ 大分子为线型结构，侧基-CH3无极性， 但在主链上的有规则或无规则的分布将 影响分子的结晶性，密度为0.89～ 0.91g／cm3。
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▪ 有三种体：CPP 普通薄膜 OPP 单向拉伸聚丙烯 BOPP 双向拉伸聚丙烯
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1、聚丙烯的包装特性
（1）阻透性能 优于PE，阻气性能仍较差。 （2）化学稳定性 良好，在一定温度范围内对
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（二）塑料的分类
1、热塑性塑料 主要以加成聚合树脂为基料，加入适量添加剂制成。
特性 在特定温度范围内能反复受热软化流动和 冷却硬化成型，其树脂化学组成及基本性 能不发生变化。加热、冷却可重复多次。
优点 成型加工简单，包装性能良好，可反复成 型，废料可回收利用。
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缺 点 刚硬度低，耐热性不高。
常用品种
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（2）包装操作加工性能指标

大的问题。
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4
第一节 塑料的组成、分类和主要包装性能指标
一、塑料 的组成
塑料是以一种高分子聚合物---树脂为基本 成分，在加入一些用来改善性能的各种添加剂制 成的高分子材料。
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。
塑料=树脂+添加剂
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（一）聚 合物树 脂
2、增塑剂：提高树脂可塑性和柔 软性的添加剂。
3、稳定剂：是为提高树脂的抗老 化性能。
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4、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。
5、固化剂：用于热固性塑料，使 其耐热、坚硬。
6、其他添加剂：发泡剂、抗静电 剂、着色剂、阻燃剂等。
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二、塑料 的分类
食品包装学食品包装用塑料材料及其制 品
会计学
1
塑料材料 用于食 品包装 的优越 特性：
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、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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2
塑料材料 用于食 品包装 的优越 特性：
4、耐高、低温性优良，使用温度在-60～130℃最
高可达200℃；
5、加工成型性较好，热封性不良（180～ 190℃）；
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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➢塑料的概念
塑料是以高分子聚合物合成树脂为主 要成分，添加剂为辅料，在一定温度和 压力等条件下可以塑制成一定形状，在 常温下保持形状不变的材料。
➢塑料的主要性能及特点
（1）重量轻 （2）优良的化学稳定性 （3）优异的电绝缘性能 （4）热的不良导体具有消声、减震作用 （5）机械强度分布广和较高的强度
二、聚丙烯（PP）
聚丙烯塑料是由丙烯在甲烷基铝和三氯化 钛催化剂作用下，在20个大气压和50℃的条 件下，以汽油为溶剂进行聚合而制得的。密 度是0.9－0.91g/m3，最轻。
85－95％。 应用：薄膜，瓶，罐。
➢性能
1.物理机械性能（良好的柔韧性，有一定的机械抗 拉和抗撕裂强度）
2.耐化学腐蚀性（常温不与酸碱反应，耐油性较差）
3.耐老化性能（耐低温，适合冷冻处理；耐高温性 差，不能高T杀菌）
4.阻水性好，阻气性差。
5.无毒，卫生安全。
6.粘结、印刷、着色性差,光泽透明度不高。
区，非结晶区； 结晶度＝结晶区/聚合物总重 结晶度越高，有更好的：强度、硬度、熔
点、化学稳定性、阻透性；更差的：弹性、 塑性、冲击强度。
物态，性能
无定形（线型）：随着温度升高，经历玻璃态， 高弹态，黏稠液体；
结晶（线型）：随着温度升高，有结晶态和黏流 态两种状态。
体型：无高弹态和黏流态，受热仍保持坚硬状态， 到一定高温时聚合物被分解破坏。
结构
线型：直链，支链； 体型：立体网状。
构象
单键可绕邻近的键按照一定的键角旋转运 动，形成瞬息变化的异构体。
柔顺性，柔韧性和弹性，是与低分子化合 物的重要区别。
大分子间的结合
范德华力 氢键 范德华力比氢键的力小 属于次价键，是主价键的1％～10％。

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第四节 塑料包装容器及制品
塑料中空容器 热成型容器 塑料箱 钙塑瓦楞箱 塑料包装袋
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一、塑料瓶
1、塑料瓶成型工艺方法
挤-吹工艺(LDPE,HDPE,PVC小口瓶) 注-吹工艺(LDPE,HDPE,PVC,PS,PET大口瓶) 挤-拉-吹工艺(PP,PVC瓶) 注-拉-吹工艺(PET,PP,PS瓶)
有很多同样链节重复出现的高分子聚合物；
添加剂：改善塑料的性能，用量少、作用大；
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1、高分子聚合物
特点：分子量大、原子数多、分子长度长； 性能：化学惰性、难溶、强韧性好； 作用：决定塑料性能；
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2、添加剂
增塑剂：提高柔韧性和可塑性； 稳定剂
抗氧剂：防止塑料氧化； 光稳定剂：防止塑料树脂老化； 热稳定剂：防止塑料受热降解； 填充剂：改善塑料使用性能； 着色剂：改变固有颜色； 其他添加剂：润滑剂、发泡剂、抗静电剂、阻燃剂等；
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三、复合软包装材料
由两层或两层以上的不同挠性材料组合而成 复合基材有：塑料薄膜、铝箔、纸等
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1、复合软包装材料的结构要求
内层
无毒、无味、耐油 化学稳定性好，能热封或粘合 PE、CPP、EVA
外层
光学性能和印刷性好 耐磨耐热，具有强度和刚性 PET、PA、纸、铝箔
中间层
透明度、刚性和阻气性不如PVC瓶 低温下耐冲击能力较差，很少应用
PP瓶
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二、塑料周转箱和钙塑瓦楞箱
1、塑料周转箱（PP，PE）
HDPE周转箱：耐低温性能较好 PP周转箱：抗压性能较好 EPS发泡周转箱：隔热防震缓冲，
3、流涎法成型 4、压延法成型
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二、常用食品包装塑料薄膜
表4-1 常用单一薄膜性能比较

第三章 塑料包装材料概论
§3.1 概述 §3.2 塑料的分类及命名 §3.3 聚合物的合成反应
§3.1 概述
塑料是近些年来发展最快应用最广的新型 包装，主要有如下特点：
1．轻而透明 2．抗腐性 3．防水防潮 4．有强度 5．易加工成型 6．价格合理

概念
1.塑料——可塑性高分子材料的简称(热塑与热固) 2.高分子材料分为天然和合成。动植物属天然就，塑料类属 合成 3.半合成高分子——对天然高分子改性，改进其性能 4.聚合物与高聚物——各种高分子的统称 5.树脂——未加工成型的高分子原料 6.天然高分子指存在于动植物内部的成分而不指简单的动植 物原材料天然高分子存在于动植物支链型，网（体）型三种，聚 合物分子链都由相同结构单元重复排列构成。重复结构叫 链节，链节的多少称聚合度，用n表示： n=M/m M——聚合物平均分子量 M——结构单元的分子量 8.聚合物的分子量——可不解 分子量和聚合度都指平均值。靠统计而得——多样性和 分散性分子量有数均分子量和量均分子量只要知道：聚合 物是化学组成相同分子量不同的同系混合物 9.聚合物链的构型：有规立构聚合物，几何异构，旋光异构 10.聚合物分子链的柔顺性：分子链可产生弯折，缠绕，卷 曲。

小 结
知道塑料的6个特点和10个概念，分 类（2种）和命名3种（化学，商品， 习惯） 聚合物分子链构型与柔顺性概念 掌握聚合物的三种合成反应（加聚， 共聚，缩聚反应）原理及作用、过 程。
二 共聚反应
指≥2种单体聚合得到≥2种单体链节的共同聚合物的反应 称共聚反应
三 缩聚反应
概念：指一种或几种单体（它们含有≥2个相同 或不同的官能团）进行相互缩合成聚合物，同时 有低分子物质生成的反应 作用：制造塑料、橡胶、纤维、粘合剂和涂料 缩聚反应分类：均缩聚反应——同一单体分子间进 行 异缩聚反应——两种单体分子间进行 共缩聚反应：两种以上含双官能团或两种单体含三 种不同官能团进行 缩聚反应的历程：链开始，链增长，链终止三个阶 段

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一、加聚反应
由一种或多种单体通过加成反应，相互结合 为高分子化合物，在此反应中，没有产生其 它副产品的反应，叫加聚反应。如乙烯类单 体聚合形成乙烯类聚合物。
在氯乙烯自由基聚合成聚氯乙稀树脂的反应 过程中，氯乙烯的聚合是按照以自由基为活 性中心的连锁反应机理进行的。整个反应历 程分为链引发、链增长、链中止三个阶段。
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(2)链增长
链引发产生的单体自由基不断地和单体分子结合生成链 自由基，如此反复过程称为链增长反应。
链增长反应的特点是:链增长反应是放热反应，链增长 活化能较低，约21～23kJ/mol，因此，温度对链增长速 度的影响甚小，链增长反应速度极快。 如一个聚合度为1000的聚氯乙烯大分子链，只在 0.001～0.01s之内即可形成。在反应体系中不存在聚合 度递增的一系列中间产物，几乎只有单体和聚合物两部 分组成，而链自由基浓度极小。
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8.聚合物分子链的柔顺性 聚合物分子链的柔顺性
线性聚合物分子的长链结构上的碳原子是以C-C 共价键相连。由于C-C键的内旋转、振动及其它 各种形式的热运动，分子链可以弯折、缠绕、卷 曲成不规则的形状。由于C-C键角和键长都是固 定的，所以链的柔顺性只能由相对于C-C键的转 动来产生。在拉伸时分子链被拉而扩展伸长，当 外力消除后又卷曲收缩，显得十分柔顺，这种性 能叫做聚合物分子链的柔顺性。 链的柔顺性影响着链运动的自由程度，从而影响 其物理性能，如弹性、流动性、粘度、耐热性能 等。具有柔性分子链的聚合物弹性好，而具有刚 性链的聚合物耐高温。
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3.聚合物或高聚物 聚合物或高聚物
聚合物或高聚物是高分子材料的统称。 聚合物：由成千上万个原子以共价键相互连接而 成的大分子材料。 分子量一般在104～106之间，是由千万个低分子 化合物通过化学聚合反应而形成链状或网状结构 的大分子化合物。 单体：通过化学聚合反应而形成大分子化合物的 低分子化合物。 聚合物根据分子链的几何形状不同，通常分为线 型、支链型和网型(体型)三大类。

成型温度及温度范围 成型压力（Mpa） 塑料热成型时的流动性 成型收缩率（%）
2. 包 装 操 作 加 工 工 艺 性
表示塑料包 装材料在食 品包装各工 艺过程的操 作（特别是 机械化、自 动化操作过 程中）的适 应能力
刚度
机械性能
强度
热封强度
热封性能
热封温度 热封压力
3. 印 刷 适 应 性
与油墨等的相容性
一、塑料的组成和分类
（一） 塑料的组成
塑料是一种以高分子聚合 物——树脂为基本成分，再加 入一些用来改善性能的各种添 加剂而制成的高分子材料
高分子聚合物树脂 40~100% PE、PP、PVC、 PVA、PET、 PA、PVDC
添 加 剂
填 固 增 充 化 塑 剂 剂 剂 20~ 40 % 稳 定 剂 润 滑 剂 其 他 添 加 剂
◆塑料材料的主要包装性能指标
塑料包装材料在食品中应用越来越广，逐步 代替了玻璃、金属、纸类等传统的包装材料
据报道，到2007年，欧洲的食品、饮料包装 用的塑料市场销售将由2000年的49.1亿美元 增长到71.5亿美元，年增长率为5.5%
随着塑料材料在硬度、耐热性、韧性等方 面性能的改善，欧洲食品、饮料工业越来越多 地使用塑料包装材料代替传统的纸、玻璃和金 属包装；其中增长最快的是聚炳烯（PP）包装 市场，其次是PET，而发泡聚苯乙烯（EPS） 和软质聚氯乙烯（PVC）的市场增幅最小
CH3
主 要 品 种
普通流延薄膜
CPP
定向拉伸薄膜
双向拉伸薄膜 油率1/5）
OPP
BOPP（ 强度为PE的8倍，吸
（二） 主要包装性能及适用场合
1. 主要包装性能
1）阻隔性比PE 好；

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。
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：
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。
热达到一定高温时聚合物分解。