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食品包装膜是食品包装中使用非常普遍的一类材料,它是用来包裹在食品表面,以隔离分解微生物细菌和外来污染物的进入,防止及延长食品变质的高分子材料。随着食品行业的发展水平的提高,对食品包装材料不断提出新的要求。

 

认识高分子材料在食品包装领域的用途

材料的性能需要能同时满足力学性能、热封性能、阻隔性、防潮性、耐热性、保香性、印刷性等多种要求,材料的功能也向无菌化、智能化、个性化等方向发展。目前使用较为成熟的食品包装膜用高分子材料有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等,它们都属于合成高分子材料,属于石油化工的下游产品。有高阻隔要求的情况下还需要使用聚酰胺(PA)、乙烯⁃乙烯醇共聚物(EVOH)和聚偏氯乙烯(PVDC)等材料。近年来还出现了聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇(PVA)、淀粉基材料等可降解高分子材料包装。

PE是目前生鲜包装中用量最大的高分子材料

认识高分子材料在食品包装领域的用途

PE有很强的阻湿性能,有助于食品的水分保持。PE薄膜的传统加工方法一般有流延法、管膜法和单向拉伸法3种。

近年来,随着加工技术和原料制备技术的进步,出现了双向拉伸聚乙烯(BOPE)薄膜。普通的PE原料无法适应高速高倍率的双向拉伸过程,会出现铸片翘曲、破膜、鱼皮纹等问题,为了解决BOPE原料和薄膜的制备问题,开发出了非茂催化剂BOPE树脂,进一步提高了BOPE原料的加工性能。经过高倍率双向拉伸后,BOPE的分子链发生取向,薄膜的结晶度大大提高,从而赋予BOPE薄膜优秀的拉伸强度、光学性能、抗穿刺和耐低温等性能。

相对于PE吹塑薄膜,BOPE薄膜的耐穿刺性能可提高2~5倍,拉伸强度可提高2~10倍,雾度降低30 %~85 %。25 μm厚的BOPE薄膜性能可达到或超过105 μm的吹塑PE薄膜,在复合包装袋中使用BOPE薄膜可减重20 %~50 %,目前BOPE薄膜已被应用在大米真空包装、速冻食品包装和饮料透明软包装等领域。

认识高分子材料在食品包装领域的用途

PP是比较早应用在包装领域的高分子材料之一

认识高分子材料在食品包装领域的用途

PP薄膜有着较好的阻湿性、透明度、光泽度、尺寸稳定性、强度和良好的加工性能。相对PE材料来说,PP有着更高的熔点,耐热性更加优秀,因此常常被用于蒸煮包装和微波加热包装等领域。而且PP材料有着很好的形变回复能力和耐揉搓性能,作为包装材料不易变形破损,揉搓后也依然能保持良好的阻隔性能。

与PE薄膜类似,制造方法和生产工艺同样会对PP薄膜的性能产生很大影响。PP薄膜主要采用流延或双向拉伸的方法来制备,薄膜加工过程中,PP分子链会发生流动和拉伸取向,导致结晶性能和结晶形态发生变化,如流延聚丙烯(CPP)中会产生大量介晶形态,双向拉伸聚丙烯(BOPP)中常常出现串晶和纤维晶等结构,结晶形态的变化又极大地影响了PP薄膜的性能。



也可以通过添加助剂的方法来改变PP薄膜的结构和性能,如通过添加α型成核剂来提高薄膜的刚性和挺度,通过添加透明成核剂提高薄膜的光学性能,也可通过添加β晶型成核剂来提高薄膜的韧性和耐热性。将CPP薄膜应用于糖果扭结包装时,PP材料良好的形变回复能力会导致包装失效,因此通常需要加入扭结助剂来降低PP的回弹性,配合扭结专用料使用来提高CPP薄膜的扭结保持性,这种包装形式兼具韧性和挺度,常用于高档糖果、巧克力和零食等的包装。

可以看到,同样用均聚PP制备的样品中,BOPP的模量和拉伸强度均高于CPP薄膜,但通过添加助剂也可以大幅提高CPP薄膜的性能。BOPP在拉伸过程中会出现应力诱导结晶,结晶度高于CPP薄膜,因此通常具有较好的阻隔性能,因此也可将BOPP和CPP复合后做为食品包装使用。复合包装具有较好的氧气阻隔性和水蒸气阻隔性,而且经过揉搓后,阻隔性降低不超过3 %,有利于延长食品的货架期。

认识高分子材料在食品包装领域的用途

 

 

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