塑料包装热封温区拓展技术研究

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改革开放后,尤其是近些年来,随着我国建设的迅猛发展,人民对于高品质的生活的渴望也逐渐增强,人们开始越来越多的关注食品的绿色健康与无污染。而包装的功能正是保护食品不受污染和避免受到损坏。这些功能是和自身热封强度有着绝对关系。因此,如何提升包装材料的热封性能是当今功能性包装研究领域的重点方向。目前市面上的包装材料大部分是由树脂制膜得到的,而树脂之间的优缺点明显,大部分树脂因此发展受到制约。因此,树脂共融是最常见提升包装材料性能的方法之一。树脂之间通过互混共融后制膜,达到性能的快速提升,从而综合各自的优点而弥补不足之处。因此,通过树脂共融不仅仅可以提升其热封温区,更能加强其机械性能与密封性能。所谓绿色包装即不外加防腐剂的基础上,做到包装性能最优化,从而最大的绿色化保护食品(包装中的防腐剂部分会可能迁移至食品表面)。尽可能的减少了从包装材料迁移至食品的添加剂和防腐剂的可能性,为食品安全和绿色带来了新的保障。目前市面上包装材料所选用的主题基材树脂大体为:聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)以及聚丙烯(PP)。但是这三种树脂的熔点相差较大,单一树脂薄膜不能同时达到良好的热封性能。为了解决这一生活中的实际问题,本文制备一种同时和聚乙烯、聚苯乙烯以及聚丙烯都能良好热封的薄膜,本文中的试验是基于树脂共融的理论所建立。本研究中选用的基础树脂材料为线性低密度聚乙烯(LLDPE),混合加入聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、茂金属聚乙烯(m PE)以及乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)以及进行互混共融后制膜,研究这五种树脂在不同比例共混时流延成膜后的热封温区以及物理性能的改变情况,并分别和空白聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)以及聚丙烯(PP)薄膜在不同温度进行热封,测试其热封性能,以研究制备一种同时和PP、PS以及PE都能热封的薄膜。将树脂按比例(经过前期预实验后,设定为5种比例)进行混合,经过充分搅拌均匀后,逐渐添加到已经加热至指定温度的双螺杆挤出机中,制备得到母粒。将母粒加入流延机中,制备得到薄膜。对制得薄膜进行基本性能测试,包括光学性能、机械性能、阻隔性能、微观电镜扫描、热封性能以及热封微观扫面等,并使用差示扫描量热法测量其熔点。最后使用不同比例下制得的薄膜真空包装熟鸡胸肉,置于室温下保存,检验薄膜对食品包装保鲜的效果应用,以检测薄膜的热封强度以及密封效果。主要结论如下:(1)线性低密度聚乙烯(LLDPE)/聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)/茂金属聚乙烯(m PE)四种的树脂按照设定的不同比例共混后入对薄膜的表面光滑度及结晶度并没有太大影响,无孔隙和团聚出现,结构紧凑致密,阻隔性能好,故具有实际应用价值。四种的树脂共混制得薄膜后,相对于空白的线性低密度聚乙烯,薄膜的力学性能、阻隔性能、热稳定性能以及热封性能均都有明显的提升。热封的温区为120-180℃,也相对有提升。并且均能与PE、PP以及PS热封,且具有一定的热封强度。当线性低密度聚乙烯(LLDPE)/聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)/茂金属聚乙烯(m PE)比例为70:20:5:5(B组)时,薄膜的综合性能较好,可作为基材为PP、PE以及PS容器的盖膜;(2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂按照一定比例与线性低密度聚乙烯树脂中,其目的就是为了提升薄膜的热封强度,延长薄膜的热封温区。乙烯-醋酸乙烯共聚物的加入势必会影响影响树脂原有的结构。但共混后薄膜的表面光滑度及结晶度并没有太大影响,无孔隙和团聚出现,结构紧凑致密,阻隔性能好,由文中研究可以看出乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂使薄膜的热封性能产生了大幅度的提升;而且乙烯-醋酸乙烯共聚物/线性低密度聚乙烯薄膜的阻隔性能也随之发生了变化这是有实际应用价值的;断裂伸长率、机械强度随着添加量的增大而增大;透光率、氧气和透过量水蒸气透过量随着不同比例的变化而变化。在与空白PE薄膜、空白PP薄膜和空白PS薄膜进行热封时,也展现出较强的热封强度,且热封温区为100~180℃。因此实际应用价值。当改性线性低密度聚乙烯母粒的添加量为5%(E组)时,薄膜性能相对较好;(3)使用差示扫描量热法(DSC)测量中改性线性低密度聚乙烯母粒的添加量为5%时薄膜的熔点,以计算其真实有效的热封温区。通过差示扫描量热法可以得出,同一试样的熔点采用DSC测定的结果普遍都比其他熔点低。影响DSC结果的因素有很多,故通过正交试验,可以确定最佳实验参数为A1B1C1,即升温速率为1℃·min-1;样品用量为1.5mg;气氛流速为10ml·min-1。通过最佳实验参数测定的E组薄膜的熔点由原来空白LLDPE薄膜的124.621℃,上升至152.157℃,而有效热封温度应不低于材料熔点。通过总结可以得出,E组薄膜的真实有效热封温度为139.081~180℃;(4)通过对各项指标的测定结果显示,改性线性低密度聚乙烯母粒的添加量为5%时薄膜保鲜效果最好,在没有任何添加剂加入的情况下,即热封强度效果最佳。在置于室温储藏的条件下仍能将熟鸡胸肉样品的保质期延长至6天,并且熟鸡胸肉样品中细菌菌落数在国标GB2726-2016中规定的熟肉食品的4(lg(CFU/g))范围之内,这是因为在贮藏过程中薄膜的热封强度能够有效地阻隔空气中水分和氧气的渗入,从而抑制包装袋内微生物的滋生与繁殖,保证其质量。各个测试指标结果均表明,E组薄膜密封性能较好,具有实际应用价值;(5)本文通过实验研究后的数据分析理论内容,虽然的确也具有一定的实际参考应用的价值,但事实上仍旧还存在着部分缺陷的地方,如实验中乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂的添加比例只进行了相对的几个梯度实验,可能存在所有实际情况并没有涵盖,因此假设要将实验结果投入于实际生产生活中,以上实验得出结论并不能很好地通过目前的数据来判断薄膜的热封温度区间以及热封强度是否有提升,有待于更进一步的深入地实验研究结果分析。
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