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聚烯烃食品包装材料如何满足快节奏高品质生活需求?

发布日期:2021-04-27

随着食品行业的发展和生活水平的提高,人们的消费理念升级换代,对食品包装材料不断提出新的要求。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。传统的食品包装主要涉及聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚酯(PET)等高分子材料,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。

近日,中国石油化工股份有限公司北京化工研究院徐萌等文从材料和加工方法的角度对不同食品包装材料的性能和用途进行了分析,并对食品包装高分子材料技术的未来发展趋势进行了展望。

常用的包装高分子材料性能及优缺点

PE薄膜

PE是目前生鲜包装中用量最大的高分子材料,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。

表1 不同PE膜性能

PP薄膜

PP也是比较早应用在包装领域的高分子材料之一,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。

表2 不同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。

PA薄膜

双向拉伸聚酰胺薄膜(BOPA)是综合性能很好的包装材料。比较BOPA、BOPET、BOPP和BOPE几种薄膜,BOPA的阻隔性和耐穿刺性能均为最佳。BOPA还具有优秀的耐热和低温性能,使用温度可由-60~150 ℃。而且PA分子链上存在酰胺基团,有利于进行涂敷、金属化和复合工艺。BOPA薄膜主要用于冷冻、蒸煮和真空袋等食品包装领域,主要也是依赖其良好的保鲜保香性能和低温抗冲击耐穿刺性能。BOPA最大的问题是易吸水导致稳定性差,因此通常需与其他薄膜复合使用。

新材料和新技术的涌现促进了食品包装材料整体性能的提高和快速发展,未来的食品包装材料将向高阻隔、低重量和绿色化方向发展,采用复合技术能够提高包装材料在各种环境下的阻隔性能,延长包装商品的寿命;先进加工技术使得制备更薄、性能更优的包装材料成为可能,实现包装材料的减重化,同时也减少了塑料垃圾的产生;包装材料也必须考虑到环境问题,同材质多层包装以及其回收、可降解包装材料的研究必将成为未来包装领域的热点问题。