Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Синтетические полимеры



Полиэтилен (ПЭ). Он относится к классу полиолефинов и явля­ется кристаллическим полимером со степенью кристалличности более 50 %. Отличительной особенностью полиэтилена является его химическая инертность, низкие полярность и растворимость в наиболее распространенных органических растворителях: он ра­створяется только в кипящем толуоле или декалине, устойчив к фтористоводородной (плавиковой) кислоте, органическим и раз­бавленным неорганическим кислотам и щелочам. Свойства ПЭ раз­личны в зависимости от методов получения, степени разветвлен­ности макромолекулярной цепи, присутствия концевых металь­ных групп и др. В промышленности товарные продукты различают по величине плотности: высокой, средней и низкой в зависимос­ти от способов проведения процесса полимеризации этилена.

ПЭ высокой плотности (ПЭВП, НDРЕ) химически более ус­тойчив, чем ПЭ низкой плотности. Он имеет более высокую сте­пень кристалличности (70 — 90%), высокую плотность (0,95 — 0.96 г/см3), температуру плавления 125 0С и предел прочности при растяжении составляет 18 — 45 МПа.

ПЭ низкой плотности (ПЭНП, LDРЕ) имеет низкую плотность (0,92 — 0,93 г/см3), меньшую степень кристалличности (60%), бо­лее низкие температуру плавления (110 °С) и прочностные харак­теристики ( 10 — 17 МПа), чем ПЭВП. ПЭНП более мягкий и жирный на ощупь, пленки имеют характерную опалесценцию.

Линейный ПЭ низкой плотности (ЛПЭНП, LLDРЕ) — сравни­тельно новый продукт полимеризации этилена, получаемый ме­тодом газофазной полимеризации. Характерной особенностью ЛПЭНП является более узкое молекулярно-массовое распределе­ние, длинная основная цепь с короткими боковыми ответвлени­ями, повышенная прочность и более высокая разрывная нагруз­ка, чем ПЭНП. повышенная прочность сварного шва. В коммер­ческой литературе ЛПЭНП называют иногда модифицирован­ным полиэтиленом. Его применяют, главным образом, для про­изводства термоусадочных и стретч-пленок (растягивающихся пленок).

В соответствии с требованиями ГОСТ 10354 — 82 из 9 марок полиэтиленовой пленки для контакта с пищевыми продуктами используется марка «Н» — пищевая. Она может содержать разре­шенные пигменты (диоксид титана, ультрамарин синий и др.).

ПЭ широко применяется для производства жесткой тары и од­нослойных или комбинированных упаковочных пленок. ПЭВП имеет более высокую прочность и чаще используется для производства транспортной тары (ящики, бочки). Пакеты из него более жесткие на ощупь («шуршащие»). ПЭНП чаще применяется для производ­ства потребительской тары.

ПЭ обладает малой проницаемостью по отношению к парам воды, что имеет большое значение для упаковывания в него ги­гроскопичных продуктов, промышленных товаров и изделий тех­нического назначения.

Полиэтиленовую пленку применяют для упаковывания пище­вых гигроскопичных продуктов (соль, сахар, сода, кондитерские изделия); молока и молочных продуктов (однослойную или в ком­бинации с бумагой и фольгой); замороженных продуктов (мясо, рыба, яичный меланж, овощи, плоды). В замороженных продуктах упаковка из полиэтилена препятствует испарению влаги и обра­зованию сублимированного поверхностного слоя.

Низкая жиростойкость не позволяет использовать ПЭ для фасо­вания жиров и растительного масла, в качестве упаковки жирсодержаших продуктов используется ограниченно.

ПЭ имеет сравнительно высокую газопроницаемость для кисло­рода, углекислого газа. Полимер также проницаем по отношению к парам органических растворителей — алифатическим, аромати­ческим и хлорированным углеводородам.

Вследствие высокой ароматопронииаемости ПЭ не рекоменду­ется для упаковывания чая, кофе, пряностей. Алкогольные на­питки экстрагируют низкомолекулярные примеси из полимера и сами приобретают неприятный запах. В полиэтиленовых пакетах нельзя длительно хранить охлажденное мясо, рыбу, в том числе копченую, сыр, яйца и многие другие продукты, так как в них создается благоприятная среда для развития многих микроорга­низмов, этому способствует воздух и высокая влажность в пакете. В муке и крупе с повышенной влажностью, упакованных в ПЭ, усиливаются процессы дыхания, накапливается влага, что может вызвать развитие плесеней.

При длительном воздействии ПАВ, а также под действием на­пряжений, возникающих при статической нагрузке, полиэтилен растрескивается. Поэтому применение ПЭВП. имеющего высокую степень кристалличности и сравнительно невысокую молекуляр­ную массу, для длительного хранения растворов, содержащих высококонцентрированные ПАВ, ограниченно.

Полиэтиленовые пленки хорошо свариваются и имеют проч­ные сварные швы. Однако ПЭ плохо воспринимает печатный рису­нок и его поверхность необходимо специально активировать. На­пример, после обработки ПЭ в коронном разряде увеличивается адгезия печатных красок к пленке. Листовой ПЭ используют для изготовления тары методом термоформования.

Сополимеры этилена (с высшими олефинами — пропиленом, бу­тиленом). Они отличаются от полиэтилена высокой плотности боль­шей стойкостью к растрескиванию (например, под влиянием на­грузок, ПАВ). Широко применяют сополимеры этилена с винилацетатом (СЭВА), винилхлоридом, с акриловой или метакриловой кислотами. При сополимеризации с полипропиленом уве­личивается прозрачность пленки.

Наибольшее применение получили сополимеры с винилацетатом (до 10—12%) — сэвилены. Введение звеньев ВА позволяет снизить температуру сваривания, повысить прозрачность и увели­чить эластичность. При большом содержании ВА (13 — 25 %) полимер становится эластичным, каучукоподобным. Такой сополи­мер используется для производства стретч-пленки.

Сополимеры этилена с поливиниловым спиртом (ПЭВС, ЕVОН) обладают низкой газо- и паропроницаемостью, их ис­пользуют в качестве барьерного слоя в многослойных пленках.

Полипропилен. Он относится к полиолефинам, его получают полимеризацией пропилена. ПП инертен, устойчив к углеводоро­дам, жирам, имеет высокую прозрачность, гладкую поверхность. ПП более устойчив, чем ПЭ, к действию поверхностно-активных веществ и более прозрачен.

ПП обладает более высокой теплостойкостью, чем ПЭ, так как имеет Тпл = 175 °С. Изделия из ПП могут подвергаться стери­лизации при 120 °С. В то же время его морозостойкость ниже, чем ПЭ, около -20 °С. ПП окисляется легче, чем ПЭ, в результа­те он становится хрупким и снижается его прочность. Для устра­нения этого в ПП вводят антиоксиданты и модифицирующие добавки, применяют сополимеры ПП с ПЭ и другими олефи­нами.

Выпускают ориентированный полипропилен (ОПП; ОРР) и двуосноориентированный (биаксиально) полипропилен (БОПП, ВОРР). ОПП по прозрачности и модулю упругости близок к целло­фану, но обладает высокой влагостойкостью, прочностью во влаж­ном состоянии и способностью свариваться.

Такие качества как блеск, гладкость, теплостойкость, срав­нительно низкая влагопроницаемость и хорошие печатные свойства — определяют широкую область применения ПП для упаковки. Высокая жиростойкость и низкая газопроницаемость, определили применение при упаковывании жирсодержащих кон­дитерских изделий, мясной и рыбной кулинарии, майонеза, мар­гарина, йогуртов и других молочных продуктов.

ОПП в многослойных пленках применяют для упаковывания круп и макаронных изделий.

БОПП широко используют в производстве потребительской тары для макаронных изделий, пельменей, крупы, хлебобулочных и сухарных изделий; металлизированный БОПП — для жареных орехов, картофельных чипсов, экструдированных зерен пшеницы и кукурузы, сухих завтраков, сладостей, печенья. БОПП имеет малую плотность, т.е. низкую массу упаковки, однако недостатком однослойной пленки является невысокое сопро­тивление раздиру, поэтому наличие небольших проколов или над­рыва ведет к полному разрушению упаковки.

Неориентированная пленка применяется для упаковывания шейных, трикотажных, чулочно-носочных и других изделий. Поливинилхлорид (ПВХ) получают суспензионной (или эмульсионной) полимеризацией винилхлорида. Мономер является токсичным канцерогенным веществом (ГН 1.1.725—98), поэтому при производстве пищевой пленки строго контролируют содержание остаточного мономера в полимере. Следует отметить, что винилхлорид — газообразное вещество, которое имеет температуру ки­пения -13,8 °С, поэтому при комнатной температуре и темпера­турах переработки его концентрация в полимере минимальна.

ПВХ имеет высокую плотность, т.е. 1,35—1,43 г/см3. Он явля­ется нетермостойким, при нагревании происходит дегидрохлорирование (отщепление хлористого водорода НС1), поэтому при пе­реработке в ПВХ вводят стабилизаторы.

Для снижения жесткости ПВХ смешивают с пластификатора­ми. ПВХ с содержанием пластификатора до 5 —10 % по массе счи­тается жестким и носит название винипласт, его Тс = 60 °С. При содержании пластификатора более 10% (чаще всего 20 — 25%) получается эластичный, мягкий полимер — пластикат. Последний имеет температуру стеклования — до -20 °С; используется в виде упаковочных пленок.

Недостатками мягкого ПВХ является низкая теплостойкость, а жесткого — низкая морозостойкость.

Поливинилиденхлорид (ПВДХ). Он представляет собой сополи­мер винилхлорида и винилиденхлорида СН2—СС12 с небольшим количеством пластификаторов и стабилизаторов. Он известен под торговыми названиями саран, курэхалон, вестан, а в России его выпускают под торговой маркой «повиден». ПВДХ прочный, эла­стичный, более прозрачен, чем ПВХ, имеет более низкие газо-, паропроницаемость, стойкость к действию жиров, масел, ароматопроницаемость и проницаемость по кислороду. ПВДХ исполь­зуют в многослойных пленках, в частности с бумагой, целлофа­ном.

Поливинилхлорид и его сополимеры широко используют для получения тары и упаковочных пленок. Жесткие ПВХ-пленки яв­ляются жиро- и маслостоикйми, они сохраняют аромат и имеют низкую газопроницаемость.

Чаше всего жесткий ПВХ применяют для производства потре­бительской тары — бутылок, банок, лотков, контейнеров, ста­канчиков и других изделий, вырабатываемых методами вакуум-ил и пневмоформования. Тара из жесткого ПВХ имеет более высо­кую формоустойчивость, чем из ПЭ, поэтому изделия из ПВХ делают более тонкостенными.

Пленку производят в двух вариантах — термоусадочную и рас­тягивающуюся для групповой упаковки и для пакетирования гру­зов.

В качестве упаковочных мягких пленок ПВХ используют для упаковывания трикотажных изделий, галантерейных товаров, то­варов бытовой химии, удобрений. В высокопластифицированную пленку не упаковывают пищевые продукты из-за опасности миг­рации пластификаторов.

В пленки из ПВХ с невысоким содержанием пластификатора в отечественной пищевой промышленности упаковывают мясные : полуфабрикаты на полистирольном лотке-подложке, хлеб и дру­гую продукцию.

Жесткие лотки и контейнеры из ПВХ используют для упако­вывания джемов, мармелада, халвы, полуфабрикатов. В западных странах ПВХ в пищевой промышленности не применяют из-за низких санитарно-гигиенических свойств.

ПВДХ — ориентированный является термоусадочным, в него упаковывают тушки птиц с последующей термоусадкой в горячей воде (вторая кожа).

Хорошие защитные и высокие гигиенические свойства обеспе­чили широкое использование повидена для упаковывания под вакуумом, длительного хранения пищевых продуктов, созрева­ния сыра. Чаше ПВДХ применяют в качестве покрытия или промежуточного слоя других пленок (ламинатов) для повышения их защитных свойств: стойкости к окислению, влаге, посторонним запахам. Покрытие обычно наносится на внутреннюю, соприкаса­ющуюся с продуктом, сторону. Это одновременно повышает проч­ность сварного шва.

Полистирол (ПС) и его сополимеры. Они имеют в макромолекулярной цепи ароматическое кольцо. Температура стеклования +93 °С, поэтому полимер жесткий, он имеет низкую теплостой­кость и высокую хрупкость. Для производства упаковки применяют ПС высокой молекулярной массы. Его достоинствами являют­ся высокие оптические свойства, прозрачность, стойкость к дей­ствию воды, растворов кислот и щелочей. ПС неустойчив к мно­гим органическим растворителям, в частности к толуолу, тетрах-лорэтану, хлороформу, ацетону, этилацегату и др.

Для повышения ударной прочности ПС модифицируют путем введения звеньев эластомеров, например бутадиеновых, акрило-нитрилбутадненовых (ударопрочный полистирол УПС). Ударо­прочный ПС непрозрачен. В изделиях из ПС и УПС кошролируют со­держание мономера — стирола.

Пленки ПС прозрачные, но жесткие. При двухосной ориента­ции пленки становятся более прочными, хорошо воспринимают печатный рисунок, металлизируются, но как упаковочная плен­ка применяются реже, чем жесткая тара из ПС. Отличительной особенностью тары из ПС является стабильность размеров. Из толстой пленки и листов методом термоформования получают жесткую тонкостенную тару, лотки для упаковывания мелких товаров (например, конфет в обертке), различных порошкооб­разных веществ, химических препаратов. ПС легко формуется, хорошо декорируется и сваривается. Из него получают тару для молочных продуктов — творога, сметаны, майонеза с крышкой под укупорку фольгой. Применяют его также как одноразовую тару (посуду) в общественном питании. Пленки из удароп­рочного ПС используют для производства коррексов — фигур­ных вкладышей в коробки, непористых лотков для выкладки по­луфабрикатов.

Пенополистирол (пористый материал) применяют для выпус­ка пористых лотков под пищевые продукты: лотки из вспененно­го ПС обладают исключительными достоинствами при упаковы­вании замороженных продуктов, так как длительное время сохра­няют низкую температуру.

Из пенополистирола производят массивные амортизаторы для хрупких изделий, электронных и оптических товаров, шарики и прутки в качестве заполнителя пустот в таре. В композиции с бу­мажными слоями (а также без них) из вспененного ПС изготав­ливают стаканчики для горячих супов типа «горячая кружка».

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ). Он относится к классу поли­эфиров. Производится синтезом терефталевой кислоты и этиленгликоля — гомополимер ПЭТФ или смеси этиленгликоля и диэтиленгликоля — сополимер ПЭТФ. Гомополимер имеет более вы­сокую температуру кристаллизации, чем сополимер. Тпл ПЭТФ равна 250 — 265 °С, Тс аморфной фазы +80 °С.

ПЭТФ химически инертен, растворяется только при нагрева­нии в дихлоруксусной кислоте, о-хлорфеноле или в смеси тетрахлорэтана с фенолом (1:1), что делает его пригодным для упако­вывания химических товаров. Перед переработкой полимер необ­ходимо сушить, так как он частично поглощает пары воды, а вода может вызывать гидролиз полимера.

ПЭТФ перерабатывают методами литья под давлением, экст­рузией, экструзионным или инжекционным выдуванием. При бы­стром охлаждении пленки или готового изделия получается аморф­ный полимер, при медленном охлаждении он способен к крис­таллизации. Аморфный полимер обладает высокой прозрачностью, при кристаллизации мутнеет.

Пленки ПЭТФ обладают высокой прочностью, прозрачностью, блеском, высокой тепло- и морозостойкостью, поэтому могут подвергаться стерилизации и глубокому замораживанию. Особен­ностью ПЭТФ являются хорошие барьерные свойства, низкая проницаемость по отношению к СО2,

В России пленки ПЭТФ и волокна выпускают под названием лавсан. Лавсановые пленки в упаковке представляют определен­ные проблемы: причина — в высокой температуре сваривания. Для снижения температуры сваривания используют комбиниро­ванные пленки лавсан-ПЭ или лавсан — сополимеры ПЭ, ПП или ПВДХ.

За рубежом выпускают ПЭТФ различных марок, которые от­личаются молекулярной массой, а также способами получения полимера. Например, фирма Дюпон выпускает блочный полиэфир — полиэтиленгликольтерефталат (ПЭГТ), который являет­ся более прочным и устойчивым к многократным изгибам, чем ПЭТФ. Пленку под торговым названием «Майлар» используют для производства термоформованной тары и блистерных упаковок. Вы­сокая прочность позволяет делать упаковку с более тонкими стен­ками.

Благодаря низкой проницаемости по отношению к углекисло­му газу бутылки из ПЭТФ широко используют для упаковывания газированных напитков. Бутылка вместимостью 1,5 л при концен­трации С02 8 г/л теряет за 3 мес не более 15 % газа. Устойчивость к растрескиванию позволяет изготавливать большие емкости вме­стимостью 2, 3 и 5 л. Высокая ударная вязкость (90 кДж/м2) помо­гает заполненной таре выдерживать падения без разрушений. Бу­тылки, полученные из кристаллического высокоориентирован­ного полимера, выдерживают нагревание до 80—90 °С.

Бутылки из ПЭТФ могут быть многократного применения, но, как правило, их повторное использование в России не является налаженным. Полимер прекрасно утилизируется.

Полиамиды (ПА)(полиамидные полимеры) относятся к гетероцепным полимерам, они имеют амидную группировку, кото­рая обеспечивает хорошее сродство с белковыми продуктами. ПА — полярные полимеры, обладающие высокой механической проч­ностью, особенно в ориентированном состоянии, эластичностью, высокой химической стойкостью и термостойкостью (Тпл выше 250 °С). ПА имеют высокую маслостойкость и низкую газопрони­цаемость, но отличаются повышенной гигроскопичностью и па-ропроницаемостью.

Для упаковки применяют полиамиды 6, 12, спирторастворимые сополимеры П-54 и П-548. Цифры означают число атомов углерода в исходных мономерах. Поликапроамид ПА-4 не реко­мендуется для упаковывания пищевых продуктов. ПА-6 и ПА-10 применяют для упаковывания и хранения растительного, сливоч­ного и топленого масла, ПА-11 и ПА-12 — в производстве оболо­чек для колбас и сосисок. Из-за высокой температуры сваривания в мясной промышленности используют комбинированный мате­риал ПА/ПЭ. ПА обладает высокими барьерными свойствами, по­этому его применяют в качестве промежуточного слоя в много­слойных пленках.

Поликарбонат (ПК). По химическому строению его рассматри­вают как производное угольной кислоты, в которой атомы водо­рода замещены на органические радикалы. В том случае, если ради­калами являются фенильные или бензольные кольца, полимеры носят называние полиарилатов, такие полимеры имеют повы­шенную термостойкость.

Поликарбонатные пленки обладают высокими прочностными показателями, устойчивостью к многократным изгибам, низкой паро- и газопроницаемостью и очень высоким интервалом темпе­ратур использования от -100 °С до +200 "С и выше.

Высокая теплостойкость отличает полиарилаты и полиимиды, они могут выдерживать нагрев до 300 °С и выше с сохранением своих эксплуатационных свойств.

В упаковке поликарбонатные пленки следует использовать в том случае, когда она сочетает в себе механическую прочность, высо­кую теплостойкость, стабильность размеров.

Их используют для производства упаковки, которая длитель­ное время контактирует с горячей водой (например, подвергаю­щейся различным видам стерилизации и нагреву в микроволно­вом режиме). В Европе поликарбонатная тара является тарой много­кратного применения.

Полиуретаны (ПУ). Они относятся к полимерам, которые в за­висимости от соотношения использованных при синтезе компо­нентов — диизоцианатов (жесткий блок) и полиэфиров (мягкий блок) — могут находиться либо в высокоэластическом состоя­нии (эластомеры), либо в твердом стеклообразном состоянии. Ха­рактерной особенностью макромолекул полиуретанов является уретановая группировка — СОО—NН—.

В упаковке вспененные полиуретаны используют в виде пено-пластов (мягкого или жесткого) как амортизаторы, для получения прокладочных вспомогательных материалов в транспортную тару.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.