有机氟、硅改性聚苯乙烯包装容器的研究

摘要

本文针对杯装酸奶在食用时酸奶粘附杯壁较严重，导致酸奶大量被浪费的现象，研究了一种新型酸奶杯的制作材料使其与酸奶的粘附性减小，从而减少酸奶的浪费。主要是通过把聚四氟乙烯和不同种类硅油添加到杯材聚苯乙烯基体树脂中来降低其表面能，对酸奶杯的制作材料进行表面改性。用接触角的大小表征聚四氟乙烯和硅油单独添加和氟硅共同添加后聚苯乙烯后材料表面改性情况。同时对表面改性后聚苯乙烯片材的力学性能进行了测量。其次，研究了表面改性后聚苯乙烯片材对酸奶粘附性减小的情况，及不同改性方法后聚苯乙烯片材的卫生性能。用扫描电镜观察聚四氟乙烯和硅油在聚苯乙烯基体树脂中的分布情况。然后，选出不粘酸奶效果较好的配方将其成型酸奶杯并灌装酸奶，检测酸奶杯与酸奶的粘附性的减小情况，检测酸奶杯对酸奶品质的影响。最后，将原酸奶杯和改性后酸奶杯中灌装的酸奶进行感官评定。
　　 结果表明：不同改性方法均能降低聚苯乙烯片材的表面能，增大其与水的接触角。实验中发现氟硅共同作用能以较少的添加量达到较大的增加接触角的效果，说明其具有协同效应。表面能最低的配方是添加0.3％二甲基硅油和4％聚四氟乙烯的聚苯乙烯片材，其接触角达到92°。
　　 力学性能测试结果，添加聚四氟乙烯和硅油对聚苯乙烯片材的力学性能都有一定的影响。片材的断裂伸长率是随着硅油添加量的增加而增加，随聚四氟乙烯添加量的增加而减小。片材的拉伸强度是随着硅油和聚四氟乙烯添加量的增加而减小的。而增加生产工艺中造粒次数对片材的力学性能影响较大，随着造粒次数的增加力学性能下降明显，添加10％聚四氟乙烯的片材接触角从81°增加到84°就不再增加了。反而对其力学性能的影响很大，导致聚苯乙烯片材断裂伸长率从39.89％减小到16.89％，拉伸强度从13.86Mpa减小到9.87Mpa，导致聚苯乙烯片材失去使用价值。
　　 将表面改性结果较好的四个配方成型酸奶杯灌装酸奶，检测酸奶不粘酸奶杯结果，发现四个配方的不粘效果均好于原酸奶杯，效果最好的是配方是添加0.3％二甲基硅油和4％聚四氟乙烯的酸奶杯，酸奶的残留量是12.34％，不粘效果比原酸奶杯提高了46.63％。并对这四个配方的卫生性进行了检测，结果符合国家标准，安全卫生，可以作为酸奶的包装。在对灌装酸奶品质的检测中四个改性配方酸奶杯中酸奶的平pH值、脂肪含量、固形物含量、黏度、蛋白质含量在保质期内的变化情况和原酸奶杯内酸奶的变化情况基本一样，说明添加的硅油和聚四氟乙烯对酸奶的品质没有影响，可放心食用酸奶。同时通过感官评定的方法评价酸奶的滋味和气味、组织状态、色泽、酸奶残留量，感官评价效果良好。