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四大包装材料是指什么

纸、金属、玻璃(和陶瓷)、塑料被称为四大包装材料。目前所用的纸主要由植物纤维组成,其主要化学组分为亲水性的纤维素分子,且纤维和纤维间的孔隙可达微米级,因此纸材料几乎不具有阻湿和阻气性。传统上一般采用疏水改性、施胶等方法改善纸的防潮性能,也可通过聚合物涂布来改善纸的阻隔性能,得到防潮阻气功能的纸材料。

包装中常用的金属材料为铁和铝。而作为原子晶体,金属原子间排列非常紧密,不利于小分子的透过,因此对水分和气体都具有优异的阻隔性能。

玻璃虽然为非晶体,但其主体结构为由Si-O四面体组成的网络结构,Si和O原子紧密连接,因此材料中也几乎无大的孔隙,使其具有优良的阻湿和阻气能力。同时,因为金属和玻璃的耐热性极好,结构稳定,因此在常温下它们的阻隔性几乎不受温度和湿度的影响。但金属材料较高的成本和不透明性,玻璃的比重高和易碎等限制了它们在包装中的很多应用。

塑料是由聚合物和填料所组成,具有质轻、透明、价格低、易加工、不易碎等诸多优点,在包装中的应用日益广泛,用量急剧增加。因其结构多样,且影响因素较多,因此不同塑料的阻隔性也有很大的差异。如前所述,不同化学组成的聚合物具有不同的极性,因而对不同小分子的溶解性差异显著。同时,聚合物大多为晶态与非晶态共存的结构,晶态结构中分子排列紧密有序因此几乎不具有透过性,所以整个材料的气体透过性则取决于晶态结构的比例,即结晶度。而结晶度又受聚合物分子结构、分子量和加工工艺等的影响。例如,无定型PET的氧气扩散系数为5×1013 m2/s,氧气透过率为0.424 cm/m2·day·atm,而采用冷吹工艺生产的PET瓶结晶度为22%,氧气扩散系数降至2.5×1013 m2/s,氧气透过率也随之降至0.171cm/m2·day·atm。同时,由于聚合物大分子的分子运动会随温度的升高而加强,导致自由体积增加,阻隔性随之降低甚至丧失。另外,具有亲水性基团的聚合物的阻隔性受湿度的影响也很大。因此,在选择塑料包装时,应根据所包装食品的特点以及贮运环境,选择具有适宜阻隔性的材料。

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