新型有毒環(huán)保聚氯乙烯瓶密封膠的制備及性能研究

新型有毒環(huán)保聚氯乙烯瓶密封膠的制備及性能研究

食品接觸材料對食品安全有重要影響。劣質(zhì)食品接觸材料雖然不像感染病毒、細菌那樣對消費者的身體造成立竿見影的危害,但這些產(chǎn)品在長期反復(fù)使用的情況下,有毒有害物質(zhì)會遷移到食物中,通過食用積累導致慢性中毒,對兒童和青少年的成長發(fā)育尤其不利。自從2005年10月份有毒致癌PVC保鮮膜風波,尤其是2007年6月,蘇黎世州檢驗中心(KantonalesLaborZürich)在對亞洲食品進行檢測后,對包括中國“老干媽”在內(nèi)的10種亞洲食品實施禁售以來,PVC包裝材料的安全性問題越來越引起人們的關(guān)注。其中,含有有毒增塑劑的PVC墊圈是導致多個亞洲產(chǎn)品被禁售的“罪魁禍首”,所以急需采用新材料、新技術(shù)、新工藝開發(fā)新型環(huán)保聚氯乙烯瓶蓋密封膠。本研究以新型環(huán)保增塑劑為原料,通過對穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑和表面活性劑等助劑的篩選及配方的優(yōu)化;在保證密封膠粘度及其穩(wěn)定性的條件下,實現(xiàn)了四旋蓋用密封膠的無毒化和低成本化,同時,對影響瓶蓋密封膠穩(wěn)定性因素進行了較為系統(tǒng)的討論,為穩(wěn)定PVC瓶蓋密封膠的實際生產(chǎn)提供了合理的理論依據(jù)。1實驗1.1試劑與儀器聚氯乙烯糊樹脂(PVC),CPM-31,聚合度1230~1430,湖南華湘化工有限公司;聚氯乙烯糊樹脂,R1069、WP62GP,聚合度1800±300、700±150,上海氯堿化工股份有限公司;聚氯乙烯糊樹脂,P450,聚合度1000±150,天津渤天化工有限責任公司;增塑劑,ATBC,東莞凱基化工有限公司;增塑劑,DOTP,廣東天耀進出口集團有限公司;碳酸鈣,1250目,江西省高峰化工礦業(yè)發(fā)展有限公司;硅油,50η、100η、350η,廣州時盛化工有限公司;吐溫-80,分析純,天津市大茂化學試劑廠;降粘劑,廣州斗門化工有限公司;其余助劑均為市售。1.2pvc密封膠的制備將PVC糊樹脂、增塑劑、穩(wěn)定劑按照一定配比稱量好后,將增塑劑倒入小馬口鐵罐中,并將其固定在高速分散機上,調(diào)整轉(zhuǎn)速為240r/min,依次添加PVC樹脂和穩(wěn)定劑,待加料結(jié)束后繼續(xù)攪拌5min,直至樹脂完全浸潤,將轉(zhuǎn)速調(diào)為1000r/min,分散8~10min制得PVC密封膠。1.3pvc薄膜密封膠的檢測PVC瓶蓋密封膠的粘度及穩(wěn)定性評定是將配好的密封膠放入溫度為(25±0.5℃)的恒溫水浴鍋內(nèi),恒溫1h后測試其初始粘度,并分別測試其放置1至10天每天的粘度,測定條件均為為25±1℃、恒溫1h。PVC瓶蓋密封膠加工性能評定是采用上海通統(tǒng)輕工機械有限公司GT2P8瓶蓋成型注膠機檢測。PVC瓶蓋密封膠的理化性能評定按照GB/T5009.67-2003測試;衛(wèi)生性能評定分別送國家食品質(zhì)量安全監(jiān)督檢測中心、廣州SGS檢測中心及貴州省理化測試分析研究中心對比檢測分析。2結(jié)果與討論2.1pvc糊樹脂原料的篩選PVC糊樹脂是配制瓶蓋密封膠的主體材料,不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PVC糊樹脂因其聚合度、樹脂顆粒形貌、分子量分布都不同,配制的瓶蓋密封膠穩(wěn)定性能也不同,因此在制備瓶蓋密封膠時應(yīng)篩選合適的PVC糊樹脂原料。分別采用了4種PVC糊樹脂原料制備瓶蓋密封膠,結(jié)果發(fā)現(xiàn),聚合度越大,顆粒形狀越規(guī)則,分子量分布越窄的PVC糊樹脂配制的密封膠性能越穩(wěn)定。實驗數(shù)據(jù)及其結(jié)果見圖1。2.2增塑劑的用量增塑劑是配制增塑糊的關(guān)鍵組份,其用量、化學結(jié)構(gòu)和溶劑化能力對PVC密封膠的粘度及其穩(wěn)定性有重要的影響。增塑劑的有效極性基團數(shù)目與密封膠的粘度及其穩(wěn)定性密切相關(guān),不同種類的增塑劑,有效極性基團數(shù)目不同,制備的密封膠穩(wěn)定性能也有差異。增塑劑中有效極性基團數(shù)目越多,密封膠的初始粘度值越大,穩(wěn)定性越差。實驗數(shù)據(jù)及其結(jié)果見圖2。2.3碳酸鈣對密封膠粘度穩(wěn)定性的影響在密封膠中添加碳酸鈣,主要作用是為了降低成本。不同PVC樹脂基料制備的密封膠,其穩(wěn)定性受碳酸鈣影響的程度不同,粒徑呈單峰窄分布的離散初級粒子型糊樹脂配制的密封膠粘度穩(wěn)定性受碳酸鈣的影響很大,粒徑呈雙峰分布的次級粒子疏松型樹脂配制的增塑糊粘度穩(wěn)定性受碳酸鈣的影響小,并且隨碳酸鈣含量的增加,密封膠的初始粘度逐漸增大,粘度穩(wěn)定性逐漸變差。實驗數(shù)據(jù)及其結(jié)果如圖3、圖4所示。2.4c樹脂顆粒表面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化表面活性劑均是由極性和非極性兩部份構(gòu)成,將其加入PVC瓶蓋密封膠體系中,其極性部份能優(yōu)先吸附在PVC樹脂顆粒表面上,另一部分長鏈分子進入增塑劑介質(zhì)中,從而在PVC樹脂顆粒表面形成一層分子膜,形成的吸附膜層屏蔽了PVC樹脂顆粒的表面極性,減弱增塑劑對樹脂顆粒的滲透作用和溶劑化作用,有效阻止PVC樹脂顆粒并聯(lián)在一起,達到穩(wěn)定密封膠的目的。不同的表面活性劑,因其分子結(jié)構(gòu)和分子量大小不同,所以對增塑糊穩(wěn)定性的影響效果也不同,并且密封膠穩(wěn)定性能與表面活性劑的用量相關(guān),當表面活性劑的含量小于某一值時,隨表面活性劑用量的增大,密封膠的穩(wěn)定性越好,當表面活性劑的含量大于某一值時,隨表面活性劑用量的增大,密封膠的穩(wěn)定性越差。實驗數(shù)據(jù)及其結(jié)果如圖5所示。3密度對pvc樹脂穩(wěn)定性的影響(1)聚合度較大的PVC糊樹脂配制的密封膠,穩(wěn)定性能相對較好;(2)增塑劑的極性越小,配制的密封膠穩(wěn)定性能越好;(3)碳酸鈣對密封膠穩(wěn)定性的影響與PVC樹脂原料相關(guān),采用粒徑呈雙峰分布的次級粒子疏松型樹脂配制的密封膠受碳酸鈣影響相對較小;(4)添加表面活性劑可以提高密封膠的穩(wěn)定性能,但是其添加量有