新型有毒环保聚氯乙烯瓶密封胶的制备及性能研究

新型有毒环保聚氯乙烯瓶密封胶的制备及性能研究

食品接触材料对食品安全有重要影响。劣质食品接触材料虽然不像感染病毒、细菌那样对消费者的身体造成立竿见影的危害,但这些产品在长期反复使用的情况下,有毒有害物质会迁移到食物中,通过食用积累导致慢性中毒,对儿童和青少年的成长发育尤其不利。自从2005年10月份有毒致癌PVC保鲜膜风波,尤其是2007年6月,苏黎世州检验中心(KantonalesLaborZürich)在对亚洲食品进行检测后,对包括中国“老干妈”在内的10种亚洲食品实施禁售以来,PVC包装材料的安全性问题越来越引起人们的关注。其中,含有有毒增塑剂的PVC垫圈是导致多个亚洲产品被禁售的“罪魁祸首”,所以急需采用新材料、新技术、新工艺开发新型环保聚氯乙烯瓶盖密封胶。本研究以新型环保增塑剂为原料,通过对稳定剂、发泡剂和表面活性剂等助剂的筛选及配方的优化;在保证密封胶粘度及其稳定性的条件下,实现了四旋盖用密封胶的无毒化和低成本化,同时,对影响瓶盖密封胶稳定性因素进行了较为系统的讨论,为稳定PVC瓶盖密封胶的实际生产提供了合理的理论依据。1实验1.1试剂与仪器聚氯乙烯糊树脂(PVC),CPM-31,聚合度1230~1430,湖南华湘化工有限公司;聚氯乙烯糊树脂,R1069、WP62GP,聚合度1800±300、700±150,上海氯碱化工股份有限公司;聚氯乙烯糊树脂,P450,聚合度1000±150,天津渤天化工有限责任公司;增塑剂,ATBC,东莞凯基化工有限公司;增塑剂,DOTP,广东天耀进出口集团有限公司;碳酸钙,1250目,江西省高峰化工矿业发展有限公司;硅油,50η、100η、350η,广州时盛化工有限公司;吐温-80,分析纯,天津市大茂化学试剂厂;降粘剂,广州斗门化工有限公司;其余助剂均为市售。1.2pvc密封胶的制备将PVC糊树脂、增塑剂、稳定剂按照一定配比称量好后,将增塑剂倒入小马口铁罐中,并将其固定在高速分散机上,调整转速为240r/min,依次添加PVC树脂和稳定剂,待加料结束后继续搅拌5min,直至树脂完全浸润,将转速调为1000r/min,分散8~10min制得PVC密封胶。1.3pvc薄膜密封胶的检测PVC瓶盖密封胶的粘度及稳定性评定是将配好的密封胶放入温度为(25±0.5℃)的恒温水浴锅内,恒温1h后测试其初始粘度,并分别测试其放置1至10天每天的粘度,测定条件均为为25±1℃、恒温1h。PVC瓶盖密封胶加工性能评定是采用上海通统轻工机械有限公司GT2P8瓶盖成型注胶机检测。PVC瓶盖密封胶的理化性能评定按照GB/T5009.67-2003测试;卫生性能评定分别送国家食品质量安全监督检测中心、广州SGS检测中心及贵州省理化测试分析研究中心对比检测分析。2结果与讨论2.1pvc糊树脂原料的筛选PVC糊树脂是配制瓶盖密封胶的主体材料,不同生产厂家生产的PVC糊树脂因其聚合度、树脂颗粒形貌、分子量分布都不同,配制的瓶盖密封胶稳定性能也不同,因此在制备瓶盖密封胶时应筛选合适的PVC糊树脂原料。分别采用了4种PVC糊树脂原料制备瓶盖密封胶,结果发现,聚合度越大,颗粒形状越规则,分子量分布越窄的PVC糊树脂配制的密封胶性能越稳定。实验数据及其结果见图1。2.2增塑剂的用量增塑剂是配制增塑糊的关键组份,其用量、化学结构和溶剂化能力对PVC密封胶的粘度及其稳定性有重要的影响。增塑剂的有效极性基团数目与密封胶的粘度及其稳定性密切相关,不同种类的增塑剂,有效极性基团数目不同,制备的密封胶稳定性能也有差异。增塑剂中有效极性基团数目越多,密封胶的初始粘度值越大,稳定性越差。实验数据及其结果见图2。2.3碳酸钙对密封胶粘度稳定性的影响在密封胶中添加碳酸钙,主要作用是为了降低成本。不同PVC树脂基料制备的密封胶,其稳定性受碳酸钙影响的程度不同,粒径呈单峰窄分布的离散初级粒子型糊树脂配制的密封胶粘度稳定性受碳酸钙的影响很大,粒径呈双峰分布的次级粒子疏松型树脂配制的增塑糊粘度稳定性受碳酸钙的影响小,并且随碳酸钙含量的增加,密封胶的初始粘度逐渐增大,粘度稳定性逐渐变差。实验数据及其结果如图3、图4所示。2.4c树脂颗粒表面结构的优化表面活性剂均是由极性和非极性两部份构成,将其加入PVC瓶盖密封胶体系中,其极性部份能优先吸附在PVC树脂颗粒表面上,另一部分长链分子进入增塑剂介质中,从而在PVC树脂颗粒表面形成一层分子膜,形成的吸附膜层屏蔽了PVC树脂颗粒的表面极性,减弱增塑剂对树脂颗粒的渗透作用和溶剂化作用,有效阻止PVC树脂颗粒并联在一起,达到稳定密封胶的目的。不同的表面活性剂,因其分子结构和分子量大小不同,所以对增塑糊稳定性的影响效果也不同,并且密封胶稳定性能与表面活性剂的用量相关,当表面活性剂的含量小于某一值时,随表面活性剂用量的增大,密封胶的稳定性越好,当表面活性剂的含量大于某一值时,随表面活性剂用量的增大,密封胶的稳定性越差。实验数据及其结果如图5所示。3密度对pvc树脂稳定性的影响(1)聚合度较大的PVC糊树脂配制的密封胶,稳定性能相对较好;(2)增塑剂的极性越小,配制的密封胶稳定性能越好;(3)碳酸钙对密封胶稳定性的影响与PVC树脂原料相关,采用粒径呈双峰分布的次级粒子疏松型树脂配制的密封胶受碳酸钙影响相对较小;(4)添加表面活性剂可以提高密封胶的稳定性能,但是其添加量有