食品接触材料(PP、PET)在光、湿热环境中的使用寿命及生物安全性评估

摘要

对常用的食品接触材料（PP、PET）进行了光、湿热环境中的老化试验，得到了PP、PET各项力学性能变化规律及PET瓶装水中乙醛迁移规律；对PP、PET在光、湿热环境中的力学性能进行了详细研究，推测了材料在日常环境下的使用寿命，以乙醛含量为例对PET瓶装水的安全性进行了评估；主要研究内容如下：
　　（1）在50℃下对聚丙烯（PP）进行了不同光照度（150w/m2、300w/m2、450w/m2、600w/m2）的光氧老化实验，作为参照对聚丙烯进行了无光照时50℃、60℃下的热氧老化实验，以与实际使用相关的性能指标-断裂伸长率作为材料失效指标，利用阿伦尼乌斯公式推导得到PP的光照强度-时间关系曲线，预测材料在光照度150w/m2（相当于北方地区夏季太阳直射）下的寿命约为982h即40d，并利用氙灯老化箱进行了模拟试验得到实际寿命为972h。
　　（2）对PP拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率、弯曲模量等主要性能进行了测试，发现各项力学性能对结晶与降解敏感性不同导致变化规律不同；光降解对材料破坏作用很大，所以在生产生活中对于PP类制品应避光运输贮存以延长其使用寿命；另一方面可以利用光降解作用对PP类垃圾材料进行处理，此种方法比较绿色环保。
　　（3）对PET在50℃、60℃、70℃湿热环境和同一温度（50℃）300w/m2、600w/m2光照度下力学性能进行了测试，以断裂伸长率作为指标，利用阿伦尼乌斯公式推导得到时间-温度关系式，择25℃湿热环境下计算使用寿命约为1014h即41d，与实际情况明显不符（矿泉水的保质期一般为18个月），分析原因可能是传统力学性能评价法利用注射成型标准样品，与PET瓶吹塑成型存在比较大的结构差异和性能区別；传统湿法测试时全部浸润水中与实际产品单面接触水有明显不同，需要改进实验方法。
　　（4）对PET瓶装水在同一温度（60℃）300w/m2、600w/m2不同光照度及无光照情况下有毒物质乙醛迁移情况进行了测试，结果发现乙醛迁移量与光强度和老化时间成正比，且在600w/m2条件下（相当于北方地区夏季直射光照的四倍）老化1344h即56天后乙醛浓度219.49ppb依然远远低于饮用水规定安全浓度6000ppb，所以瓶装矿泉水即使在炎热夏季受光照作用环境下（比如车内存留矿泉水）所迁移出的乙醛含量依然在安全范围之内，不会对人体造成大的损害。

目录

引言

第一章 绪 论

1.1 高分子材料概述

1.2 高分子的老化

1.3 塑料的光、热氧、湿热老化研究进展

1.4 PP食品接触材料光、热氧老化研究进展

1.5 PET食品接触材料光、湿热老化研究进展

1.6 PET矿泉水瓶老化过程中有害物质乙醛迁移的研究进展

1.7 本课题研究的目的、内容和意义

第二章 实验部分

2.1 实验原料及主要实验设备

2.2 实验方法

2.3 测试标准和方法

第三章PP光、热氧老化的研究

3.1 聚丙烯光老化实验终止点的选择

3.2 外观分析

3.3 力学性能损耗分析

3.4 温度和光照对材料力学性能影响对比

3.5 光老化下聚丙烯寿命推测

3.6 本章小结

第四章PET湿热及光老化的研究

4.1 PET湿热老化实验终止点的选择

4.2 外观分析

4.3 力学性能损耗分析

4.4 光照和湿热对材料力学性能影响对比

4.5 湿热老化下PET寿命推测

4.6 本章小结

第五章PET瓶装矿泉水在光、热环境下有害物质乙醛迁移研究

5.1 瓶体外观观察

5.2 探究光照对乙醛迁移速率的影响

5.3 探究乙醛迁移量随时间的变化规律

5.4 对比光老化和热氧老化对乙醛迁移的影响

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢

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