帕尔斯加德的Einar防静电添加剂是生物和食品级的

关于聚合物中的乳化剂,食品技术人员可能不知道的10件事

这是一个新的应用程序吗?

乳化剂如甘油单硬脂酸酯(甘油单硬脂酸酯)已经在聚合物工业中使用了30多年,主要作为抗静电添加剂,但随着乳化剂在食品工业中的理解增加,越来越多的乳化剂在塑料中有各种各样的应用。

它们和食物中的乳化剂一样吗?

在食品中使用的许多乳化剂已被证明是有效的聚合物添加剂。例如,我们可以从人造黄油的配方中取出乳化剂,并将其加入塑料中,以达到防静电的效果。然而,不同的乳化剂化学也可以用来制造全新的、定制的分子,为塑料中的每个特定应用进行优化。

乳化剂是否用作食品级聚合物添加剂?

乳化剂作为聚合物添加剂的一大优点是其固有的食品级地位。它们代表了一组安全无害的添加剂。在这个世界上,对塑料包装添加剂的关注日益增加,导致了对与食品直接接触的物质的更多监管和控制。因此,乳化剂可以作为目前所关注的添加剂的有效替代品。然而,它是可能的非食品级乳化剂的衍生物,然后使用在食品包装应用之外。

乳化剂如何成为聚合物添加剂?它是如何工作的?

大多数乳化剂混合在聚合物中,很像面团中的人造黄油,然后聚合物就成型了,不是做成饼干或松饼,而是通过挤压或注射成型成长片或物体。生产完成后,根据乳化剂的不同,它会立即或在几天内迁移到塑料和空气的界面上。在这里,它将使塑料表面更亲水,从而吸引少量的水,有助于驱散静电,使表面防静电或它可以扩散水滴在雾表面成一个清澈的水膜,提供防雾的效果。

它们有什么好/它们比目前的添加剂替代品更好吗?

在某些情况下,使用特别设计的乳化剂或混合物,可以获得更好的性能,但在其他情况下,它们只是满足当前的行业标准。除了它们的性能,乳化剂最大的优势之一是食品级和生物基的结合,这使它们免于当今聚合物工业使用的聚合物添加剂的许多担忧。随着消费者对安全包装的需求不断增加,随着立法在未来几年继续收紧,这一趋势只会变得更强。

什么使乳化剂成为良好的聚合物添加剂?

关键是它的两亲性,即它既亲水又亲脂,这也被用于食品应用。然而,它们不是在油/水界面作用,而是迁移到聚合物表面的聚合物/空气界面。这种迁移在很大程度上受聚合物类型及其结晶度的控制,但乳化剂的化学组成也起着很大的作用。短链甘油在加工过程中几乎立即迁移到表面,这使得它们在注射成型或在进一步加工中需要瞬间防静电效果时很适合脱模。中等和较长的链甘油需要几天才能到达表面,因此会产生延迟效应,而延迟效应通常持续时间更长。同类型脂肪酸的聚甘油在具有挑战性的应用中也表现出了非常好的性能,如在需要长期性能的温室薄膜中防雾。

在塑料中使用乳化剂作为添加剂有什么缺点吗?

这些产品的聚合物工业面临的挑战之一是它们的物理外观。有些是可以由许多生产商处理的球团,但有些是膏状或液体。这意味着生产商必须对它们进行加热,并将它们制成液体,如果他们没有合适的设备,这在挤压生产线上可能很难处理。这也是为什么用作聚合物添加剂的乳化剂的最大客户群体之一是母粒生产商。他们可以在挤出生产线上将添加剂与聚合物混合,形成一种浓缩的混合料,即母粒,这种混合料很容易被用于将塑料制成椅子或水桶等可用部件的转化器。

另一个缺点是需要达到正确的浓度。这通常不是一个问题,但不幸的是,它不是,因为你加入的越多,效果就越好,就像太多的乳化剂会在蛋糕中产生不受欢迎的碎屑或使巧克力变成液体。在聚合物添加剂的情况下,太多的乳化剂会导致过量的迁移到表面,在塑料表面产生一个可见的油腻层-很像脂肪在巧克力中开花。以黑色闪亮的咖啡机为例,你肯定不希望它的表面有像这样的乳白色层,当产品开始开花时,就不再具有防静电或防雾的效果。因此,在使用乳化剂作为聚合物添加剂时,不要过量使用是很重要的。

哪些应用程序?

乳化剂在塑料的几种应用中表现出优异的性能。

  • 防静电。在这里,它可以防止在生产、处理和使用塑料产品期间的静电积聚。在生产过程中,静电积聚可能是一种危险,因为它可能导致突然的静电放电,从而可能击中人员或使机器短路。在搬运和使用过程中,静电会使塑料制品几乎不可能被分离,或引起灰尘的吸引,使包装难以密封,或使产品看起来脏而不吸引人
  • 防雾,他们通过将水分散在一个薄而透明的薄膜中,而不是让小水滴模糊视野,改善了产品的视觉呈现。因此,它不会去除水滴,而是将水保留在塑料表面的一层薄膜中,这也有助于防止在一袋沙拉的底部形成一个水池
  • 脱模,防止塑料粘附在注塑等过程中使用的金属模具/工具上,使加工速度更快、效率更高,产品缺陷更少。在这里,乳化剂在一薄层中润滑塑料表面,而不影响随后在产品上的密封或印刷

绩效是如何评估的?

乳化剂在各种应用中的性能评价与食品工业有很大的不同,因为在聚合物添加剂的评价中不使用质地、乳液稳定性和含水量。

在加工成薄膜或注塑件后,通过静态衰减时间或表面电阻率来评估最终产品的抗静电性能。静电衰减时间表示表面从5000伏放电到500伏所需的时间,即电荷的10%。纯聚合物甚至无法充电到开始实验所需的5000伏电压,良好的防静电添加剂将在不到2秒的时间内显示静电衰减时间。在表面电阻率法中,电流通过塑料件表面上具有给定距离的两个电极,并在测量区域内确定表面电阻。防静电表面的范围为1010-1011欧姆/平方,而纯聚合物是绝缘的,表面电阻率为1012欧姆/平方。

塑料薄膜的防雾性能是在a到E的尺度上进行视觉评价的,a是完全雾化的,有非常小的液滴,E是没有液滴的透明薄膜。将薄膜固定在装有水的容器上,然后在5°C的冷藏环境中进行评估,以模拟沙拉和肉类的冷藏,或在60°C的水浴中模拟热应用,如新烹饪的食物。

它们可以用于生物基塑料或生物可降解塑料吗?

生物基乳化剂特别适用于生物基和生物可降解塑料。在这里,区分这两种“生物”塑料是很重要的。

生物基是指源自高碳生物基材料,如甘蔗。这种类型的材料可以转化成与化石材料完全相同的材料,比如不能生物降解的聚乙烯。因此,乳化剂可以成为生物基塑料中一种有效和安全的添加剂,就像在化石基塑料中一样。

聚乳酸(聚乳酸)是生物基和生物可降解聚合物的一个例子。PLA的生物降解性是固有的,因为它的酯主链,就像乳化剂一样,在水解下会分解成无害的化合物。这使得乳化剂成为添加剂的一个明显的候选,因为它是完全可生物降解的,对环境是安全的。

因此,乳化剂对于生物基和生物可降解塑料都是一个很好的选择,这是塑料工业中一个不断增长的部分,因为消费者要求更绿色的替代,不含化石燃料。最近,科学家们甚至在研究基于CO的聚合物2清除空气中多余的CO2这是制作碳基聚合物的完美原料。

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