包裝材料學-塑料

1、包裝材料學（塑料包裝材料、制品及其應用） 姓名：谷驊班級：包工1001學號：1012020140 塑料包裝材料與制品 一、塑料的定義塑料是可塑性高分子材料的簡稱，它與合成橡膠、合成纖維同屬高分子材料。在包裝行業(yè)中高分子材料主要以塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料、油墨等形式使用，其中以塑料的應用最廣。用塑料可以制得軟包裝袋、中空容器（瓶、罐、桶等）、周轉箱、片材的吸塑容器、泡沫塑料緩沖包裝材料、編織袋、捆扎帶等。 2、 塑料的特點 1.質輕、機械性能好 塑料的相對密度一般為0.92.0g/cm3，只有鋼的1/81/4，鋁的1/32/3，玻璃的1/32/3，按材料單位重量計算的強度比較高。 塑料包裝

2、材料在其拉伸強度、剛性、沖擊韌性、耐穿刺性等機械性能中，某些強度指標上較之金屬、玻璃等包裝材料差一些，但較紙材要高得多。2.適宜的阻隔性與滲透性 選擇合適的塑料材料可以制成阻隔性適宜的包裝，包括阻氣包裝、防潮包裝、防水包裝、保香包裝等，用來包裝易因氧氣、水分作用而氧化變質、發(fā)霉腐敗的食品等包裝材料。對某些蔬菜水果類生鮮食品，對包裝要求有一定的氣體和水分的透過性，以滿足蔬菜水果的呼吸作用，用塑料制得的保鮮包裝能滿足上述要求。 3. 化學穩(wěn)定性好 塑料對一般的酸、堿、鹽等介質均有良好的抗耐能力，足以抗耐來自被包裝物（如食品中的酸性成份、油脂等）和包裝外部環(huán)境的水、氧氣、二氧化碳及各種化學介質的腐蝕

3、，這一點較之金屬有很強的優(yōu)勢。 4. 光學性能優(yōu)良 許多塑料包裝材料具有良好的透明性，制成包裝容器可以清楚地看清內裝物，起到良好的展示、促銷效果。 5. 衛(wèi)生性良好 純的聚合物樹脂幾乎是沒有毒性的，可以放心地用于食品包裝。但個別樹脂的單體（如聚氯乙烯的單體氯乙烯等）如果在用做食品包裝容器時含量過高，超過一定濃度時，容易遷移到被包裝的食品中，經食品進入人體后有一定的危害作用。6. 良好的加工性能和裝飾性塑料包裝制品可以用擠出、注射、吸塑等方法成型，還能很容易地染上美麗的顏色或印刷上裝潢圖案。塑料薄膜還可以很方便地在高速自動包裝機上自動成型、灌裝、熱封，生產效率高。三、塑料在包裝方面的主要應用1、

4、薄膜 包括單層薄膜、復合膜和薄片，這類材料做成的包裝也稱軟包裝，主要用于包裝食品、藥品等。 薄膜經電暈處理、印刷、裁切、制袋、充填商品、封口等工序來完成商品包裝。有的還需要在封口前，抽成真空或再充入氮氣或二氧化碳，以提高商品貨架壽命。薄膜經雙軸拉伸熱定型，支撐收縮薄膜，這種膜有較大的內應力，包裝商品后迅速加熱到接近樹脂的黏彈態(tài)，則薄膜會產生30% 70%的收縮，把商品包緊。厚度0.150.4mm的透明塑料薄片，經熱成型支撐吸塑包裝，又稱為泡罩包裝，在包裝藥片、藥丸、食品或其他小商品方面已普遍應用。2、容器(1) 塑料瓶、桶、罐及軟管容器 使用的材料以高、低密度聚乙烯和聚丙烯為主，也有用聚氯乙烯

5、、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯等樹脂的。這類容器容量可小至幾毫升，大至幾千升。耐化學性、氣密性及抗沖擊性好，自重輕，運輸方便，破損率低。如聚酯吹塑瓶，透氣性低，能承受壓力，已普遍用來盛飲用水、汽水等充氣飲料。 (2) 塑料杯、盒、盤、箱等容器 以高、低密度聚乙烯、聚丙烯以及聚苯乙烯的發(fā)泡或不發(fā)泡片材，通過熱成型方法制成，用于包裝食品。塑料包裝箱的性能比紙箱或木箱好得多，用低發(fā)泡鈣塑材作包裝箱可降低包裝商品的成本。用高密度聚乙烯制成的各種周轉箱，比木箱容易清洗、消毒，使用壽命長。 (3).防震緩沖包裝材料a.聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚氨酯和聚氯乙烯制成的泡沫塑料。泡沫塑料按發(fā)泡程和交聯(lián)與否，

6、分硬質和軟質兩類；按泡沫結構，分閉孔和開孔兩種，密度0.020.06g/cm3，具有良好的隔熱和防震性，主要用作包裝箱內襯。 b. 在兩層低密度聚乙烯 薄膜之間充以氣泡制成的薄膜，稱為氣泡塑料薄膜或氣墊薄膜適用于包裝食品、醫(yī)藥品、化妝品和小型精密儀器。(4).密封材料 包括密封劑和瓶蓋 襯、墊片等，用作 桶、瓶、罐的封口 材料。橡膠或無毒軟聚乙烯片材，可作瓶蓋、罐蓋的密封墊片。 (5)帶狀材料 包括打包帶、撕裂膜、膠粘帶、繩索等。 塑料打包帶是用聚丙烯、高密度聚乙烯或聚氯乙烯做帶坯，經單軸拉伸取向、壓花而成寬14-16mm的帶，單根抗拉強度在1300N以上，較鐵皮或紙質打包帶捆扎方便、結實。四

7、、塑料的分類1按照塑料的物理化學性能分類（1）熱塑性塑料：當加熱此類塑料超過一定溫度，塑料就會軟化,當溫度降至一定溫度時，材料就硬恢復原來的狀態(tài)；再受熱又可軟化，冷卻再變硬。(可熱加工）（2）熱固性塑料：一經加熱，首先變軟，呈現(xiàn)出流動性,冷卻后成為固體，再加熱則不會熔融。（不能熱加工）2按塑料成型方法分類（1）模壓塑料：指供模壓用的樹脂混合料。諸如一般熱固性塑料。（2）層壓塑料：指浸有樹脂的纖維織物，可將疊合、熱壓結合而成為整體材料。（3）注射、擠出和拉吹塑料：一般指能在料桶溫度下熔融流動，在模具中迅速硬化的樹脂混合物。諸如一般熱塑性塑料。（4）澆鑄塑料：指能在無壓或者稍加壓力的情況下，傾注于

8、模具 中能硬化成一定形狀制品的液態(tài)樹脂混合料。（5）反應注射模塑料：一般指液態(tài)原材料，加壓注入模腔內，使其反應固化制得成品。如聚氨酯類。3按塑料制品分類（1）薄膜：一般指厚度在0.25mm以下的平整而柔軟的塑料制品。（2）增強塑料：加有增強材料而某些力學性能比原樹脂有較大 提高的一類塑料。（3）模壓塑料：主要由熱固性樹脂和填料等經充分混合、滾壓、粉碎而得。（4）泡沫塑料：指整體內含有無數(shù)微孔的塑料。它可以分為硬質泡沫塑料、半硬質泡沫塑料和軟質泡沫塑料。5、 包裝材料的性能 1、塑料包裝材料的阻隔性能塑料的阻隔性是指塑料包裝材料或容器防止小分子氣體如O2、CO2、N2、水蒸氣、香味及其他有機溶劑

9、蒸氣等透過的能力。用于表征塑料阻隔能力的大小指標為透過率，即一定厚度的塑料制品在一定壓力、溫度和濕度下，單位時間和單位面積內透過小分子物質的體積或質量。塑料的透過率越小，說明其阻隔性能越高。（1）影響阻隔性能的因素 a、分子極性 b、分子結晶性 c、分子定向 d、分子親水性 e、環(huán)境溫度（2） 提高阻隔性能的方法 a、復合改性 b、添加助劑改性 c、表面涂覆處理改性 d、化學處理改性2、 包裝材料的力學性能（1） 熱塑性塑料的應力-應變曲線 熱塑行塑料的力學行為通常采用實驗的方法進行研究，即通過應力-應變實驗。從實驗中得出的應力-應變曲線，可以得到的性能參數(shù)有拉伸強度、屈服強度、楊氏模量和斷裂

10、伸長率等。這些參數(shù)可幫助判斷塑料包裝材料的強弱、軟硬、韌脆等，能幫助我們恰當?shù)倪x擇所需要的塑料包裝材料。（2） 聚合物的黏彈性 聚合物固體材料的力學性能隨時間的變化而變化的現(xiàn)象總稱力學松弛或黏彈性現(xiàn)象。黏彈性是高聚物材料力學性能的另一重要特性。3、 塑料材料的衛(wèi)生性（1） 塑料樹脂的衛(wèi)生性用于包裝的大多數(shù)塑料其純樹脂對人體是安全的，但它們的單體分子卻大多有一定的毒性，且有的毒性相當大，也有的是明確的致癌物，當樹脂中殘留有單體分子時，用于食品包裝即構成了衛(wèi)生安全問題。（2） 塑料助劑的衛(wèi)生性A、 增塑劑的衛(wèi)生性B、 穩(wěn)定劑的衛(wèi)生性C、 著色劑和油墨的衛(wèi)生性D、 其他塑料添加劑的衛(wèi)生性食品包裝材料

11、的衛(wèi)生安全性非常重要，在選用之前首先應了解所包裝的食品對材料衛(wèi)生性的要求。如高油脂食品就應該注意不要選用含有脂溶性物質的包裝材料，特別是不要選用增塑劑含量高的塑料品種；而乙醇含量高的酒類，則應注意其聚合物殘留單體的含量，防止殘留單體被乙醇抽提進入食物。4、 塑料包裝材料的化學穩(wěn)定性塑料包裝物材料在加工、貯存和使用過程中，物理化學性質和力學性能變壞的現(xiàn)象叫做老化。老化現(xiàn)象表象為材料變硬、變脆、變形或表面龜裂、發(fā)黏、變色等。老化因素是由內因和外因構成。材料的化學結構和物理狀態(tài)是耐老化性好壞的基本因素。A、 聚合物的光氧老化B、 聚合物的熱氧老化C、 聚合物料的耐化學性5、 其他性能（1） 塑料的透

12、明性（2） 抗靜電性（3） 印刷性（4） 熱封性6、 塑料包裝材料常用樹脂與助劑1、 常用樹脂1 聚乙烯（ Polyethylene） PE 聚乙烯是經石油裂解所得到的乙烯，經聚合而成。聚乙烯可以是均聚和共聚的，同時也可以是線型和非線型的。聚乙烯為無臭、無毒、外觀呈乳白色的蠟狀固體，聚乙烯的分子量在1萬100萬之間。分子量越高，其物理力學性能越好，但隨著分子量的增加，加工性能降低。PE主要性質：1.分子結構為線型或支鏈型結構，結構簡單規(guī)整、對稱性好、易于結晶。 2. 化學穩(wěn)定性極好，在常溫下幾乎不與任何物質反應。常溫下不溶于任何一種已知的溶劑。 3. 有優(yōu)良的耐低溫性能，且在低溫下性能變化極小

13、。 4. 阻濕性好，但具有一定的透氣性。 5. 熱封性好。 6. 由于聚乙烯分子無極性，極性油墨等對其附著力較差，導致適印性不好，故在印刷前應進行表面處理。同樣，在聚乙烯薄膜與其他薄膜進行干法復合前，也需要進行表面處理，以增加印刷或復合的牢度。 2 聚丙烯 （Polypropylene，PP）以丙稀單體進行聚合的熱塑性聚合物，結晶度可達95。聚丙烯外觀與聚乙烯相似，但聚丙烯的相對密度為0.90 g/cm30.91 g/cm3，是目前常用塑料中最輕的一種。聚丙烯有很高的耐化學性及耐機械性能。聚丙烯樹脂常用于制造薄膜和硬的容器。1.PP的主要特點：耐熱性能好，熔點高達164170，在沒有外界壓力的

14、情況下，制品加熱到150時不變形，這是許多熱塑性塑料所沒有的優(yōu)良性能。 機械強度好，抗張強度達365390 kgcm 3。表面硬度大，彈性率大，不易斷裂；摩擦系數(shù)小，機械操作時不易擦傷；蠕變性小，成品不易變形。化學穩(wěn)定性好，耐酸、耐堿、耐油，具有防潮防水的功能。無毒、無臭、無味、和聚乙烯一樣是世界上公認的接觸食品最佳材料，完全符合食品包裝材料衛(wèi)生標準。防止透氧性中等。隔絕異味性和防紫外線穿透性差，防老化性能差。印刷適應性差，印前必須進行表面處理(如電暈處理)，處理后印刷效果好。靜電高，印前要進行抗靜電處理。2、 塑料助劑塑料助劑是實現(xiàn)高分子材料成型加工工藝過程并最大限度地發(fā)揮高分子材料制品的性

15、能或賦予某些特殊功能性必不可少的輔助成分。助劑不僅能賦予塑料制品外觀形態(tài)、色澤，而且能改善加工性能，提高使用性能，延長使用壽命，降低制品成本。a. 穩(wěn)定劑塑料在制備、貯存、成型加工和應用各個階段，因內在因素（分子結構、成型加工時選用的助劑、成型加工方法）、外界因素（物理、化學、生物），使塑料的物理化學性能變壞或使用價值喪失的現(xiàn)象稱為老化。凡能阻止或阻緩塑料老化的物質稱為穩(wěn)定劑。b. 增塑劑用以改善塑料塑性，增加成型加工時的流動性，賦予制品柔韌性的一種助劑。增塑劑分子對樹脂大分子起隔離作用，使分子鏈之間距離增大，減小大分子之間相互吸引力和糾纏，增加分子柔曲性，分子鏈相互滑移變易，從而流動性增加、

16、脆性減小。c. 潤滑劑與脫模劑潤滑劑是配合在聚合物樹脂中，旨在降低樹脂粒子、樹脂熔體與加工設備之間以及樹脂熔體內分子間摩擦，改善其成型時的流動性和脫模性的加工改性助劑，多用于熱塑性塑料的加工成型過程，包括烴類（如聚乙烯蠟、石蠟等）、脂肪酸類、脂肪醇類、脂肪酸皂類、脂肪酸酯類和脂肪酰胺類等。脫模劑可涂敷于模具或加工機械的表面，亦可添加于基礎樹脂中，使模型制品易于脫模，并改善其表面光潔性臥前者稱為涂敷型脫模劑，是脫模劑的主體，后者為內脫模劑，具有操作簡便等特點。硅油類物質是工業(yè)上應用最為廣泛的脫模劑類型。d. 防霉劑防霉劑又稱微生物抑制劑，是一類抑制霉菌等微生物生長，防止聚合物樹脂被微生物侵蝕而降

17、解的穩(wěn)定化助劑。絕大多數(shù)聚合物材料對霉菌并不敏感，但由于其制品在加工中添加了增塑劑、潤滑劑、脂肪酸皂類等可以滋生霉菌類的物質而具有霉菌感受性。塑料用防霉劑所包含的化學物質很多，比較常見的品種包括有機金屬化合物（如有機汞、有機錫、有機銅、有機砷等）、含氮有機化合物、含硫有機化合物、含鹵有機化合物和酚類衍生物等。e. 防霧劑防霧劑就是防止結霧現(xiàn)象而使用的一類助劑。是一些帶有親水基的表面活性劑，可在塑料表面取向，疏水基向內，親水基向外，從而使水易于濕潤塑料表面，凝結的細水滴能迅速擴散形成極薄的水層或大水珠順薄膜流下來。這樣就可避免小水珠的光散射所造成的霧化，防止凝結的水滴灑落到被包裝物上面，損害被包

18、裝物。7、 塑料軟包裝及成型1、 軟包裝材料的種類 a、塑料單膜 目前軟包裝普遍采用的塑料單膜品種有LDPE、HDPE、BOPP、CPP、PA、PET、EVA、PVDC、PVC等十多種，其中以聚乙烯、聚丙烯的用量為最大；特別是雙向拉伸聚丙烯薄膜，用量不斷增長，其主要用于是代替玻璃紙包裝材料。 b、復合材料 復合結構的包裝材料發(fā)展迅速，其加工工藝有干法復合、濕法復合、共濟復合、擠出復合和熱壓復合等。2、 擠出在塑料包裝制品的加工中，通常是先將固態(tài)的塑料樹脂通過適當?shù)姆椒ㄗ兂扇垠w，接著將這種熔體用一定的方法使其成型，制造成所需要的塑料包裝制品?？梢酝瓿蛇@種工藝的設備有許多，其中一種就是基礎工藝，擠

19、出工藝主要用來制作薄膜、片材以及擠出吹塑瓶等塑料包裝制品，所使用的設備室塑料擠出機。（1） 平擠薄膜與片材（2） 基礎吹塑薄膜（3） 纏繞包裝膜與收縮包裝膜3、 復合包裝材料成型工藝將不同塑料薄膜或其與金屬箔、紙、織物、無紡布等多層材料復合制成的包裝材料成為復合包裝材料，其生產成型工藝與復合材料的組成由直接的關系。復合包裝薄膜優(yōu)點有：綜合性能好，裝潢效果好且衛(wèi)生可靠，復合薄膜的強度均高于所用基膜強度（1） 熱熔復合工藝（2） 濕法復合工藝（3） 干法復合工藝（4） 共擠出復合4、 塑料薄膜包裝袋與封口方法（1） 薄膜包裝袋薄膜包裝袋大多用熱封方法制的，也有使用粘貼方法制的。按他們的集合形狀，基

20、本可以分為三大類：枕型袋、三邊密封袋、四邊密封袋；還可以按照袋子在無支撐情況下能否直立站起來分為兩類：直立型袋和非直立型袋。（2） 封合方法a. 棒式封合b. 脈沖封合c. 帶式封合d. 熱金屬絲或熱刀封合e. 超聲波封合和摩擦封合f. 直接加熱封合和接觸封合g. 輻射封合h. 高頻封合、磁性封合和感應封合（3）封合效果評估八、常見的塑料制品1、塑料膜塑料膜的品種有LDPE、HDPE、BOPP、CPP、PA、PET、EVA、PVDC、PVC等十多種，其中以聚乙烯、聚丙烯的用量為最大；厚度為0.150.4mm的透明塑料薄片，經熱成型制成吸塑包裝，又稱泡罩包裝，在包裝藥片、藥丸、食品或其他小商品方

21、面已普遍應用。食品包裝塑料薄膜的選擇 薄膜符合衛(wèi)生標準。即無毒，無臭，無異味。 薄膜必須具有一定的機械強度。 包裝功能（阻氣性、防潮、耐低溫冷凍、耐高溫蒸煮、 耐油性和耐光等性能 印刷適性，或經印前處理后能適應印刷 封口性和機械包裝適應性。2、復合薄膜（1）紙塑復合（2）塑塑復合（3）鋁塑、紙鋁塑復合3、編織袋是指用聚烯烴塑料扁絲編織成的袋。 特點： 重量輕、強度高、耐腐蝕等。 應用：化工原料、農藥、化肥、谷物等重型包裝，特別適于外貿出口包裝。4、泡沫塑料1.定義是內部含有大量微孔結構的塑料制品，又稱多孔性塑料。它是以樹脂為主體、加入發(fā)泡劑等其它助劑經發(fā)泡成型制得的。泡沫塑料是目前產品緩沖包裝

22、中使用的主要緩沖材料。2.特點容重很低，降低運輸費用；優(yōu)良的沖擊性；能吸音、絕緣； 溫、濕度的變化適應性強，能滿足一般包裝情況的要求。 吸水率低、吸濕性?。换瘜W穩(wěn)定性好；導熱率低（保溫隔熱包裝），如冰淇淋杯、快餐容器等。成型加工方便。 3.泡沫塑料的分類A.塑料種類聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯等泡沫塑料等。在包裝中以聚苯乙烯泡沫塑料使用量最大。B.按密度不同低發(fā)泡(密度0.4gcm3)中發(fā)泡(密度在(0.10.4gcm3) ；高發(fā)泡(密度小于0.1gcm3)。C. 按泡沫結構開孔型泡沫塑料閉孔型泡沫塑料D. 按機械性能軟質(彈性模量小于68.6MPa)半硬質(彈性模量68.668

23、6MPa之間)硬質(彈性模量高于686MPa)4.包裝中常用的泡沫塑料（1）PS聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料是目前包裝上用量最大的緩沖材料。它通常為硬質、閉孔泡沫結構，密度低，一般為0.015一0.07gcm3；它的緩沖性能好；有優(yōu)良的防潮性、防霉性、隔熱性和電絕緣性;吸水率低；易于成型加工；且價格便宜。主要缺點是韌性較差，廢棄物體積大，不易處理；且燃燒時產生的苯乙烯氣體會污染環(huán)境等. （2）聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料是性能優(yōu)良的緩沖包裝材料。它具有極佳的回彈性，對沖擊、振動能量的吸收性好；強度高，隔熱性好；對環(huán)境溫、濕度的穩(wěn)定性好，并有良好的耐化學腐蝕性和加工性能。但因價格較高，所以主

24、要用作精密儀器、電子產品、工藝品等高檔易碎物品的緩沖襯墊材料?？梢詨K狀、片狀、泡沫襯墊模型等多種形式使用 。（3）聚乙烯泡沫塑料聚乙烯泡沫塑料也是包裝上廣泛使用的緩沖材料。它的緩沖、隔熱性能好；強韌、有撓性、耐磨擦；吸水串低、耐低溫；有優(yōu)良的抗化學腐蝕性以及成型加工性，且成本較低。 因此它廣泛用作小型機電產品、儀器、玻璃器皿以及食品的緩沖襯墊材料等低發(fā)泡的聚乙烯泡沫塑料可進行切削、鉆孔、粘合等二次加工，制成護角、護棱等定型緩沖材料。 4）聚丙烯微孔泡沫塑料聚丙烯微孔泡沫塑料是一種低密度、具有密孔結構的定向聚丙烯泡沫片材，它是近年來出現(xiàn)的一種新型緩沖材料。聚丙烯微孔泡沫塑料具有優(yōu)良的縱向抗張強度

25、，由于其特殊的密孔及薄而柔韌的孔壁，使它具有極佳的回彈性和柔韌性。它的微孔能吸收大量的沖擊和振動能量，是非常好的緩沖材料。聚丙烯微孔泡沫塑料的泡體氣相體積百分率高達99，并有大量的微小密閉孔，因此它也是一種優(yōu)良的隔熱材料。 （5）聚氯乙烯泡沫塑料聚氯乙烯泡沫塑料是發(fā)展較早的一種泡沫塑料，它分軟質和硬質兩種。 良好的機械強度、緩沖防震性能和耐化學腐蝕性，吸水率低；不易燃燒，且價格便宜。但它的熱穩(wěn)定性較差，其分解產生的氯化氫氣體對某些包裝產品有一定影響。 5、塑料帶制品包括打包帶、撕裂膜、膠粘帶、繩索等。塑料打包帶是用聚丙烯、高密度聚乙烯或聚氯乙烯的帶坯，經單軸拉伸取向、壓花而成寬1316mm的帶，單根抗拉強度在130kg以上，較鐵皮或紙質打包帶捆扎方便、結實。 6、塑料瓶塑料瓶是廣泛使用的銷售包裝容器，一般采用擠出中空吹塑法和拉伸吹塑法生產.原料:PE、PP、PVC、PET、PS、PC等。塑料瓶規(guī)格:容量從幾十毫升至幾升。塑料瓶特點：體輕、不易破碎、強度較高、化學穩(wěn)定性好、易于印刷裝潢、造型多樣等優(yōu)點。但阻隔性、耐熱性和抗靜電性等較玻璃瓶差。塑料瓶應用食品、飲料、化學藥品、化妝