第二篇2013塑料包裝材料(3)_圖文

1、第三章 塑料包裝材料的品種與性能第二篇 塑料包裝材料授課教師 授課教師:王雅珺 包裝材料學(xué)(北京印刷學(xué)院包裝工程專業(yè) 北京印刷學(xué)院包裝工程專業(yè) 第三章 塑料包裝材料的主要品種與性能3.1 塑料的組成3.2 聚烯烴塑料3.3 其它乙烯基塑料3.4 聚酰胺3.5 聚酯和聚碳酸酯 BIGC 北印3.1 塑料的組成基本組成 基本組成:樹脂和助劑塑料助劑 塑料助劑:改變材料的加工性能和制品性能對(duì)助劑的一般要求 對(duì)助劑的一般要求: 相容性 相容性。(。(。(長(zhǎng)期 長(zhǎng)期 長(zhǎng)期、 、 穩(wěn)定 穩(wěn)定、 、 均勻地存在于制品中 均勻地存在于制品中 耐久性 耐久性。(。(。(長(zhǎng)期存在于制品中 長(zhǎng)期存在于制品中 長(zhǎng)期存

2、在于制品中, , 少有損失 少有損失 對(duì)加工條件的適應(yīng)性 對(duì)加工條件的適應(yīng)性。(。(。(耐高溫 耐高溫 耐高溫, , 無(wú)腐蝕 無(wú)腐蝕 受制品用途的制約 受制品用途的制約。(。(。(耐候性 耐候性 耐候性, , 安全性 安全性 助劑配合中的協(xié)同作用 助劑配合中的協(xié)同作用。 。 (兩種或兩種以上助劑共用 兩種或兩種以上助劑共用 BIGC 北印塑料助劑 1. 增塑劑 作用 作用:改善成型時(shí)的流動(dòng)性 改善成型時(shí)的流動(dòng)性, , 增加制品 柔韌性 機(jī)理 機(jī)理:分布在高分子鏈之間 分布在高分子鏈之間, , 增大分子 鏈間距離 鏈間距離, , 降低了分子間作用力 種類 種類:鄰苯二甲酸酯類 鄰苯二甲酸酯類,

3、, 脂肪族二元酸 酯類 酯類, , 磷酸酯類 磷酸酯類, , 環(huán)氧化合物等 BIGC 北印 塑料助劑 2. 穩(wěn)定劑 穩(wěn)定劑:抗老化 熱穩(wěn)定劑 熱穩(wěn)定劑:改善熱穩(wěn)定性 改善熱穩(wěn)定性(PVC 鹽基性鉛鹽類 鹽基性鉛鹽類, , 金屬皂類 金屬皂類, , 有機(jī)錫化合物 光穩(wěn)定劑 光穩(wěn)定劑:吸收紫外線能量 吸收紫外線能量, , 抑制或減弱光 降解的作用 降解的作用。 。 光屏蔽劑 光屏蔽劑(無(wú)機(jī)填料 無(wú)機(jī)填料, , 顏料 顏料 紫外線吸收劑 紫外線吸收劑(水楊酸酯類 水楊酸酯類 紫外線猝滅劑自由基捕獲劑 2. 穩(wěn)定劑 抗氧劑 抗氧劑:抑制或延緩聚合物的氧化 抑制或延緩聚合物的氧化。 。 (PE, PP,

4、 PVC, PS 酚類和胺類抗氧劑3. 潤(rùn)滑劑和脫模劑 潤(rùn)滑劑和脫模劑:(:(減少或避免熔體對(duì)設(shè)備 的摩擦和粘附 的摩擦和粘附 4. 著色劑5. 抗靜電劑6.防霧劑 BIGC 北印3.2 聚烯烴塑料 3.2.1 聚乙烯一 、 分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)式 分子結(jié)構(gòu)式。 。非極性分子 非極性分子, , 柔性鏈 柔性鏈, , 結(jié)晶聚合物 結(jié)晶聚合物。 。LDPE 支鏈型 0.910-0.925 5565%HDPE 線型 0.941-0.965 8590%LLDPE 不含長(zhǎng)支鏈 0.917-0.935BIGC 北印聚乙烯 PE 二 、 性能及應(yīng)用1. 透明度不高2. 透濕性小 透濕性小, , 透氣性大3. 軟

5、而韌 軟而韌。 。4. 耐低溫 耐低溫(-50 以下 以下; ; HDPE 長(zhǎng)期使用溫度 121 。5. 化學(xué)穩(wěn)定性好 化學(xué)穩(wěn)定性好。 。 常溫不溶于任何溶劑 常溫不溶于任何溶劑, , 不耐 強(qiáng)氧化劑 強(qiáng)氧化劑。 。 BIGC 北印聚乙烯 PE 二 、 性能及應(yīng)用6. 易產(chǎn)生環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂 易產(chǎn)生環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂。 。 有些中空容器像塑料桶 有些中空容器像塑料桶(大型容器 大型容器 用 來(lái)作洗滌劑等化學(xué)產(chǎn)品的包裝時(shí) 來(lái)作洗滌劑等化學(xué)產(chǎn)品的包裝時(shí), , 其表面 活性劑就會(huì)對(duì)內(nèi)表面上的小裂紋進(jìn)行滲 透 , 在張應(yīng)力作用下裂紋開(kāi)始擴(kuò)張 在張應(yīng)力作用下裂紋開(kāi)始擴(kuò)張, , 叫做 應(yīng)力開(kāi)裂 , 對(duì)容器有破壞作用

6、 對(duì)容器有破壞作用。 。 BIGC 北印 聚乙烯 PE二 、 性能及應(yīng)用7. 易成型加工 易成型加工, , 熱封性好 熱封性好, , 印刷性能差8. 無(wú)毒 無(wú)毒。 。思考題 思考題:試從 LDPE 、 HDPE 、 LLDPE 各分子結(jié)構(gòu) 特征分析其性能上的差異? BIGC 北印 脆化溫度 ( 5557 60704146邵氏硬度 (D950 60090800斷裂伸長(zhǎng)率 (%-2748沖擊強(qiáng)度 (kJ/m214.5 30716.1拉伸強(qiáng)度 (MPa0.92 0.940.97 0.910.94相對(duì)密度 (g/cm3LLDPE HDPELDPE性能指標(biāo)PE 的基本性能-76 -65-80553.1.

7、2 聚丙烯 PP聚丙烯 PP性能特點(diǎn)1. 密度較 PE 小 。 為 0.90 g/cm30.91g/cm3。2. 耐熱性好 :10000120 長(zhǎng)期使用 長(zhǎng)期使用; ;BIGC 北印 聚丙烯 PP 性能特點(diǎn)3. 耐應(yīng)力開(kāi)裂性 良 好 :PP 分子量高且多分散性小 分子量高且多分散性小, , 成型加工的 冷卻 過(guò) 程中應(yīng)力分布 均勻 , 容器內(nèi) 壁 上不易產(chǎn)生小 裂紋 裂紋, , 比 其 他 材料開(kāi)裂程度 要 小 。 (用于溶劑 用于溶劑、 、 化工 原 料的中空容器 料的中空容器BIGC 北印聚丙烯 PP 性能特點(diǎn)4. 抗沖擊性差 抗沖擊性差, , 尤其是耐寒性較差 在 0 -10 作抗沖擊試

8、驗(yàn) 作抗沖擊試驗(yàn), , 其球晶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 其球晶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定, , 分子鏈段來(lái)不及取向 分子鏈段來(lái)不及取向, , 晶體來(lái)不及變形 晶體來(lái)不及變形, , 應(yīng)力應(yīng) 變平衡不好 。 5. 易老化BIGC 北印 BIGC 北印 聚 丙 烯 的基本性能 聚丙烯 PP應(yīng)用應(yīng)用:薄膜 , 容器CPP BOPPBIGC 北印3.3 其它乙烯基塑料3.3.1 聚苯乙烯3.3.2 聚 氯 乙烯3.3.3 聚 偏 二 氯 乙烯 3.3.4 聚乙烯 醇BIGC 北印3.3.1 聚苯乙烯 PS 分子結(jié)構(gòu)BIGC 北印 PS 的基本性能BIGC 北印 PS 的 性能特點(diǎn) 性能特點(diǎn):1. 剛性好 剛性好, , 硬度高 硬度高,

9、, 但脆性大 但脆性大、 、 耐沖擊性能差 耐沖擊性能差; ;2. 耐化學(xué)性能較好 耐化學(xué)性能較好, , 不受酸堿鹽等無(wú)機(jī)物侵蝕 不受酸堿鹽等無(wú)機(jī)物侵蝕, , 但易受有機(jī)溶劑侵蝕 有機(jī)溶劑侵蝕; ;3. 連續(xù)使用溫度不高 連續(xù)使用溫度不高, , 但耐低溫性能良好 但耐低溫性能良好; ;4. 阻氣 阻氣、 、 阻濕性能差 阻濕性能差; ;5. 透明度高 透明度高, , 光澤度好 光澤度好; ;6. 無(wú)色 無(wú)色、 、 無(wú)毒 無(wú)毒、 、 無(wú)味 無(wú)味, , 適用于食品包裝 適用于食品包裝;聚苯乙烯 PS 應(yīng)用1. 通 用聚苯乙烯 (GPPS透明包裝 盒2. 高抗 沖擊 聚苯乙烯 (HIPS冷藏奶 制品

10、包裝制品包裝。 。 3. 發(fā)泡 聚苯乙烯 (EPS緩 沖 包裝BIGC 北印思考題思考題: 為 什么說(shuō) ABS 是一種 堅(jiān) 韌 、 質(zhì)硬 、 剛 性好 的塑料合金 ? 試 說(shuō) 明 三 種組分 變 化對(duì)其結(jié) 構(gòu)性能的 影響 ?BIGC 北印 ABS 分子結(jié)構(gòu) ABS 的合成思考題 思考題: :BIGC 北印ABS 塑料的性能特點(diǎn)A :-CN , 強(qiáng)極性 強(qiáng)極性, , 提高材料強(qiáng)度 提高材料強(qiáng)度, , 耐磨 耐磨、 、 耐化學(xué)腐蝕 性 ; B :帶有 弧立雙鍵 , 使大分子鏈具有柔性 使大分子鏈具有柔性, , 提高材料的 抗沖擊強(qiáng)度 抗沖擊強(qiáng)度; ; S :由于 苯環(huán)側(cè)基 的存在 的存在, , 使

11、分子鏈有一定的剛性 使分子鏈有一定的剛性, , 因 而材料硬度較大 而材料硬度較大, , 剛性較好 剛性較好。 。 ABS 由于 A 、 B 、 S 三種組分的共同作用 三種組分的共同作用, , 所以有良好的綜合性能 的綜合性能。 。 BIGC 北印3.3.2 聚氯乙烯 PVC 分子結(jié)構(gòu) BIGC 北印 聚 氯 乙烯 PVC結(jié)構(gòu)特點(diǎn)無(wú)定 形 聚合物弱 鍵 , 易老化添 加劑 加劑:主要 是增塑劑和熱穩(wěn)定劑 是增塑劑和熱穩(wěn)定劑。 。 硬質(zhì) PVC (5% 增塑劑 增塑劑 軟 質(zhì) PVC (3050%增塑劑 增塑劑BIGC 北印 聚 氯 乙烯 PVC 增塑劑的作用增塑劑的增塑 效 應(yīng) :高溫 條件

12、 下 , 極性 部 分 相互 作用 作用。 。 低溫 條件 下 , 增塑劑 存 在于分子之間 在于分子之間, , 分 子間距加大 , 作用力減小 作用力減小, , 可 塑性增大 塑性增大。 BIGC 北印 聚 氯 乙烯 PVC 熱穩(wěn)定劑的作用熱穩(wěn)定性差 熱穩(wěn)定性差。 。 理 論 上 T d =200 、 T 1/2=260 , 實(shí)際 上長(zhǎng)時(shí)間在 100 就有 HCl 氣體產(chǎn)生 氣體產(chǎn)生, 制品 變 色 。加 入 熱穩(wěn)定劑 熱穩(wěn)定劑(鉛鹽 鉛鹽、 、 脂肪酸鹽 脂肪酸鹽、 、 有機(jī)錫化合物 等 , 可 以捕 捉 HCl , 消除 其自催化作用 其自催化作用、 、 限 制 共軛雙鍵 的 形 成 ,

13、 減少色 變。 BIGC 北印 思考題 思考題:PVC 為 什么 是多組分的塑料 ? 由 PVC 樹 脂和 增塑劑 增塑劑、 、 穩(wěn)定劑 穩(wěn)定劑、 、 潤(rùn)滑劑 潤(rùn)滑劑、 、 填 料 、 顏料 等多種 助 劑組成 劑組成。 。 增塑劑的種類及含量是 決 定制品性能的 關(guān)鍵 因素。 BIGC 北印PVC 性能特點(diǎn) 1. 性能 可調(diào) , 可 制成從軟 到硬 不 同 力學(xué)性能 的塑料制品 的塑料制品; ;2. 化學(xué)穩(wěn)定性好 化學(xué)穩(wěn)定性好, , 一 般 不 受 無(wú)機(jī)酸 堿 的 侵蝕 ;3. 耐熱性差 耐熱性差, , 使用溫度在 -15 55 之間 之間; ;4. 阻 氣性 氣性、 、 阻油 性好 性好,

14、 , 阻 濕性較差 濕性較差, , 硬質(zhì) PVC 阻隔 性大于軟 質(zhì) PVC ;5. 光學(xué)性能較好 光學(xué)性能較好, , 可 制成透明 制成透明、 、 光 澤 度好的制 品 ; BIGC 北印PVC 性能特點(diǎn)6. 結(jié)構(gòu)中含有 C-Cl 極性 鍵 , 與油墨親 和性 好 , 結(jié)合 牢固 , 熱封性較好熱封性較好;7. 使用 過(guò) 程中 注意 有毒 氯 乙烯 單 體含量 體含量。 。 無(wú)毒 PVC :按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB9681-88 規(guī)定規(guī)定, 塑料制品中 的 氯乙烯單體含量 <1ppm , 樹脂中的氯乙烯單體含 量 <5ppm 。 使用無(wú)毒助劑使用無(wú)毒助劑。BIGC 北印聚 氯

15、乙烯 PVC 的應(yīng)用適宜 用作 食 品 (新鮮肉 、 禽 及水 果 、 蔬 菜 、 藥 品和化 妝 品包裝品包裝;保鮮膜 :透濕 率 大 , 透氧 率 小 ;BIGC 北印3.3.3 聚偏二氯乙烯 PVDC 分子結(jié)構(gòu)式BIGC 北印結(jié)構(gòu) 與 性能分析 非極性分子Cl 原子對(duì)稱取代 原子對(duì)稱取代, , 非極性分子結(jié)構(gòu) 非極性分子結(jié)構(gòu)。 。 分子間緊密排列 分子結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性使分子規(guī)整 分子結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性使分子規(guī)整、 、 緊密聚集而得到結(jié)晶 型樹脂 型樹脂。 。 密度高 密度高(1.591.71g/cm3 非極性分子 非極性分子, , 對(duì)水 對(duì)水、 、 極性溶劑 極性溶劑、 、 化學(xué)物質(zhì)有良好的阻 隔

16、性 隔性; ; 高密度 高密度、 、 高結(jié)晶度對(duì) O 2、 N 2、 CO 2等非極性氣 體的擴(kuò)散也有較強(qiáng)的阻隔性 體的擴(kuò)散也有較強(qiáng)的阻隔性。 。 BIGC 北印 VDC 均 聚物無(wú) 實(shí) 用 價(jià)值 a. a.聚偏二氯乙烯結(jié)構(gòu)存在 聚偏二氯乙烯結(jié)構(gòu)存在 聚偏二氯乙烯結(jié)構(gòu)存在C C -Cl Cl弱鍵 弱鍵 弱鍵, , 在成型加工時(shí)存在熱 分解問(wèn)題 分解問(wèn)題。 。b. b.非極性 非極性 非極性PVDC PVDC PVDC與極性助劑間相溶性差 與極性助劑間相溶性差 與極性助劑間相溶性差。 。 改性 改性:將 VDC 與極性的單體進(jìn)行共聚 與極性的單體進(jìn)行共聚, , 其目的是降低 熔點(diǎn) 熔點(diǎn), , 避

17、免熱分解 避免熱分解。 。 極性增大 極性增大, , 與增塑劑等助劑相容性 增強(qiáng) 增強(qiáng), , 有利于成型加工 有利于成型加工。 。 BIGC 北印3.3.3 聚 偏 二 氯 乙烯 PVDC 應(yīng)用 1. 聚 偏 二 氯 乙烯 膜 BIGC 北印 1. 聚偏二氯乙烯膜VDC 占 85% , 密度高 密度高, , 結(jié)晶度高 結(jié)晶度高, , 綜 合性 能好 能好。 。 阻隔 性材料 性材料(防 潮 、 阻 氣 、 保香 、 耐油 蒸煮袋 PETP/PVDC/PE 熱收 縮 包裝 膜熱收 縮 和自粘性好 和自粘性好。 BIGC 北印聚 偏 二 氯 乙烯 PVDC 應(yīng)用 2. 涂 料 (k涂 布 涂料具有

18、防潮 涂料具有防潮、 、 阻氣性 阻氣性。 。 涂膜堅(jiān)韌 涂膜堅(jiān)韌、 、 耐化學(xué)腐蝕性好 耐化學(xué)腐蝕性好。 。 塑料薄膜 表面 改性涂料 改性涂料:VDC+丙 烯酸酯 3.3.4 聚乙烯 醇 PVAL生產(chǎn)工 藝 :聚 醋 酸乙烯酯 醇 解制得 BIGC 北印 聚乙烯 醇 (PVAL 醇 解度對(duì)其性能有 顯著影響 。干態(tài) 下 , 具 有 良 好 阻隔 性 ;吸濕 后 , 阻隔 性 顯著 下降 下降; ;常 與 高 阻 水性材料 復(fù) 合 得到 高 阻隔 性材料 性材料。 。 BIGC 北印 聚乙烯 醇 PVAL1. 結(jié)構(gòu)及特性分析強(qiáng)極性分子分子間 氫鍵 作用(軟化點(diǎn)高于熱分解溫度 軟化點(diǎn)高于熱分解溫度, , 不能熱加工成型BIGC 北印 聚乙烯 醇 PVAL 應(yīng)用水溶性 PVA 膜 & 耐水性 PVA 膜 水溶性 PVA 膜 :醇 解度較低或 主 鏈上加 入 其 他 單 體 共 聚 , 制成非結(jié)晶性塑 膜 , 在 冷 水中自行 溶解 溶解。 。 耐水性 PVA 膜 :醇 解度很高 解度很高(99.7% 的結(jié) 晶型 薄膜 ,