包裝材料學 §3 塑料包裝材料概論

1、13 塑料包裝材料概論3.1 概 述 2n重量輕，透明性好;n具有良好的耐腐蝕性;n防水，防潮性能好;n有適當?shù)臋C械強度;n便于成型，加工;n價格較便宜。 31.塑料塑料n塑料是以聚合物為基礎，加入某些助劑和填料，經(jīng)一系列加工而制成的，具有可塑性的高分子材料的簡稱。 42.高分子材料的分類高分子材料的分類 存在于棉、麻、毛、絲、角、革等天然材料中以及動植物機體細胞中，其基本物質(zhì)統(tǒng)稱為生物高分子。 既包括常用的塑料、合成纖維、合成橡膠、涂料、粘合劑等通用高分子，也包括具有耐高溫、高強度、高模量等特性的特殊高分子，具有光、電、磁等物理特性的功能高分子，具有模擬生物生理特性的仿生高分子以及各種無機高

2、分子、高分子合金和高分子復合材料。 對天然高分子化合物進行化學改性和物理改性，以改進自然界提供的天然高分子材料的各項性能指標 1.天然高分子2.合成高分子3.半合成高分子53.聚合物或高聚物聚合物或高聚物n聚合物或高聚物是高分子材料的統(tǒng)稱。n聚合物：由成千上萬個原子以共價鍵相互連接而 成的大分子材料。n分子量一般在104106之間，是由千萬個低分子化合物通過化學聚合反應而形成鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子化合物。n單體：通過化學聚合反應而形成大分子化合物的 低分子化合物。n聚合物根據(jù)分子鏈的幾何形狀不同，通常分為線型、支鏈型和網(wǎng)型(體型)三大類。64.樹脂樹脂n通常未加工成型的聚合物叫作樹脂75.鏈節(jié)

3、鏈節(jié)n聚合物的分子鏈都是由相同的結(jié)構(gòu)單元重復排列而成，這種重復的結(jié)構(gòu)單元叫作鏈節(jié)。 86.聚合度聚合度n大分子鏈中重復的結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目（鏈節(jié)數(shù)）叫作聚合度，用n表示97.聚合物的分子量聚合物的分子量n聚合物實質(zhì)上是化學組成相同而分子量大小不同的同系物的混合物，因此，其分子量和聚合度都是平均值。108.聚合物分子鏈的柔順性聚合物分子鏈的柔順性n線性聚合物分子的長鏈結(jié)構(gòu)上的碳原子是以C-C共價鍵相連。由于C-C鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)、振動及其它各種形式的熱運動，分子鏈可以彎折、纏繞、卷曲成不規(guī)則的形狀。由于C-C鍵角和鍵長都是固定的，所以鏈的柔順性只能由相對于C-C鍵的轉(zhuǎn)動來產(chǎn)生。在拉伸時分子鏈被拉而擴展伸長

4、，當外力消除后又卷曲收縮，顯得十分柔順，這種性能叫做聚合物分子鏈的柔順性。n鏈的柔順性影響著鏈運動的自由程度，從而影響其物理性能，如彈性、流動性、粘度、耐熱性能等。具有柔性分子鏈的聚合物彈性好，而具有剛性鏈的聚合物耐高溫。 1112一、塑料的分類一、塑料的分類n按樹脂大分子的有序狀態(tài)n按熱性能分類 n按用途分類 131.按樹脂大分子的有序狀態(tài)1.無定形塑料：當樹脂大分子的無序排列時，由于樹脂分子鏈的結(jié)構(gòu)持點，或因熱力學原因，或成型過程工藝條件范圍的限制，分子鏈不會產(chǎn)生有序的整齊堆砌形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，而呈現(xiàn)無規(guī)則的隨機排列的塑料。n在純樹脂狀態(tài)，這種塑料是透明的 2.結(jié)晶型塑料：塑料從熔融狀態(tài)冷卻變

5、為制品過程中，樹脂大分子排列呈現(xiàn)出三向遠程有序，樹脂的分子鏈能夠有序地緊密堆砌產(chǎn)生結(jié)晶結(jié)構(gòu)的塑料。n一般所謂的結(jié)晶型塑料，實際上都是半結(jié)晶的，無定形相與結(jié)晶相共存。成型條件對晶態(tài)結(jié)構(gòu)有明顯影響，從而對制品性能有明顯影響。結(jié)晶結(jié)構(gòu)只存在于熱塑性塑料中。1.無定形塑料：2.結(jié)晶型塑料：142.按熱性能分類按熱性能分類n熱塑性塑料是線性和支鏈型聚合物。塑料加工時，原料受熱后逐漸變軟而熔融，借助壓力的作用可制成一定形狀的制品。塑料受熱熔融，冷卻后凝固，再次加熱又可軟化熔融重新制成產(chǎn)品。這一過程可以反復進行多次，材料的化學結(jié)構(gòu)基本上不起變化，這一類塑料稱之為熱塑性塑料。 常用：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、

6、聚氯乙烯n熱固性塑料是在一定溫度下能變成粘流狀態(tài)，但是經(jīng)過一定時間加熱塑制成型后，不因再度加熱而軟化熔融。這是因為在成型過程中聚合物分子之間發(fā)生了化學反應，形成了交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使之成為不溶不熔的固態(tài)，所以只能塑制一次，這類塑料稱為熱固性塑料。 常用：酚醛樹脂、脲醛樹脂、環(huán)氧樹脂熱塑性塑料熱固性塑料152.按用途分類按用途分類n 價格低、產(chǎn)量大、用途廣而受力不大的常用于制造日用品的塑料n聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛、聚苯乙烯n 機械強度高、剛性大的，常用于取代鋼鐵或有色金屬材料制造機械零件或工程結(jié)構(gòu)受力件的塑料。n聚砜、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚酮n 具有特殊功能的塑料n導電的聚乙炔、耐高溫的聚芳

7、砜等。 通用塑料：工程塑料：特種塑料：16二、塑料的命名二、塑料的命名n塑料的命名方法，至今尚未有一個統(tǒng)一規(guī)定。目前常用的命名方法是沿用聚合物的命名方法。因此掌握了聚合物的命名方法，也就掌握了塑料的命名方法。n1.化學名稱 n2.商品名稱或習慣名稱 n3.縮寫符號 171.化學名稱化學名稱n（1 1）系統(tǒng)命名法：）系統(tǒng)命名法：根據(jù)鏈節(jié)的的命名規(guī)則命名鏈節(jié)，前面再加“聚”如聚1-甲基乙烯。n首先，確定最小的結(jié)構(gòu)重復單元，并排好次序，然后按小分子有機化合物的命名規(guī)則給結(jié)構(gòu)重復單元命名并加括弧，最后在該名稱前冠以聚字即為聚合物名稱。例如:被命名為聚1-甲基乙烯。n（2）通俗命名法）通俗命名法 單體名

8、稱 聚合物名稱 X 聚X XX 聚XX 乙烯 聚乙烯 n（3）共聚物）共聚物 單體名稱 聚合物名稱 X 、Y X-Y共聚物n 丙稀腈、苯乙烯 丙稀腈-苯乙烯共聚物181.化學名稱化學名稱n（4）樹脂n由兩種單體縮聚而成的聚合物如果結(jié)構(gòu)比較復雜或不太明確，往往在單體名稱后面加 “樹脂”來命名。如苯酚和甲醛合成的聚合物稱為酚醛樹脂。n（5）還可根據(jù)聚合物分子中重復單元或端基的結(jié)構(gòu)特征來命名。例如:聚合物鏈節(jié)中含有酯鍵(一COO一)稱聚酯(二元酸和二元醇的縮聚產(chǎn)物)。若聚合物鏈節(jié)中含有酰胺鍵(一CONH一)稱為聚酰胺(二元胺和二元酸的縮聚產(chǎn)物)。類同的還有聚氨酯、聚有機硅氧烷等。具體來講，由對苯二甲

9、酸與乙二醇得到的聚合物就叫聚對苯二甲酸乙二醇酯。環(huán)氧樹脂是由于分子末端含有環(huán)氧基 而得名的。192.商品名稱或習慣名商品名稱或習慣名n商品名稱或習慣名稱是人們對名稱很長，很難記的聚合物的另一種簡單叫法。n“滌綸”是“聚對苯二甲酸乙二醇酯”的商品名稱。n尼龍是根據(jù)重復單元中碳原子的數(shù)目來命名的，單一的數(shù)字指的是環(huán)狀內(nèi)酰胺開環(huán)聚合而成的，如尼龍6，表示這個聚合物是由含有6個碳原子的己內(nèi)酰胺聚合得到的。兩個或兩個以上的數(shù)字分別表示構(gòu)成這個聚合物的二元胺和二元酸單體中碳原子的數(shù)目，如尼龍66，表示這個聚合物是由己二胺和己二酸聚合得到的。203.縮縮寫寫符符號號即英文名稱的縮寫，書寫縮寫符號時應采用印刷

10、體，大寫，字母間不加標點。213.縮寫符號縮寫符號223.3聚合物的合成反應聚合物的合成反應 聚合物合成反應的分類n按聚合時有無低分子副產(chǎn)物生成，可將聚合反應分為縮合聚合（縮聚）反應和加成聚合（加聚）反應。n按聚合反應的機理進行分類，則可分成連鎖聚合反應和逐步聚合反應兩大類。23一、加聚反應一、加聚反應n由一種或多種單體通過加成反應，相互結(jié)合為高分子化合物，在此反應中，沒有產(chǎn)生其它副產(chǎn)品的反應，叫加聚反應。如乙烯類單體聚合形成乙烯類聚合物。n在氯乙烯自由基聚合成聚氯乙稀樹脂的反應過程中，氯乙烯的聚合是按照以自由基為活性中心的連鎖反應機理進行的。整個反應歷程分為鏈引發(fā)、鏈增長、鏈中止三個階段。

11、24（1）鏈引發(fā)n鏈的引發(fā)是指以加熱、光照、輻射或加入引發(fā)劑等方法，使單體轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂苫姆磻^程。加入引發(fā)劑的方法工藝簡單又便于控制，在工業(yè)生產(chǎn)上一般采用該法。常用的引發(fā)劑有過氧化二苯甲酰（BPO）和偶氮二異丁腈（AIBN）。在反應時，引發(fā)劑首先分解成自由基：n無論那一種引發(fā)劑分解而產(chǎn)生的自由基稱為初級自由基(以R表示)，當R作用于烯類單體時，激發(fā)單體雙鍵上的電子云，使其分離成兩個p電子， R與其中一個P電子結(jié)合成鍵，而另一個p電子則形成新的自由基，稱為單體自由基: 25(2)鏈增長n鏈引發(fā)產(chǎn)生的單體自由基不斷地和單體分子結(jié)合生成鏈自由基，如此反復過程稱為鏈增長反應。n鏈增長反應的特點是:鏈增

12、長反應是放熱反應，鏈增長活化能較低，約2123kJ/mol，因此，溫度對鏈增長速度的影響甚小，鏈增長反應速度極快。n如一個聚合度為1000的聚氯乙烯大分子鏈，只在0.0010.01s之內(nèi)即可形成。在反應體系中不存在聚合度遞增的一系列中間產(chǎn)物，幾乎只有單體和聚合物兩部分組成，而鏈自由基濃度極小。 26(3)鏈終止n鏈自由基失去活性形成穩(wěn)定聚合物分子的反應為鏈終止。n鏈終止的主要方式是兩個鏈自由基的結(jié)合和歧化反應的雙基終止。此外，鏈轉(zhuǎn)移反應也能形成穩(wěn)定的聚合物分子。 n雙基結(jié)合終止:兩個鏈自由基相互結(jié)合，生成一個穩(wěn)定的大分子。n雙基歧化終止，兩個鏈自由基相互作用，形成二個沒活性的大分子，一個是飽和分子，另一個是不飽和分子。27二、共聚合反應二、共聚合反應n在聚合反應中若是一種單體的聚合，這種反應稱為均聚反應，得到的產(chǎn)物稱為均聚物。n如果存在兩種或兩種以上單體一起進行聚合，得到含有二種或二種以上單體鏈節(jié)的共同聚合物，這種合成共同聚合物的反應稱為共聚合反應。n實際上，任何二元共聚物的組成中，很難找到完全單一的單體排列方式，而多數(shù)是