塑料包装材料与制品

第二篇塑料包装材料与制品包装材料学在包装行业中，高分子材料主要以塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料、油墨等形式使用，其中以塑料的应用最广。塑料是可塑性高分子材料的简称。用塑料可以制得软包装袋、中空容器（瓶、罐、桶等）、周转箱、片材的吸塑容器、泡沫塑料缓冲包装材料、编织袋、捆扎带等。第一章概述包装材料学第一节塑料包装的特点及其产品一、塑料的特点1．质轻、机械性能好钢的1/8～1/4，铝的1/3～2/3，玻璃的1/3～2/32．适宜的阻隔性与渗透性阻气包装、防潮包装、防水包装、保香包装保鲜包装3．化学稳定性好耐酸、碱、盐4．光学性能优良透明5．卫生性良好纯的聚合物树脂没有毒性6．良好的加工性能和装饰性挤出、注射、吸塑二、塑料在包装方面的主要应用包装材料学具体应用：薄膜容器防震缓冲包装材料密封材料带状材料1．薄膜低密度聚乙烯(LDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)软包装单层薄膜、复合薄膜和薄片，做成的包装称软包装主要用于包装食品、药品等。吸塑包装厚度为0.15mm～0.4mm的透明塑料薄片，经热成型制成，又称泡罩包装用于包装药片、药丸、食品或其他小商品薄膜应用包装材料学PS四/六/八/十二连杯/子母杯封口膜系列包装材料学PS四/六/八/十二连杯/子母杯封口膜系列包装材料学泡罩包装薄膜应用包装材料学软包装卷膜包装材料学软包装材料包装材料学BOPP、KBOPP、CPP、PET、KPET、VMPET、VMCPP、PA、LDPE、HDPE、LLDPE、铝箔AL、珠光膜、奶膜(黑白膜)、PVDC涂敷膜等。收缩膜标贴包装材料学2．容器塑料在包装方面的主要应用包装材料学2．容器（l）塑料瓶、桶、罐及软管容器高、低密度聚乙烯和聚丙烯为主，也有用聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯。聚酯、聚碳酸酯等树脂（2）杯、盒、盘、箱等容器高、低密度聚乙烯、聚丙烯以及聚苯乙烯的发泡或不发泡片材，通过热成型方法制成，用于包装食品十万级净化车间（PE注吹一次成型生产线）包装材料学注塑机包装材料学滴眼剂塑料瓶-----容器应用包装材料学塑料桶-----容器应用包装材料学塑料容器应用包装材料学塑料容器应用包装材料学3．防震缓冲包装材料包装材料学3．防震缓冲包装材料泡沫塑料用聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚氨酯和聚氯乙烯制成气泡塑料薄膜或气垫薄膜在两层低密度聚乙烯薄膜之间充以气泡制成的薄膜泡沫纸聚苯乙烯或低密度聚乙烯在挤出机内通人加压易于汽化的气体，经挤出吹塑而成低发泡薄片食品包装托盘、餐盘、蛋盒及快餐食品包装盒等防震缓冲包装材料包装材料学4．密封材料包装材料学4．密封材料密封剂和瓶盖衬、垫片以聚氨酯或乙烯－醋酸乙烯酯树脂为主要成分，用作桶、瓶、罐的封口材料。橡胶或无毒软聚氯乙烯片材，可作瓶盖、罐盖的密封垫片。PE发泡垫片PE发泡垫片卷材密封材料包装材料学密封材料密封海棉条5．带状材料包装材料学5．带状材料打包带、撕裂膜、胶粘带、绳索塑料打包带是用聚丙烯、高密度聚乙烯或聚氯乙烯的带坯，经单轴拉伸取向、压花而成宽13mm～16mm的带，较铁皮或纸质打包带捆扎方便、结实。编织袋聚丙烯经单轴拉伸剖成2mm～3mm宽的扁丝织成不干胶标贴将压敏胶涂于纸质或铝箔彩色标贴背面打包带包装材料学彩印封箱胶带包装材料学不干胶标贴包装材料学第二节高分子材料基础知识包装材料学高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。通常，高分子的分子量在5000以上。分子量大是高分子化合物最基本的特性。一般说来，高分子化合物具有较好的强度和弹性，而低分子化合物则没有。高分子化合物包括有机高分子和无机高分子化合物天然:松香、淀粉、纤维素、蛋白质和天然橡胶等合成:塑料、合成橡胶、合成纤维等硅酸盐材料、玻璃、水泥、陶瓷等一、高分子材料的合成包装材料学1．单体、聚合度、平均分子量高分子化合物又称为高聚物，物质由低分子化合物到高分子化合物的转变过程，称为聚合。聚合以前的低分子化合物称为单体聚乙烯树脂的聚合:nCH2＝CH2-[-CH2－CH2-]n-高分子化合物是由特定的结构单位多次重复组成的。其中特定的结构单位，称为链节；特定结构单位的重复个数，称为聚合度高分子化合物的分子量=链节分子量×聚合度高分子化合物的分子量，通常指的是平均分子量。高分子材料的合成包装材料学高分子化合物都是由许多化学结构组成相同、分子链链节数不等的同系高分子组成的混合物，我们把这称做高分子分子量的多分散性。特性：1.分子量增加时，它的拉伸强度及刚性增加，但流动性下降。2.对同一分子量的聚乙烯，当分子量的分布范围增加时，它的抗蠕变能力增加，耐低温脆性及耐应力开裂性提高，但冲击韧性下降。工业生产上可通过控制分子量的大小及其分布情况得到预期性能的高聚物。2．聚合反应类型包装材料学（l）加聚反应分子和分子一个一个相加起来成为一个大分子，称为加聚反应。加聚反应有以下特点：·反应一旦开始，就进行得很快，直到形成最后产物为止，中间不能停留在某阶段上，也得不到中间产物；·链节的化学组成和单体的化学组成相同；·反应中没有小分子副产物生成。约有80％的高分子材料是由加聚反应得到的，例如聚烯烃塑料、合成橡胶等。聚合反应类型包装材料学（2）缩聚反应缩聚反应是由相同或不同的低分子物质聚合，在生成高聚物的同时常有H2O、NH3、卤化氢、醇等低分子物质的析出。所得到的高聚物，其组成与原料物质的组成不同。二元酸和二元醇的酯化作用，得到聚酯。①均缩聚反应氨基酸均缩聚得到聚酰胺。②共缩聚反应含有不同官能团的两种（及两种以上）单体进行的缩聚反应称为共缩聚反应。己二胺和己二酸经共缩聚反应生成尼龙66。通过物理或化学方法，来提高现有高聚物的综合性能。这个措施称为高分子化合物的改性。聚合反应类型包装材料学（2）缩聚反应缩聚反应的特点如下：·缩聚反应是由若干个经合反应构成的，因此它是逐步进行的，也就是缩聚反应可以停留在某阶段上，可以得到中间产物；·缩聚产物链节的化学结构和单体的化学结构不完全相同；·在缩聚过程中总有小分子副产物折出。缩聚反应有很大的实用价值，酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺、有机硅树脂以及许多其它塑料等都是用缩聚反应合成的。二、高分子裢的结构和性质包装材料学1．高分子链的组成与形态线型和体型聚乙烯属于线型。物理特性：(1)线型结构的高分子化合物具有弹性和塑性，在适当的溶剂中可以溶胀或溶解，升高温度时则软化、流动。(2)体型结构的高分子化合物，无弹性和塑性，脆性大，不溶于任何溶剂（有的会有一些溶胀），分解温度低于熔化温度，因此也不能熔融。体型结构分子链和分子链之间有许多链节相互交联起来，成为立体结构，体型结构的高分子的形成是按三维空间进行的，像一张不规则的网，因此也称为网状结构。三、聚集态结构与性质包装材料学按照大分子排列是否有序，高聚物可分为结晶型与无定形两类。结晶聚合物分子排列规整有序；无定形聚合物分子排列杂乱不规则。1．结晶聚合物结晶度愈大，晶区范围愈大，分子间的作用力愈强，因此强度、硬度、刚度愈高（熔点愈高、耐热性和耐化学性愈好），而与链运动有关的性能如弹性、伸长率、冲击强度等则降低。2．无定形聚合物无定形聚合物的结构只是大距离范围内无序，小距离范围内是有序的，即远程无序，近程有序。3．聚合物的取向态高聚物在成型加工和使用时，在外力的作用下，高分子链会发生取向，即高分子链沿外力作用的方向排列。高聚物经取向后，力学性能各向异性.四、高分子材料的柔顺性包装材料学1．高分子链节的柔顺性由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象。把大分子链的这个特性称为高分子材料的柔顺性。2．影响柔顺性的因素（l）主族性质①分子链越长，柔顺性越好。②当主链中含有一定数量的芳杂环时，分子链的柔顺性很低，显示出刚性。③当主链中含有孤立双键，这种分子链的柔顺性比不含双键时更好。（2）侧基性质3．高分子材料的温度－形变曲线玻璃态、高弹态和粘流态五、高分子材料的老化与防老化包装材料学聚合物的老化高分子材料在长期使用过程中，由于受到氧、热、紫外线、机械力、水蒸气以及微生物等因素的作用，逐渐失去弹性，出现龟裂，变硬变脆或发粘软化，失去光泽或变色，物理—机械性能变差等现象。高分子化合物本身的结构和环境条件等因素造成高分子的交联和高分子的裂解，是引起老化的主要原因。(1)老化以大分子的交联为主时：表现为失去弹性、变硬变脆、出现龟裂等。(2)老化以大分子的裂解为主时：表现为失去刚性、变软发粘、出现蠕变等。高分子材料的老化与防老化包装材料学防老化的主要措施：（1）对高分子化合物的结构进行改性，如将聚氯乙烯氯化，改善其稳定性；（2）添加防老化剂、紫外线吸收剂等，这一类化合物称为稳定剂；（3）表面处理防止老化，即在高聚物表面加上保护层（电镀上金属或涂上涂料），使之与空气、水分、阳光、腐蚀介质等隔绝，可以减缓或防止老化。第三节高分子材料的分类和命名包装材料学一、高分子材料的分类1．热塑性高分子材料热塑性高分子材料本身多为长链大分子，线型或支链型聚合物。特性：当加热此类材料超过一定温度时，材料就软化，进而产生流动，很少有化学反应发生，仅仅是物理的熔融过程；当温度降至一定温度时，材料就硬化恢复原来的状态；再受热又可软化，冷却再变硬；这类材料在某些特定溶剂的作用下还可溶解，成为高分子树脂溶液，溶剂挥发后，材料仍可回复到原来的状态。热塑性塑料就是能反复进行上述过程的塑料。聚乙烯、聚丙烯、聚环乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙烯酸、聚偏氯乙烯等高分子材料的分类包装材料学2．热固性高分子材料热固性高分子材料原来是由较低分子量的物质构成，为线型结构。但一经加热，材料首先软化，呈现出流动性，随即发生缩聚反应，脱出小分子物质并生成中间缩聚物，进而该中间缩聚物分子间发生交联反应，生成具三维交联的体型结构高分子化合物，最终固化成为不熔、不溶的高分子材料。酚醛树脂、脉醛树脂、环氧树脂等均为热固性高分子材料。二、高分子材料的命名包装材料学1.专用名称蛋白、淀粉等2.单体名称前加“聚”字例如聚乙烯等3.单体名称后加“树脂”或“橡胶”二字酚醛树脂、顺丁橡胶等4.商品名称如有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）5.英文字母表示如ABS等。国际理论和应用化学联合会（InternationalUnionofPureandAppliedChemistry，IUPAC）提出了高分子材料命名的方法，但尚未被高分子界的许多人所接受。使用较多的三种命名法，即习惯命名法、工业命名法和IUPAC命名法。思考题包装材料学1．简述塑料包装材料的优缺点。2．塑料在包装材料方面的主要应用有哪些？3．区别下列概念：单体与重复结构单元；加聚反应与缩聚反应；热塑性塑料与热固性塑料；聚合度与分子量。4．什么是聚合物老化？老化时常发生哪些物理化学变化？5．聚合物常用的分类方法有那些？6．写出六种你经常遇到的聚合物的名称，包括商品名称和工业命名名称。第二章塑料包装材料常用树脂和助剂包装材料学塑料:塑料是在高分子材料的基础上加上各类助剂、并具有可塑性质的材料，它由树脂和化学助剂两种主要成分组成。塑料中的其它组分都靠树脂粘合起来，因此树脂也可称作塑料的粘合剂。树脂不仅决定了塑料的类型（热塑性或热固性），而且影响着塑料的主要性质。助剂:助剂是为改善塑料的使用性能或加工性能而添加的物质，也称塑料添加剂。概述包装材料学开发新的塑料制品，在某种意义上讲，重要的一环是选择树脂和助剂，即所谓配方。包装行业使用量最大的塑料品种:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯和聚酰胺等塑料。由于科学技术的发展，对新材料的需要，又出现了一些力学性能优良、并且有较广使用温度范围的新型材料，如聚碳酸酯、聚甲醛、聚四氟乙烯等。第一节常用树脂包装材料学一、聚乙烯（Polyethylene，PE）聚乙烯是包装中用量最大的塑料品之一。聚乙烯是乙烯通过加成反应得到的一组聚合体的总和。聚乙烯为无臭、无毒外观呈乳白色的蜡状固体。主要性质如下：①分子结构为线型或支链型结构，结构简单规整、对称性好、易于结晶，材料柔软性好，不易脆化。②分子中无活性反应基团又无杂原子，因此化学稳定性极好，在常温下几乎不与任何物质反应。常