包裝印刷包裝材料學之其它乙烯基塑料講義.ppt

26.04.2020,1,5.3其它乙烯基塑料,26.04.2020,2,一、聚氯乙烯(PVC),PVC是氯乙烯的聚合物，其分子結構式為外觀：純PVC是無色、透明、堅韌的樹脂。,26.04.2020,3,PVC樹脂性能,由于PVC大分子鏈上C-Cl鍵偶極性很強，使分子的極性增強，分子間作用力增大，因此PVC具有較好的硬度和剛性，介電常數(shù)和介電損耗較聚烯烴高。PVC樹脂的耐氣候性、加工性能、塑性等都較差。PVC屬無定形的聚合物，沒有明顯的熔點，加熱到7080開始軟化，約在18O熔融。熱穩(wěn)定性差，加熱至150左右會分解放出氯化氫氣體，使顏色變深，性能變差。PVC的極性本質(zhì)使它對增塑劑、潤滑劑等助劑具有很強的親和力，可以制成硬度范圍變化很大的制品。根據(jù)PVC中增塑劑加入量的多少，可分為硬質(zhì)PVC制品(增塑劑用量小于5%)和軟質(zhì)PVC制品(增塑劑用量在3040%)兩類。硬質(zhì)PVC的機械性能優(yōu)良，但低溫下性脆。軟質(zhì)PVC因含有較多的增塑劑等助劑而有異味，且增塑劑容易外遷，使其性能劣化。,26.04.2020,4,PVC與PE、PP的性能差異,與聚乙烯、聚丙烯相比，PVC不易結晶，其透明度達7682%，表面光澤度高。密度為1.11.4，具有優(yōu)良的機械強度、耐磨性和耐壓性。硬質(zhì)PVC具有較好的氣密性、保香性和防潮性；可以熱封合，并具有良好的印刷性能和難燃性。PVC能耐強酸、強堿、氧化劑和非極性溶劑。,26.04.2020,5,PVC的包裝應用,價格便宜，用途廣泛。它可以制成硬質(zhì)包裝容器、透明泡罩包裝和軟質(zhì)包裝薄膜以及泡沫塑料緩沖材料等。用于礦泉水、食用油、調(diào)味品的包裝；PVC透明片材可經(jīng)熱成型制成各種薄壁包裝容器，大量用于食品和藥品的包裝。注：PVC中殘留有毒的氯乙烯單體，并且所用的增塑劑、穩(wěn)定劑等許多都是有毒物質(zhì)。所以用于食品和醫(yī)藥品包裝的PVC制品，規(guī)定其氯乙烯單體的殘留量不超過10-6g/cm3，且應采用無毒添加劑。,26.04.2020,6,二、聚偏二氯乙烯(PVDC),PVDC一般是指偏二氯乙烯的均聚物，實際上應用的是氯乙烯與偏二氯乙烯的共聚物(VC/VDC)，商品名為紗綸(Saran)。其分子結構式為:外觀：PVDC是一種略帶黃綠色的強韌、透明材料。,26.04.2020,7,PVDC特性,偏二氯乙烯的均聚物，由于其分子結構的對稱性使它具有高度的結晶性。其軟化點(185200)高，與分解溫度(210225)十分接近。另外，它與一般增塑劑的相容性差，因而難以成型加工。所以工業(yè)上生產(chǎn)的PVDC大都是偏二氯乙烯與氯乙烯的共聚物，也可與丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸酯等單體共聚。這類單體與偏二氯乙烯共聚后，起到內(nèi)增塑作用，適當?shù)亟档推滠浕瘻囟?，提高與增塑劑的相容性，并保持了PVDC原有的結晶特性。,26.04.2020,8,PVDC特性,密度高PVDC對水蒸氣、氣體、氣味的透過率極低，具有優(yōu)良的防潮性、氣密性和保香性，是性能極佳的高阻隔性材料。它的機械強度優(yōu)良，制品的韌性和抗沖擊強度均較PVC好；能耐酸、堿和多種溶劑，耐油性優(yōu)良；難燃，有自熄性；具有自粘性，適于制作復合薄膜、粘合劑和涂料。,26.04.2020,9,PVDC的缺點,耐老化性差，容易受熱、紫外線的影響而分解出氯化氫氣體；其殘余的單體也有毒性，所以用于食品和藥品包裝時應嚴格控制其質(zhì)量標準。,26.04.2020,10,包裝應用,目前PVDC的價格仍較高，所以它在包裝上主要用于制作復合薄膜和涂布材料等，以充分發(fā)揮其阻隔性好的優(yōu)點。,26.04.2020,11,三、聚苯乙烯(PS）,PS是最早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)(1939年)的塑料品種之一，目前它已成為僅次于聚乙烯和聚氯乙烯的第三大塑料品種。PS是苯乙烯單體的聚合物，其分子結構式為:,26.04.2020,12,PS特性,外觀：PS是一種無色透明、無延展性、類似玻璃的材料，無味、無毒。其制品落地或敲打時有金屬般的清脆聲。PS是典型的非晶態(tài)線性高分子化合物，常溫下處于無定形的玻璃態(tài)。這是因為在PS的分子主鏈上含有體積龐大的苯環(huán)，分子結構不對稱，且苯環(huán)的存在使大分子鏈變得僵硬，不易發(fā)生內(nèi)旋轉，難以形成有序結構。,26.04.2020,13,PS特性,透明性好透光率高達8892，僅次于有機玻璃，折光率為1.391.60，有良好的光澤。著色性和印刷性好，可著上各種色彩鮮艷的顏色。PS的熔融流動性好，很容易進行成型加工，且成型收縮率低；吸水率很低，僅為0.030.05，制品尺寸穩(wěn)定性好。PS的耐化學性能尚好，可耐某些礦物油、有機酸、堿、鹽、低級醇及其水溶液。,26.04.2020,14,PS的主要缺點,性脆，耐沖擊強度低；表面硬度小，易劃痕磨毛；在制品成型中很容易產(chǎn)生內(nèi)應力，并易開裂，但經(jīng)過熱處理后可消除其內(nèi)應力。PS的耐熱性較差，連續(xù)使用溫度為6O80；氣密性和防潮性也不良；耐油性差，不耐烴類、酮類、高級脂肪酯的侵蝕，能溶于芳烴和氯代烴等。聚合物中未聚合的苯乙烯單體有一定毒性，因此對于食品和藥品包裝應控制單體含量低于10-6g/cm3。,26.04.2020,15,包裝應用,由于PS具有透明、易著色、無毒等優(yōu)良性能，所以它廣泛用于制作包裝盒、杯、瓶等小型容器以及包裝薄膜，用于食品、醫(yī)藥品及日用品的包裝，此外，PS還大量用于制作泡沫塑料緩沖材料，保溫快餐容器等。,26.04.2020,16,1.高抗沖性聚苯乙烯(HIPS),在苯乙烯單體內(nèi)加入少量合成橡膠(聚丁二烯橡膠或丁苯橡膠)進行接枝共聚，可制得高抗沖型產(chǎn)品。HIPS是白色或微黃色不透明的熱塑性樹脂，它具有PS的大多數(shù)優(yōu)點，如剛性好、易著色、易成型加工等。其抗沖擊強度可大幅度提高，但拉伸強度和透明性卻降低。其改性程度與橡膠的含量有關。HIPS主要用于制作包裝容器，如薄杯、盤、乳品容器、冷藏食品容器以及多層復合包裝材料等。,26.04.2020,17,2.ABS樹脂,ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，其分子結構為,26.04.2020,18,ABS特性,ABS樹脂是一種象牙黃色、不透明、有光澤的韌性材料，無味、無毒。ABS分子鏈上有三種不同性能的組分，所以它兼有三者共同的性能，具有堅韌、質(zhì)硬、剛性、耐腐蝕等綜合性能。丙烯脂使ABS具有耐化學腐蝕性、耐磨性和表面硬度；丁二烯使ABS具有韌性和耐沖擊強度；苯乙烯則賦予ABS以剛性、易著色和易加工性能。ABS還具有較好的耐熱性和耐低溫性，可在80以下使用。耐蠕變性好。ABS耐強堿、弱酸、醇類。耐油性好。ABS塑料制品表面極易進行電鍍金屬化。,26.04.2020,19,ABS缺點,ABS樹脂由于雙鍵的存在，使其耐氣候老化性較差；不耐強酸侵蝕，能被酮、醛、酯和某些氯代烴和芳烴等溶解。,26.04.2020,20,包裝應用,ABS多用于制作電器產(chǎn)品的外殼。因具有很好硬度和剛性，在包裝上主要用于制造薄壁包裝容器，用于食品的高檔包裝等。,26.04.2020,21,四、聚乙烯醇(PVA、PVAL或PVOH),PVA是由聚醋酸乙烯酯水解制得的，而不是由單體乙烯醇聚合而成，因為游離的乙烯醇不穩(wěn)定，易異構化成乙醛。PVA的分子結構式為:外觀：PVA樹脂一般為白色或奶黃色粉末，無味、無毒。,26.04.2020,22,PVA特性,由于PVA的分子鏈上含有大量的烴基，所以在水中可以溶脹或溶解。水解度在87%89%的產(chǎn)品能很快溶于冷水，隨水解度的增加溶解性降低。水解度在99.7%100%的產(chǎn)品是結晶性聚合物，有較好的耐水性，只有當加熱到80以上時才溶解于水。不耐水的PVA產(chǎn)品也可經(jīng)過160200熱處理，形成部分交聯(lián)，使其具有耐水性；或經(jīng)過醛處理生成不溶于水的聚乙烯醇縮醛；也可用適當?shù)挠袡C物使其分子交聯(lián)來提高耐水性。包裝工業(yè)上使用的主要是耐水PVA產(chǎn)品。,26.04.2020,23,PVA特性,PVA是極性高分子化合物，其密度為1.271.34，具有良好的透明性和韌性。它對氣體、有機化學試劑蒸汽的透過率極低，具有優(yōu)良的氣密性和保香性，在干燥狀態(tài)下甚至優(yōu)于聚偏二氯乙烯，它也是一種高阻隔性塑料材料。PVA具有較好的機械強度，優(yōu)良的耐應力開裂性、耐化學藥品性和耐油性；不易積累靜電，印刷性能好，可以熱封合。,26.04.2020,24,PVA缺點,PVA的主要缺點是吸水性強，吸水率可達3050，吸水后使氣密性和機械強度下降；其透濕率大，為聚乙烯的510倍；且容易受醇類、酯類等溶劑的侵蝕。,26.04.2020,25,包裝應用,PVA主要以薄膜的形式用于包裝，可作為復合薄膜的阻隔層，因其氣密性和保香性好，常用于食品包裝。水溶性聚乙烯醇薄膜可用于農(nóng)藥、消毒藥品等化學物品的計量包裝。,26.04.2020,26,PVA與多種醛進行縮合反應制得的聚乙烯醇縮醛產(chǎn)品,聚乙烯醇縮甲醛，具有耐熱、強度大、剛性和硬度好，主要用作維尼綸纖維原料，也用作包裝涂料、粘合劑以及薄膜等。聚乙烯醇縮乙醛，具有堅韌、耐磨、彈性好，透明性較好，主要用于制造清漆、薄膜等制品。聚乙烯醇縮丁醛，具有透明、耐熱、耐光等性能，對有機玻璃和金屬等有極好的粘接性能，可用作安全玻璃的夾層；能與酚醛、脲醛、環(huán)氧等樹脂混合，可改進樹脂的性能。,26.04.2020,27,五、丙烯腈共聚物,丙烯腈均聚物性質(zhì)硬脆，軟化點高，不易加工，很少被用作塑料材料，而主要用于制造纖維。現(xiàn)在應用的多為丙烯脂共聚物，在包裝上使用的主要有丙烯脂-苯乙烯共聚物(AS或SAN)、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物(XT)。共聚物中丙烯腈約占60%，為了提高其抗沖擊性能，在配方中還可加入多達15%的丁二烯。,26.04.2020,28,丙烯腈共聚物特性,具有優(yōu)良的氣密性、保香性和防潮性；其透氣率雖然此丙烯脂均聚物高，但比其它塑料包裝材料要低得多；其透濕率與防潮玻璃紙相當。丙烯腈共聚物的機械性能與尼龍、聚酯材料相近，其硬度大、剛性好、尺寸穩(wěn)定，抗張強度和抗沖擊強度高，作為硬質(zhì)包裝材料使用時，其厚度可較其它塑料材料減少20%50。具有耐熱性，其包裝容器可用于熱灌裝；耐應力開裂性好；化學性質(zhì)穩(wěn)定，耐油、耐酸和多種有機溶劑。,26.04.2020,29,包裝應用,丙烯腈共聚物可制成硬質(zhì)包裝容器和薄膜。因對二氧化碳、氧氣的透過率很低，因此可用于啤酒等含氣飲料的包裝，用于食品的真空包裝和充氣包裝等，能大大延長食品的保存期。其薄膜的阻隔性、透明性好，適于印刷，可用于制作復合薄膜。丙烯腈共聚物因殘留有毒的丙烯腈單體，所以目前在包裝上的應用受到一定限制。,26.04.2020,30,5.4聚酰胺、聚脂,26.04.2020,31,一、聚酰胺(PA),聚酰胺是一類在主鏈上含有許多重復酰胺基團的聚合物的總稱，通常使用其商品名尼龍。尼龍可由二元胺和二元酸通過縮聚反應制得；也可由內(nèi)酰胺通過自聚制得，其品種多達幾十種。尼龍的命名由二元胺與二元酸中的碳原子數(shù)來決定，例如，已二胺(6個碳原子)和癸二酸(10個碳原子)的縮聚物就稱為尼龍-610，并規(guī)定前二個數(shù)字是二元胺中的碳原子數(shù)，而后一個數(shù)字為二元酸中的碳原子數(shù)。若由氨基酸的自聚制得，則由氨基酸中的碳原子數(shù)來決定，如己內(nèi)酰胺自聚產(chǎn)物稱為尼龍-6。,26.04.2020,32,分子結構,尼龍大分子是由酰胺基和亞甲基組成的線性大分子。酰胺基是一個極性吸水基團，由于酰胺基團的存在使分子間可以形成氫鍵，大大增強了分子間的吸引力。亞甲基是非極性疏水基團，它賦予大分子以柔性。尼龍大分子的結構規(guī)整，易于形成結晶。,26.04.2020,33,尼龍?zhí)匦?尼龍大都是堅韌、不甚透明的角質(zhì)材料，無味、無毒，燃燒時有羊毛燒焦氣味。尼龍的結晶性強，熔點高，機械性能優(yōu)良。韌性好，抗拉強度和抗沖擊強度明顯優(yōu)于一般塑料，且抗沖擊強度隨含水量的增高而增大；耐磨性好，摩擦系數(shù)低，有優(yōu)異的自潤滑性；耐彎曲疲勞強度較好。尼龍的熔點大多在200以上，由于它的高溫穩(wěn)定性差，易降解老化，所以一般應在100以下使用。它的耐低溫性良好，可在-40使用。尼龍的氣密性較聚乙烯、聚丙烯好；不易積累靜電；成型加工及印刷性能良好；耐油性優(yōu)良，耐烴類、酯類等有機溶劑和弱堿。,26.04.2020,34,缺點,吸水性強，透濕率大，吸水后使其氣密性急劇下降，且影響其尺寸穩(wěn)定性；不耐酸、氧化劑、苯酚和醇類等極性溶劑。,26.04.2020,35,包裝應用,尼龍常以薄膜的形式用于食品包裝，特別適用于油膩性食品的包裝；尼龍容器也用于農(nóng)藥、化學試劑等液體產(chǎn)品的包裝。,26.04.2020,36,二、聚酯(PET或PETP),聚酯實際上是一大類主鏈上含有酯基的聚合物的總稱。用不同種類的二元酸和二元醇可以合成多種聚酯。采用飽和的二元酸與二元醇，通過縮聚反應可制得線性的熱塑性飽和聚酯，一般稱為熱塑性聚酯。若采用不飽和單體，則可以制得熱固性的不飽和聚酯。熱塑性聚酯可用作纖維原料和塑料；不飽和聚酯玻璃纖維增強塑料可用于制作大型包裝箱。在包裝工業(yè)上用得最多的是熱塑性聚酯，主要有聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)兩種。PET就是通常所說的聚酯，俗稱滌綸。,26.04.2020,37,PET分子結構,PET是由對苯二甲酸與乙二醇縮聚制得，其分子結構式為:PET的大分子主鏈是由剛性次苯基芳環(huán)、極性酯基和非極性亞甲基連接而成的線性大分子。酯基的極性增加了PET大分子間的作用力。非極性的亞甲基提供大分子以柔性和疏水性?？偟膩碚fPET大分子是以剛性為主，并有一定柔性和弱極性，其結構高度對稱規(guī)整，所以它可以結晶。,26.04.2020,38,PET特性,PET是高結晶性聚合物，密度為1.301.38，熔點為255265。具有優(yōu)良的機械性能，在熱塑性塑料中，它的強韌性是最大的。其薄膜的抗拉強度與鋁箔相當，是聚乙烯的9倍，為尼龍和聚碳酸酯的3倍；抗沖擊強度也為一般薄膜的35倍。具有良好的剛性、硬度、耐磨性、耐折性和尺寸穩(wěn)定性，耐蠕變性較好。PET具有優(yōu)良的防止異味透過性，良好的氣密性和防潮性。耐熱、耐寒性好，在較寬的溫度范圍內(nèi)能保持其優(yōu)良的物理機械性能。能在190下長期使用，在150下短期使用，在-200的液氮中仍不硬脆，在-40時仍可保持其抗沖擊強度，可在-70150之間使用。能耐弱酸、弱堿和大多數(shù)有機溶劑，耐油性好；適于印刷。,26.04.2020,39,PET缺點,由于酯鍵的存在使其對熱水和堿溶液敏感，在熱水中煮沸易降解，強酸、氯代烴等對其也有侵蝕作用；易帶靜電，且尚無適當?shù)姆乐轨o屯的方法；不能熱封。由于PET的結晶速度太饅而使其加工性能較差，目前主要通過增強、加入成核劑及其它助劑等來提高它的結晶速度和改善成型加工性能。,26.04.2020,40,包裝應用,PET的價格較高，目前在包裝上主要用于制作薄膜和容器。PET薄膜適于冷凍食品和蒸煮食品的包裝。聚酯瓶則大量用于飲料的包裝。,26.04.2020,41,5.5聚碳酸醋、聚氨酯,26.04.2020,42,一、聚碳酸酯(PC),PC是在分子主鏈中含有碳酸酯基的一類聚合物。根據(jù)R基種類的不同，可以是脂肪族、脂環(huán)族、芳香族、或脂肪-芳香族的聚碳酸酯。目前應用最廣的是雙酚A型芳香族聚碳酸酯。其分子結構式為:PC有兩種工業(yè)化生產(chǎn)方法，即酯交換法和光氣法。外觀：PC是一種無色透明(或淡黃色透明)、剛硬而堅韌的材料，無毒、無味，外觀類似于有機玻璃。,26.04.2020,43,聚碳酸酯(PC)特性,PC的透明度高達88%以上，折光率約為1.58，適于作光學材料。PC具有優(yōu)良的保香性，良好的氣密性和防潮性。機械性能優(yōu)良，其突出的沖擊韌性是熱塑性塑料中最高的；蠕變小，尺寸穩(wěn)定性好；PC的抗拉強度、剛性、耐磨性以及電絕緣性等也很好。PC具有優(yōu)良的耐熱性和耐寒性，其熱變形溫度可達130，脆化溫度為一00，可在-60130下長期使用。PC沒有明顯的熔點，在220230呈熔融狀態(tài)，熱分解溫度在310以上。能耐稀酸、氧化劑、還原劑、鹽、油脂類、脂肪烴等。,26.04.2020,44,聚碳酸酯(PC)的主要缺點,PC的主要缺點是成型中制品易產(chǎn)生內(nèi)應力，并易應力開裂，一般不適宜成型帶金屬嵌件的制品，制品成型后經(jīng)過熱處理可消除內(nèi)應力。pC的耐疲勞強度也較差；其薄膜熱封時，封口部位的強度降低并易起泡；PC不耐堿、胺、酮、酯、芳香烴，在很多有機溶劑或蒸汽中溶脹，并導致應力開裂；能被二氯甲烷、二氯乙烷、甲酚等溶解。,26.04.2020,45,包裝應用,PC是一種理想的蒸煮或冷凍食品包裝材料，主要制成薄膜和容器用于食品包裝。,26.04.2020,46,二、聚氨酯(PU),聚氨酯是分子主鏈上含有重復氨基甲酸酯基團()的高分子化合物，通稱為聚氨基甲酸酯，簡稱聚氨酯。它是由多異氰酸酯與多羥基化合物進行逐步聚合反應制得。,26.04.2020,47,PU特性,線性結構的聚氨醋具有熱塑性；彈性好，可用于制造彈性體、軟質(zhì)泡沫塑料、纖維、薄膜和涂料；體型結構的聚氨酯是熱固性的，多用于制造硬質(zhì)泡沫塑料、彈性體和粘合劑等。聚氨酯按所用單體原料不同，又分聚醚型和聚酯型。聚醚型聚氨酯制品柔軟、耐寒性、耐水性和耐酸性好，但耐堿性較差；聚酯型聚氨酯具有較高的機械強度和耐油性，但成本較高。聚氨酯具有優(yōu)良的耐磨、抗沖擊性以及耐熱、耐寒性；耐老化、耐油性好；能耐酸堿等。與金屬材料、木材、紙張、塑料、玻璃、陶瓷等有很強的粘接性。,26.04.2020,48,包裝應用,聚氨酯主要用于制作泡沫塑料、涂料、粘合劑、彈性體等。聚氨酯還可制成包裝薄膜。其薄膜透明、無味、無毒，對水蒸氣和氣體的阻隔性好；有較好的機械強度、彈性和耐磨性，耐沖擊強度高；耐熱、，耐寒性好，耐熱溫度在8890，脆化溫度為-70-50；耐油脂，耐老化性優(yōu)良。但耐溶劑性及耐強酸、強堿性較差。聚氨酯薄膜可與PE、PP薄膜復合制作蒸煮袋或用于油脂類產(chǎn)品的包裝。,26.04.2020,49,5.6纖維素塑料,纖維素塑料是用天然纖維素經(jīng)化學改性制成的，是一種天然高分子加工產(chǎn)品。由于纖維素大分子鏈中含有大量的羥基，使分子間容易形成氫鍵，因而纖維素本身是不可塑材料。若將纖維素進行酯化或醚化等化學處理，便可削弱大分子鏈間氫鍵的作用力，得到具有可塑性的材料。根據(jù)改性方法不同，纖維素塑料有許多品種，在包裝工業(yè)中常用的有:硝酸纖維素、醋酸纖維素和乙基纖維素等。,26.04.2020,50,一、硝酸纖維素(CN),CN是纖維素中的-OH被硝酸酯化成-ONO2的產(chǎn)物。其分子結構式為：C6H7O2(ONO2)x(oH)3-xn式中:x為酯化度，n為聚合度。在CN中加入增塑劑(通常是20%的樟腦)、顏料等助劑后成為CN塑料，俗稱賽璐珞，是人類第一次合成的塑料。外觀：CN是白色無味的固體。CN塑料是角質(zhì)狀、堅韌的熱塑性塑料，著色鮮艷，不加填料的CN塑料是透明的。,26.04.2020,51,CN特性,具有較高的機械強度，耐沖擊性能好；軟化點為8090，有良好的加工性能；制品尺寸穩(wěn)定性好，吸水率低于其它纖維素塑料。能耐稀酸、弱堿、鹽、烴類和油類等。,26.04.2020,52,缺點,CN塑料的主要缺點是易燃，在光、熱影響下會褪色，甚至發(fā)脆；耐熱性較低，連續(xù)使用溫度約為60。不耐濃酸、強堿，易溶于酯類、酮類等有機溶劑。,26.04.20