塑料包裝材料的性能

塑料包裝材料的性能第1頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）助劑與聚合物要有良好的相容性；（2）助劑與加工條件要相適應(yīng)；（3）助劑要有良好的耐久性；（4）助劑要滿足制品的性能要求和適應(yīng)制品使用的環(huán)境條件；（5）注意助劑配合中的協(xié)同效應(yīng)和對(duì)抗作用。第2頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月定義：添加到聚合物中，能夠增加其塑 性、改善成型時(shí)的流動(dòng)性、賦予制品 柔韌性的物質(zhì)。穩(wěn)定高沸點(diǎn)低揮發(fā)性一定相容性增塑劑第3頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月增塑劑 作用耐寒性、柔韌性、抗沖擊強(qiáng)度和伸長率會(huì)提高。熔體粘度減小，流動(dòng)性增加，易于成型加工；阻隔性、耐熱性、脆性、硬度、抗張強(qiáng)度、彈性模量等均將下降；增塑劑

軟化溫度、熔融溫度和玻璃化溫度均降低；第4頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?非極性增塑劑?極性增塑劑

機(jī)理機(jī)理增塑機(jī)理第5頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月溶劑對(duì)聚合物溶解能力的判定?“極性相近”原則?“內(nèi)聚能密度(CED)或溶度參數(shù)相近”原則?溶劑化原則第6頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月熱、光、抗氧穩(wěn)定劑及其選用穩(wěn)定劑第7頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月光穩(wěn)定劑的選用：根據(jù)聚合物對(duì)紫外線的敏感波長，選用在此波長范圍內(nèi)吸收能力盡可能高的光穩(wěn)定劑。光穩(wěn)定劑與其它添加劑的相互配合作用。光穩(wěn)定劑的用量與其本身的效能和制品的薄厚有關(guān)。考慮光穩(wěn)定劑的毒性。第8頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月阻礙酚類仲芳胺類鏈終止型抗氧劑 （主抗氧劑）分類（按抗氧劑的作用機(jī)理）：有不穩(wěn)定的H原子，可與自由基或增長鏈發(fā)生作用，阻止自由基或增長鏈從聚合物中奪取H原子，使氧化降解被終止。亞磷酸酯類含硫化合物氫過氧化物分解劑 （輔助抗氧劑）使氫過氧化物分解成非自由基型的穩(wěn)定化合物，從而避免因氫過氧化物分解成自由基而引起的一系列降解反應(yīng)。金屬鈍化劑能阻止金屬催化氧化降解反應(yīng)。第9頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月阻燃劑（1）分類：根據(jù)阻燃加工方法：*添加型：使用方便，適應(yīng)面廣，但因用量大，常會(huì)使制品機(jī)械性能降低。多用于熱塑性塑料。*反應(yīng)型：對(duì)使用性能影響較小，阻燃持久，但價(jià)高。目前僅用于環(huán)氧樹脂、聚酯、ABS等中。

根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)： 磷酸酯、含鹵磷酸酯、有機(jī)鹵化物、無機(jī)類三氧 化銻、其它金屬化物阻燃劑。第10頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月阻燃劑

阻燃劑分解產(chǎn)物的脫水作用使有機(jī)物炭化，生成的炭皮膜起到了阻燃作用。

阻燃劑的分解產(chǎn)物形成不揮發(fā)保護(hù)膜以阻燃。

在有鹵化物阻燃劑存在時(shí)，其分解產(chǎn)生的HX稀釋了塑料分解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w從而起到阻燃作用。

含鹵素有機(jī)物產(chǎn)生的HX是OH自由基的捕獲體，從而使鏈鎖反應(yīng)終止。

由于阻燃劑分解產(chǎn)生較重的氣體或沸點(diǎn)高的液體，復(fù)蓋在塑料表面而隔斷外界氧的供給。（2）作用機(jī)理：第11頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月思考題1.塑料材料中為什么要加入助劑？2.什么叫增塑劑？它是如何起增速作用的？3.抗氧劑和光穩(wěn)定劑的穩(wěn)定機(jī)理。4.阻燃劑怎樣起阻燃作用？第12頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章塑料包裝材料的性能第13頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是阻隔性？阻氣、水蒸氣、水分、香氣如何衡量？第一節(jié)塑料包裝材料阻隔性能第14頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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 蒸汽、香味及其它有機(jī)溶劑蒸汽等透過 的能力。透過率表征塑料阻隔能力大小的指標(biāo)， 即一定厚度的塑料制品在一定壓力、溫 度和濕度條件下，單位時(shí)間和單位面積 內(nèi)透過小分子物質(zhì)的體積或重量。

BOPET薄膜透氧系數(shù)為2.25×10-15cm3˙cm/（cm2˙s˙pa）PET：77mL*25.4μm/(m2*24h)(23℃,0%RH)塑料透過率越小，阻隔能力越高。第15頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月一.影響塑料包裝材料性能的因素1.分子極性2.分子結(jié)晶性3.分子定向4.分子親水性5.環(huán)境溫度與塑料樹脂的阻隔性的關(guān)系第16頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?分子極性阻氣性隨分子極性的提高而提高（為什么？）如PET和PE對(duì)O2的透氣率相差十分懸殊。為什么PE是一種極好的防潮包裝材料？第17頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電力誘導(dǎo)力靜電力誘導(dǎo)力色散力范德華力氫鍵分子間作用力第18頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?分子結(jié)晶性?氣體和水蒸氣透過結(jié)晶性聚合物的擴(kuò)散能 量比非結(jié)晶性聚合物高，擴(kuò)散系數(shù)小，故

結(jié)晶性聚合物表現(xiàn)出較好的阻氣性。在其 余條件相同的情況下，樹脂分子結(jié)晶度越 高，表現(xiàn)出越好的阻隔性能。第19頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月晶區(qū)非晶區(qū)第20頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?分子定向大分子定向程度越高，其阻隔性越好。P137應(yīng)用：塑料薄膜雙向拉伸處理第21頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?分子親水性主要是PVA、PA等薄膜。親水性樹脂由于其強(qiáng)的吸水性而使樹脂溶脹，分子間距增大而使阻隔性下降。親水性樹脂的水蒸氣擴(kuò)散系數(shù)不是常數(shù)， 它隨水蒸氣的濃度增大而增大，從而導(dǎo)致 透濕系數(shù)的改變。非親水性聚合物的透濕性幾乎不受環(huán)境濕度的影響。第22頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?環(huán)境溫度與塑料樹脂的阻隔性關(guān)系溫度對(duì)塑料樹脂的分子結(jié)構(gòu)有影響，溫度升 高將使樹脂的結(jié)晶度、定向度降低、分子 間距拉大，密度降低，這都使塑料薄膜的 阻隔性降低。第23頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月高阻隔材料：EVOH、PVDC、芳香尼龍MXD6中等阻隔性材料：PA類、PETEVOH、PVDC、PEN雖阻隔性十分優(yōu)異，但或 加工性不好，或價(jià)格較高，或因性能不全 面，一般不單獨(dú)使用，常用于共混、復(fù)合 及涂層改性。提高阻隔性方法？第24頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月二.提高塑料包裝材料阻隔性能的方法

1.復(fù)合改性

1）薄膜間的復(fù)合2）普通薄膜與中等阻隔性薄膜的復(fù)合PET/PE3）普通薄膜與高阻隔性薄膜的復(fù)合HDPE/N/EVOH/N/PP4）塑料薄膜與鋁箔的復(fù)合2.添加助劑改性3.表面涂覆改性4.化學(xué)處理改性第25頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?薄膜間的復(fù)合復(fù)合薄膜的阻隔性會(huì)大大提高（為什么？）。主要是經(jīng)過多層復(fù)合后，薄膜的針孔、晶點(diǎn)造 成的缺陷可以被彌補(bǔ)，同時(shí)從透過機(jī)理上分 析，薄膜層數(shù)的提高，使欲透過的氣體的透 過路徑變得復(fù)雜，相應(yīng)也使得氣體透過的阻 力加大，第26頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?普通薄膜與中等阻隔薄膜性能的復(fù)合外層為普通薄膜，而內(nèi)層為中等阻隔性能薄膜。由于兩種薄膜的相容性不太好，需加入粘合層，因

此若含粘合層時(shí)，總層數(shù)以三層和五層居多。復(fù)合材料中的普通薄膜樹脂為LDPE、LLDPE、HDPE、PP

及PVC等，而中等阻隔性能薄膜樹脂為PA、PET及EVA

等。其中普通樹脂如PE、PP等還在復(fù)合薄膜的制 袋過程中起到熱封層的作用。這方面復(fù)合的例子 有BOPP/EVA/PE、PA/PE、PET/PE。第28頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月添加助劑改性第29頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月表面涂覆改性?真空鍍鋁優(yōu)缺點(diǎn)？P138?真空鍍SiOx和其它氧化物?涂無定形碳應(yīng)用：PET瓶涂0.1μm?涂高阻隔樹脂例如？P139第30頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)處理改性?改變表面化學(xué)性質(zhì)怎么改？P139第31頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)塑料包裝材料力學(xué)性能1.熱塑性塑料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線2.聚合物的粘彈性第32頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月線型無定形聚合物第33頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月三種物理狀態(tài)運(yùn)動(dòng)單 元力學(xué)行為特征應(yīng)用玻璃態(tài)Tb～Tg鍵長、 鍵角 基團(tuán)形變小，并且形變可逆，屬于普彈性能。結(jié)構(gòu)類似玻璃，彈性模量大。塑料、纖 維高彈態(tài)

Tg～Tf鏈段形變大，形變可逆，彈性模量較橡膠黏流態(tài)

Tf～Td鏈段、大 分子鏈形變?yōu)椴豢赡妫瑢儆谟谰眯巫?，無強(qiáng)度。流動(dòng)取決于相對(duì)分子 質(zhì)量大小。

成型加 工、油漆、黏合●線型非晶態(tài)高聚物的三種物理狀態(tài)的對(duì)比劑第34頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月典型的玻璃態(tài)聚合物單軸拉伸時(shí)的應(yīng)力—應(yīng)變曲線a-d溫度逐漸升高第35頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)溫度很低時(shí)(T遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Tg)，應(yīng)力隨應(yīng)變成正比地增 加，應(yīng)變不到10％就發(fā)生斷裂(曲線a)。當(dāng)溫度稍稍 升高，但仍在Tg以下，應(yīng)力-應(yīng)變曲線上出現(xiàn)了一個(gè) 轉(zhuǎn)折點(diǎn)y，此點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)，應(yīng)力在y點(diǎn)達(dá)到極大值， 此應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力。過了y點(diǎn)應(yīng)力下降，應(yīng)變?cè)?大，總應(yīng)變小于20％便會(huì)斷裂(曲線b)。如果溫度升 高到Tg以下幾十度的范圍，拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如

曲線c所示。屈服點(diǎn)之后，試樣在不增加外力或外力 增加不大的情況下，能發(fā)生很大的應(yīng)變，在后一階 段，曲線又明顯上升，直至斷裂。斷裂點(diǎn)C的應(yīng)力稱 為斷裂應(yīng)力，對(duì)應(yīng)的應(yīng)變稱為斷裂伸長率。溫度升至

Tg以上，試樣進(jìn)入高彈態(tài)，在不大的應(yīng)力下，便可以 發(fā)生高彈形變，曲線不再出現(xiàn)屈服點(diǎn)，而呈現(xiàn)一段較 長的平臺(tái)，直到試樣斷裂前曲線才又急劇上升，如曲 線d所示。第36頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?玻璃態(tài)聚合物拉伸時(shí)，曲線的起始階段是一段 直線，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，從這段直線的斜率可 以計(jì)算試樣的楊氏模量。?曲線a有高的模量和大的斷裂強(qiáng)度，但不出現(xiàn)屈 服點(diǎn)。材料出現(xiàn)屈服之前發(fā)生的斷裂稱為脆性斷 裂，這種聚合物為硬而脆材料。例如室溫下的聚 苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。?在材料屈服之后的斷裂稱為韌性斷裂，如曲線

b、c。材料在屈服后出現(xiàn)了較大的應(yīng)變，其分子

機(jī)理主要是大分子的鏈段運(yùn)動(dòng)，即在大外力作用 下，玻璃態(tài)聚合物本來被凍結(jié)的鏈段開始運(yùn)動(dòng)， 大分子鏈的伸展提供了材料大的形變。第37頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)晶聚合物的應(yīng)力一應(yīng)變曲線第38頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?比玻璃態(tài)聚合物的拉伸曲線有更明顯的轉(zhuǎn)折，整個(gè)曲線可分為三段。?第一段應(yīng)力隨應(yīng)變線性地增加，試樣被均勻拉長到ｙ點(diǎn)，出現(xiàn)“細(xì)頸“；?第二階段細(xì)頸部分不斷擴(kuò)展，非細(xì)頸部分 逐漸縮短，直至整個(gè)試樣完全變細(xì)為止， 此時(shí)應(yīng)力幾乎不變而應(yīng)變不斷增加；?第三階段是成頸后的試樣重新被均勻拉 伸，應(yīng)力又隨應(yīng)變的增加而增大，直至斷 裂點(diǎn)。？第39頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月聚合物的粘彈性?彈性——材料恢復(fù)形變的能力，與時(shí)間無關(guān)。?粘性——阻礙材料產(chǎn)生形變的特性與時(shí)間相關(guān)。?粘彈性——材料既有彈性，又有粘性。?蠕變?應(yīng)力松弛第40頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月蠕變

蠕變是指材料在一定的溫度和較小的恒定外力作用下，材料的形變隨時(shí)間的增加而逐漸增大的現(xiàn)象。聚合物蠕變性能反映了材料的尺寸穩(wěn)定性。

例如作纖維用的聚合物。再如，用泡沫塑 料做緩沖材料的電器包裝產(chǎn)品。除分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)因外，溫度和外力大小等也 影響蠕變性能。溫度愈高或外力愈大，蠕 變傾向也愈大。第41頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)力松弛?聚合物在恒定溫度和形變的情況下，內(nèi)部應(yīng) 力隨時(shí)間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象。例如用塑 料繩捆扎物品，經(jīng)過很長時(shí)間，塑料繩松 動(dòng)，失去捆扎功用。?應(yīng)力松弛也是聚合物鏈段運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。聚合 物在一定形變下，內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力，為 減少或消除內(nèi)部應(yīng)力，伸展的大分子鏈力圖 回復(fù)卷曲狀態(tài)。由于應(yīng)變恒定，作用在高聚 物上的外力(應(yīng)力)隨之減小。第42頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?應(yīng)力松弛是在恒定形變下逐漸衰減其應(yīng)力?應(yīng)力松弛和蠕變是同一事物的兩種不同表現(xiàn)。?蠕變是在恒定應(yīng)力下逐漸發(fā)展其形變。et/第43頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)塑料包裝材料的衛(wèi)生性1.塑料樹脂的衛(wèi)生性2.塑料助劑的衛(wèi)生性1）增塑劑的衛(wèi)生性2）穩(wěn)定劑的衛(wèi)生性3）著色劑和油墨的衛(wèi)生性4）其他塑料添加劑的衛(wèi)生性第44頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?一般樹脂是比較穩(wěn)定的,不向食品遷移,可以認(rèn)為是低毒或無毒的.但是加入的助劑卻有不同程度的毒性。?在設(shè)計(jì)無毒配方（食品、醫(yī)藥包 裝、兒童玩具）時(shí)則應(yīng)考慮他們 的毒性及對(duì)人體損害的情況第45頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月毒性評(píng)價(jià)毒性的相對(duì)性：?物質(zhì)?食鹽?砂糖?葡萄糖?醋?乙醇?甘油半數(shù)致死量mg/kgLD50

8000-10000 8000-12000 8000-12000 3300 6000-13700 25000第46頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月?以白鼠等動(dòng)物進(jìn)行毒性試驗(yàn)，出現(xiàn)陽性結(jié)果 后，其物質(zhì)就被判定為危險(xiǎn)物質(zhì)。?疑問：??

為了得到陽性結(jié)果，人們將在日常生活中不可能達(dá)到的高濃度物質(zhì)投給動(dòng)物，其結(jié)果再聯(lián)想于人類，合理嗎？？ 白鼠等嚙齒類動(dòng)物與靈長類動(dòng)物的代謝方式也有不同，用同一結(jié)果評(píng)價(jià)合理嗎？？?投量動(dòng)物種類第47頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月抽出試驗(yàn)?塑料材料制成容器。?用規(guī)定的與食品性質(zhì)相類似的溶液做抽 出試驗(yàn)，求出最高抽出量，然后再在最 高抽出量的5-10倍的基礎(chǔ)上做全面毒性 試驗(yàn)，斷定完全無毒后方可批準(zhǔn)使用。第48頁，課件共