包装材料学之其它乙烯基塑料讲义课件(59张).ppt
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1、5.3其它乙烯基塑料,9/27/2022,1,5.3其它乙烯基塑料 9/27/20221,一、聚氯乙烯(PVC),PVC是氯乙烯的聚合物,其分子结构式为外观:纯PVC是无色、透明、坚韧的树脂。,9/27/2022,2,一、聚氯乙烯(PVC)PVC是氯乙烯的聚合物,其分子结构式为,PVC树脂性能,由于PVC大分子链上C-Cl键偶极性很强,使分子的极性增强,分子间作用力增大,因此PVC具有较好的硬度和刚性,介电常数和介电损耗较聚烯烃高。PVC树脂的耐气候性、加工性能、塑性等都较差。PVC属无定形的聚合物,没有明显的熔点,加热到7080开始软化,约在18O熔融。热稳定性差,加热至150左右会分解放出
2、氯化氢气体,使颜色变深,性能变差。PVC的极性本质使它对增塑剂、润滑剂等助剂具有很强的亲和力,可以制成硬度范围变化很大的制品。根据PVC中增塑剂加入量的多少,可分为硬质PVC制品(增塑剂用量小于5%)和 软质PVC制品(增塑剂用量在3040%)两类。硬质PVC的机械性能优良,但低温下性脆。软质PVC因含有较多的增塑剂等助剂而有异味,且增塑剂容易外迁,使其性能劣化。,9/27/2022,3,PVC树脂性能 由于PVC大分子链上C-Cl键偶极性很强,使,PVC与PE、PP的性能差异,与聚乙烯、聚丙烯相比,PVC不易结晶,其透明度达7682%,表面光泽度高。密度为1.11.4,具有优良的机械强度、耐
3、磨性和耐压性。硬质PVC具有较好的气密性、保香性和防潮性;可以热封合,并具有良好的印刷性能和难燃性。PVC能耐强酸、强碱、氧化剂和非极性溶剂。,9/27/2022,4,PVC与PE、PP的性能差异与聚乙烯、聚丙烯相比,PVC不易,PVC的包装应用,价格便宜,用途广泛。它可以制成硬质包装容器、透明泡罩包装和软质包装薄膜以及泡沫塑料缓冲材料等。用于矿泉水、食用油、调味品的包装;PVC透明片材可经热成型制成各种薄壁包装容器,大量用于食品和药品的包装。 注:PVC中残留有毒的氯乙烯单体,并且所用的增塑剂、稳定剂等许多都是有毒物质。所以用于食品和医药品包装的PVC制品,规定其氯乙烯单体的残留量不超过10
4、-6g/cm3,且应采用无毒添加剂。,9/27/2022,5,PVC的包装应用 价格便宜,用途广泛。它可以制成硬质包装容器,二、聚偏二氯乙烯(PVDC),PVDC一般是指偏二氯乙烯的均聚物,实际上应用的是氯乙烯与偏二氯乙烯的共聚物(VC/VDC),商品名为纱纶(Saran)。其分子结构式为:外观: PVDC是一种略带黄绿色的强韧、透明材料。,9/27/2022,6,二、聚偏二氯乙烯(PVDC)PVDC一般是指偏二氯乙烯的均聚,PVDC特性,偏二氯乙烯的均聚物,由于其分子结构的对称性使它具有高度的结晶性。其软化点(185200)高,与分解温度(210225)十分接近。另外,它与一般增塑剂的相容性
5、差,因而难以成型加工。所以工业上生产的PVDC大都是偏二氯乙烯与氯乙烯的共聚物,也可与丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸酯等单体共聚。这类单体与偏二氯乙烯共聚后,起到内增塑作用,适当地降低其软化温度,提高与增塑剂的相容性,并保持了PVDC原有的结晶特性。,9/27/2022,7,PVDC特性偏二氯乙烯的均聚物,由于其分子结构的对称性使它具,PVDC特性,密度高 PVDC对水蒸气、气体、气味的透过率极低,具有优良的防潮性、气密性和保香性,是性能极佳的高阻隔性材料。它的机械强度优良,制品的韧性和抗冲击强度均较PVC好;能耐酸、碱和多种溶剂,耐油性优良;难燃,有自熄性;具有自粘性,适于制作复合薄膜、粘合剂和涂料
6、。,9/27/2022,8,PVDC特性密度高 9/27/20228,PVDC的缺点,耐老化性差,容易受热、紫外线的影响而分解出氯化氢气体;其残余的单体也有毒性,所以用于食品和药品包装时应严格控制其质量标准。,9/27/2022,9,PVDC的缺点耐老化性差,容易受热、紫外线的影响而分解出氯化,包装应用,目前PVDC的价格仍较高,所以它在包装上主要用于制作复合薄膜和涂布材料等,以充分发挥其阻隔性好的优点。,9/27/2022,10,包装应用目前PVDC的价格仍较高,所以它在包装上主要用于制作,三、聚苯乙烯(PS),PS是最早实现工业化生产(1939年)的塑料品种之一,目前它已成为仅次于聚乙烯和
7、聚氯乙烯的第三大塑料品种。PS是苯乙烯单体的聚合物,其分子结构式为:,9/27/2022,11,三、聚苯乙烯(PS)PS是最早实现工业化生产(1939年)的,PS特性,外观:PS是一种无色透明、无延展性、类似玻璃的材料,无味、无毒。其制品落地或敲打时有金属般的清脆声。PS是典型的非晶态线性高分子化合物,常温下处于无定形的玻璃态。这是因为在PS的分子主链上含有体积庞大的苯环,分子结构不对称,且苯环的存在使大分子链变得僵硬,不易发生内旋转,难以形成有序结构。,9/27/2022,12,PS特性外观:PS是一种无色透明、无延展性、类似玻璃的材料,,PS特性,透明性好 透光率高达8892,仅次于有机玻
8、璃,折光率为1.391.60,有良好的光泽。着色性和印刷性好,可着上各种色彩鲜艳的颜色。PS的熔融流动性好,很容易进行成型加工,且成型收缩率低;吸水率很低,仅为0.030.05,制品尺寸稳定性好。PS的耐化学性能尚好,可耐某些矿物油、有机酸、碱、盐、低级醇及其水溶液。,9/27/2022,13,PS特性 透明性好 透光率高达8892,仅次于有机玻璃,PS的主要缺点,性脆,耐冲击强度低;表面硬度小,易划痕磨毛;在制品成型中很容易产生内应力,并易开裂,但经过热处理后可消除其内应力。PS的耐热性较差,连续使用温度为6O80;气密性和防潮性也不良;耐油性差,不耐烃类、酮类、高级脂肪酯的侵蚀,能溶于芳烃
9、和氯代烃等。聚合物中未聚合的苯乙烯单体有一定毒性,因此对于食品和药品包装应控制单体含量低于10-6g/cm3。,9/27/2022,14,PS的主要缺点性脆,耐冲击强度低;9/27/202214,包装应用,由于PS具有透明、易着色、无毒等优良性能,所以它广泛用于制作包装盒、杯、瓶等小型容器以及包装薄膜,用于食品、医药品及日用品的包装,此外,PS还大量用于制作泡沫塑料缓冲材料,保温快餐容器等。,9/27/2022,15,包装应用由于PS具有透明、易着色、无毒等优良性能,所以它广泛,1.高抗冲性聚苯乙烯(HIPS),在苯乙烯单体内加入少量合成橡胶(聚丁二烯橡胶或丁苯橡胶)进行接枝共聚,可制得高抗冲
10、型产品。HIPS是白色或微黄色不透明的热塑性树脂,它具有PS的大多数优点,如刚性好、易着色、易成型加工等。其抗冲击强度可大幅度提高,但拉伸强度和透明性却降低。其改性程度与橡胶的含量有关。HIPS主要用于制作包装容器,如薄杯、盘、乳品容器、冷藏食品容器以及多层复合包装材料等。,9/27/2022,16,1.高抗冲性聚苯乙烯(HIPS)在苯乙烯单体内加入少量合成橡,2.ABS树脂,ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物,其分子结构为,9/27/2022,17,2.ABS树脂ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物,其,ABS特性,ABS树脂是一种象牙黄色、不透明、有光泽的韧性材料,无味、无毒
11、。ABS分子链上有三种不同性能的组分,所以它兼有三者共同的性能,具有坚韧、质硬、刚性、耐腐蚀等综合性能。丙烯脂使ABS具有耐化学腐蚀性、耐磨性和表面硬度;丁二烯使ABS具有韧性和耐冲击强度;苯乙烯则赋予ABS以刚性、易着色和易加工性能。ABS还具有较好的耐热性和耐低温性,可在80以下使用。耐蠕变性好。ABS耐强碱、弱酸、醇类。耐油性好。ABS塑料制品表面极易进行电镀金属化。,9/27/2022,18,ABS特性ABS树脂是一种象牙黄色、不透明、有光泽的韧性材料,ABS缺点,ABS树脂由于双键的存在,使其耐气候老化性较差;不耐强酸侵蚀,能被酮、醛、酯和某些氯代烃和芳烃等溶解。,9/27/2022
12、,19,ABS缺点ABS树脂由于双键的存在,使其耐气候老化性较差;9,包装应用,ABS多用于制作电器产品的外壳。因具有很好硬度和刚性,在包装上主要用于制造薄壁包装容器,用于食品的高档包装等。,9/27/2022,20,包装应用ABS多用于制作电器产品的外壳。因具有很好硬度和刚性,四、聚乙烯醇(PVA、PVAL或PVOH ),PVA是由聚醋酸乙烯酯水解制得的,而不是由单体乙烯醇聚合而成,因为游离的乙烯醇不稳定,易异构化成乙醛。PVA的分子结构式为:外观:PVA树脂一般为白色或奶黄色粉末,无味、无毒。,9/27/2022,21,四、聚乙烯醇(PVA、PVAL或PVOH )PVA是由聚醋,PVA特性
13、,由于PVA的分子链上含有大量的烃基,所以在水中可以溶胀或溶解。 水解度在87%89%的产品能很快溶于冷水,随水解度的增加溶解性降低。 水解度在99.7%100%的产品是结晶性聚合物,有较好的耐水性,只有当加热到80以上时才溶解于水。不耐水的PVA产品也可经过160200热处理,形成部分交联,使其具有耐水性;或经过醛处理生成不溶于水的聚乙烯醇缩醛;也可用适当的有机物使其分子交联来提高耐水性。包装工业上使用的主要是耐水PVA产品。,9/27/2022,22,PVA特性由于PVA的分子链上含有大量的烃基,所以在水中可以,PVA特性,PVA是极性高分子化合物,其密度为1.271.34,具有良好的透明
14、性和韧性。它对气体、有机化学试剂蒸汽的透过率极低,具有优良的气密性和保香性,在干燥状态下甚至优于聚偏二氯乙烯,它也是一种高阻隔性塑料材料。PVA具有较好的机械强度,优良的耐应力开裂性、耐化学药品性和耐油性;不易积累静电,印刷性能好,可以热封合。,9/27/2022,23,PVA特性PVA是极性高分子化合物,其密度为1.271.3,PVA缺点,PVA的主要缺点是吸水性强,吸水率可达3050,吸水后使气密性和机械强度下降;其透湿率大,为聚乙烯的510倍;且容易受醇类、酯类等溶剂的侵蚀。,9/27/2022,24,PVA缺点PVA的主要缺点是吸水性强,吸水率可达3050,包装应用,PVA主要以薄膜的
15、形式用于包装,可作为复合薄膜的阻隔层,因其气密性和保香性好,常用于食品包装。水溶性聚乙烯醇薄膜可用于农药、消毒药品等化学物品的计量包装。,9/27/2022,25,包装应用PVA主要以薄膜的形式用于包装,可作为复合薄膜的阻隔,PVA与多种醛进行缩合反应制得的聚乙烯醇缩醛产品,聚乙烯醇缩甲醛,具有耐热、强度大、刚性和硬度好,主要用作维尼纶纤维原料,也用作包装涂料、粘合剂以及薄膜等。聚乙烯醇缩乙醛,具有坚韧、耐磨、弹性好,透明性较好,主要用于制造清漆、薄膜等制品。聚乙烯醇缩丁醛,具有透明、耐热、耐光等性能,对有机玻璃和金属等有极好的粘接性能,可用作安全玻璃的夹层;能与酚醛、脲醛、环氧等树脂混合,可
16、改进树脂的性能。,9/27/2022,26,PVA与多种醛进行缩合反应制得的聚乙烯醇缩醛产品聚乙烯醇缩甲,五、丙烯腈共聚物,丙烯腈均聚物性质硬脆,软化点高,不易加工,很少被用作塑料材料,而主要用于制造纤维。现在应用的多为丙烯脂共聚物,在包装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)。共聚物中丙烯腈约占60%,为了提高其抗冲击性能,在配方中还可加入多达15%的丁二烯。,9/27/2022,27,五、丙烯腈共聚物丙烯腈均聚物性质硬脆,软化点高,不易加工,很,丙烯腈共聚物特性,具有优良的气密性、保香性和防潮性;其透气率虽然此丙烯脂均聚物高,但比其它塑料包装材
17、料要低得多;其透湿率与防潮玻璃纸相当。丙烯腈共聚物的机械性能与尼龙、聚酯材料相近,其硬度大、刚性好、尺寸稳定,抗张强度和抗冲击强度高,作为硬质包装材料使用时,其厚度可较其它塑料材料减少20%50。具有耐热性,其包装容器可用于热灌装;耐应力开裂性好;化学性质稳定,耐油、耐酸和多种有机溶剂。,9/27/2022,28,丙烯腈共聚物特性具有优良的气密性、保香性和防潮性;9/27/,包装应用,丙烯腈共聚物可制成硬质包装容器和薄膜。因对二氧化碳、氧气的透过率很低,因此可用于啤酒等含气饮料的包装,用于食品的真空包装和充气包装等,能大大延长食品的保存期。其薄膜的阻隔性、透明性好,适于印刷,可用于制作复合薄膜
18、。丙烯腈共聚物因残留有毒的丙烯腈单体,所以目前在包装上的应用受到一定限制。,9/27/2022,29,包装应用丙烯腈共聚物可制成硬质包装容器和薄膜。9/27/20,5.4聚酰胺、聚脂,9/27/2022,30,5.4聚酰胺、聚脂 9/27/202230,一、聚酰胺(PA),聚酰胺是一类在主链上含有许多重复酰胺基团的聚合物的总称,通常使用其商品名尼龙。尼龙可由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得;也可由内酰胺通过自聚制得,其品种多达几十种。尼龙的命名由二元胺与二元酸中的碳原子数来决定,例如,已二胺(6个碳原子)和癸二酸(10个碳原子)的缩聚物就称为尼龙-610,并规定前二个数字是二元胺中的碳原子数,而
19、后一个数字为二元酸中的碳原子数。若由氨基酸的自聚制得,则由氨基酸中的碳原子数来决定,如己内酰胺自聚产物称为尼龙-6。,9/27/2022,31,一、聚酰胺(PA)聚酰胺是一类在主链上含有许多重复酰胺基团的,分子结构,尼龙大分子是由酰胺基和亚甲基组成的线性大分子。酰胺基是一个极性吸水基团,由于酰胺基团的存在使分子间可以形成氢键,大大增强了分子间的吸引力。亚甲基是非极性疏水基团,它赋予大分子以柔性。尼龙大分子的结构规整,易于形成结晶。,9/27/2022,32,分子结构尼龙大分子是由酰胺基和亚甲基组成的线性大分子。9/2,尼龙特性,尼龙大都是坚韧、不甚透明的角质材料,无味、无毒,燃烧时有羊毛烧焦气
20、味。尼龙的结晶性强,熔点高,机械性能优良。韧性好,抗拉强度和抗冲击强度明显优于一般塑料,且抗冲击强度随含水量的增高而增大;耐磨性好,摩擦系数低,有优异的自润滑性;耐弯曲疲劳强度较好。尼龙的熔点大多在200以上,由于它的高温稳定性差,易降解老化,所以一般应在100以下使用。它的耐低温性良好,可在-40使用。尼龙的气密性较聚乙烯、聚丙烯好;不易积累静电;成型加工及印刷性能良好;耐油性优良,耐烃类、酯类等有机溶剂和弱碱。,9/27/2022,33,尼龙特性尼龙大都是坚韧、不甚透明的角质材料,无味、无毒,燃烧,缺点,吸水性强,透湿率大,吸水后使其气密性急剧下降,且影响其尺寸稳定性;不耐酸、氧化剂、苯酚
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