包装印刷包装材料学之其它乙烯基塑料讲义课件.ppt

1、5.3其它乙烯基塑料,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。,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

2、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。,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。,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

3、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10-6g/cm3，且应采用无毒添加剂。,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。,PVDC特性,偏二氯乙烯的均聚物，由于其分

4、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。,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

5、自熄性； 具有自粘性，适于制作复合薄膜、粘合剂和涂料。,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。,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。,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:,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

6、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。,PS特性,透明性好 透光率高达8892，仅次于有机玻璃，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。,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

7、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。,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。,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

8、高抗冲型产品。 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。 。,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,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。 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

9、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。,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。,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。,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，

10、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。,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。,PVA特性,PVA是极性高分子化合物，其密度为1.271.3

11、4，具有良好的透明性和韧性。 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。,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。,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。,PVA与

12、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，可改进树脂的性能。,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

13、(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。,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。,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

14、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。 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。,5.4聚酰胺、聚脂,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，而后一个数字为二元酸中的碳原子

15、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。,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。,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

16、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。,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、苯酚和醇类等极性溶剂。,包装应用,尼龙常以薄膜的形式用于食品包装，特别适用于油腻性食品的包装； 尼龙容器也用于农药、化学试剂等液体产品的包装。,二、聚酯(PET或PETP),聚酯实际上是一大类主链上含有酯基的聚合物的总称。 用不同种类的二元酸和二元醇可以合成多种聚酯。 采用饱

17、和的二元酸与二元醇，通过缩聚反应可制得线性的热塑性饱和聚酯，一般称为热塑性聚酯。 若采用不饱和单体，则可以制得热固性的不饱和聚酯。 热塑性聚酯可用作纤维原料和塑料； 不饱和聚酯玻璃纤维增强塑料可用于制作大型包装箱。 在包装工业上用得最多的是热塑性聚酯，主要有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)两种。 PET就是通常所说的聚酯，俗称涤纶。,PET分子结构,PET是由对苯二甲酸与乙二醇缩聚制得，其分子结构式为: PET的大分子主链是由刚性次苯基芳环、极性酯基和非极性亚甲基连接而成的线性大分子。 酯基的极性增加了PET大分子间的作用力。 非极性的亚甲基提供大分子以柔性和疏水

18、性。 总的来说PET大分子是以刚性为主，并有一定柔性和弱极性，其结构高度对称规整，所以它可以结晶。,PET特性,PET是高结晶性聚合物，密度为1.301.38，熔点为255265。 具有优良的机械性能，在热塑性塑料中，它的强韧性是最大的。其薄膜的抗拉强度与铝箔相当，是聚乙烯的9倍，为尼龙和聚碳酸酯的3倍；抗冲击强度也为一般薄膜的35倍。 具有良好的刚性、硬度、耐磨性、耐折性和尺寸稳定性，耐蠕变性较好。 PET具有优良的防止异味透过性，良好的气密性和防潮性。 耐热、耐寒性好，在较宽的温度范围内能保持其优良的物理机械性能。能在190下长期使用，在150下短期使用，在-200的液氮中仍不硬脆，在-4

19、0时仍可保持其抗冲击强度，可在-70150之间使用。 能耐弱酸、弱碱和大多数有机溶剂，耐油性好；适于印刷。,PET缺点,由于酯键的存在使其对热水和碱溶液敏感，在热水中煮沸易降解，强酸、氯代烃等对其也有侵蚀作用； 易带静电，且尚无适当的防止静屯的方法；不能热封。 由于PET的结晶速度太馒而使其加工性能较差，目前主要通过增强、加入成核剂及其它助剂等来提高它的结晶速度和改善成型加工性能。,包装应用,PET的价格较高，目前在包装上主要用于制作薄膜和容器。 PET薄膜适于冷冻食品和蒸煮食品的包装。 聚酯瓶则大量用于饮料的包装。,5.5 聚碳酸醋、聚氨酯,一、聚碳酸酯(PC),PC是在分子主链中含有碳酸酯

20、基 的一类聚合物。根据R基种类的不同，可以是脂肪族、脂环族、芳香族、或脂肪-芳香族的聚碳酸酯。目前应用最广的是双酚A型芳香族聚碳酸酯。 其分子结构式为: PC有两种工业化生产方法，即酯交换法和光气法。 外观：PC是一种无色透明(或淡黄色透明)、刚硬而坚韧的材料，无毒、无味，外观类似于有机玻璃。,聚碳酸酯(PC) 特性,PC的透明度高达88%以上，折光率约为1.58，适于作光学材料。 PC具有优良的保香性，良好的气密性和防潮性。 机械性能优良，其突出的冲击韧性是热塑性塑料中最高的； 蠕变小，尺寸稳定性好； PC的抗拉强度、刚性、耐磨性以及电绝缘性等也很好。 PC具有优良的耐热性和耐寒性，其热变形

21、温度可达130，脆化温度为一00，可在-60130下长期使用。 PC没有明显的熔点，在220230呈熔融状态，热分解温度在310以上。能耐稀酸、氧化剂、还原剂、盐、油脂类、脂肪烃等。,聚碳酸酯(PC)的主要缺点,PC的主要缺点是成型中制品易产生内应力，并易应力开裂，一般不适宜成型带金属嵌件的制品，制品成型后经过热处理可消除内应力。pC的耐疲劳强度也较差；其薄膜热封时，封口部位的强度降低并易起泡；PC不耐碱、胺、酮、酯、芳香烃，在很多有机溶剂或蒸汽中溶胀，并导致应力开裂；能被二氯甲烷、二氯乙烷、甲酚等溶解。,包装应用,PC是一种理想的蒸煮或冷冻食品包装材料，主要制成薄膜和容器用于食品包装。,二、

22、聚氨酯(PU),聚氨酯是分子主链上含有重复氨基甲酸酯基团( )的高分子化合物，通称为聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯。 它是由多异氰酸酯与多羟基化合物进行逐步聚合反应制得。,PU特性,线性结构的聚氨醋具有热塑性； 弹性好，可用于制造弹性体、软质泡沫塑料、纤维、薄膜和涂料； 体型结构的聚氨酯是热固性的，多用于制造硬质泡沫塑料、弹性体和粘合剂等。 聚氨酯按所用单体原料不同，又分聚醚型和聚酯型。 聚醚型聚氨酯制品柔软、耐寒性、耐水性和耐酸性好，但耐碱性较差；聚酯型聚氨酯具有较高的机械强度和耐油性，但成本较高。 聚氨酯具有优良的耐磨、抗冲击性以及耐热、耐寒性；耐老化、耐油性好；能耐酸碱等。与金属材料、木材、纸

23、张、塑料、玻璃、陶瓷等有很强的粘接性。,包装应用,聚氨酯主要用于制作泡沫塑料、涂料、粘合剂、弹性体等。 聚氨酯还可制成包装薄膜。其薄膜透明、无味、无毒，对水蒸气和气体的阻隔性好；有较好的机械强度、弹性和耐磨性，耐冲击强度高；耐热、，耐寒性好，耐热温度在8890，脆化温度为-70-50；耐油脂，耐老化性优良。但耐溶剂性及耐强酸、强碱性较差。 聚氨酯薄膜可与PE、PP薄膜复合制作蒸煮袋或用于油脂类产品的包装。,5.6 纤维素塑料,纤维素塑料是用天然纤维素经化学改性制成的，是一种天然高分子加工产品。 由于纤维素大分子链中含有大量的羟基，使分子间容易形成氢键，因而纤维素本身是不可塑材料。 若将纤维素进

24、行酯化或醚化等化学处理，便可削弱大分子链间氢键的作用力，得到具有可塑性的材料。 根据改性方法不同，纤维素塑料有许多品种，在包装工业中常用的有:硝酸纤维素、醋酸纤维素和乙基纤维素等。,一、硝酸纤维素(CN),CN是纤维素中的-OH被硝酸酯化成-ONO2的产物。其分子结构式为： C6H7O2(ONO2)x(oH)3-xn 式中:x为酯化度，n为聚合度。 在CN中加入增塑剂(通常是20%的樟脑)、颜料等助剂后成为CN塑料，俗称赛璐珞，是人类第一次合成的塑料。 外观： CN是白色无味的固体。 CN塑料是角质状、坚韧的热塑性塑料，着色鲜艳，不加填料的CN塑料是透明的。,CN特性,具有较高的机械强度，耐冲击性能好；软化点为8090，有良好的加工性能； 制品尺寸稳定性好，吸水率低于其它纤维素塑料。 能耐稀酸、弱碱、盐、烃类和油类等。,缺点,CN塑料的主要缺点是易燃，在光、热影响下会褪色，甚至发脆； 耐热性较低，连续使用温度约为60。 不耐浓酸、强碱，易溶于酯类、酮类等有机溶剂。,包装应用,CN在包