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材料概论•6.1结构材料•6.2包装材料•6.3建筑材料•6.4功能材料•6.5生物材料•6.6化工材料•6.7农用材料•6.8纳米材料•6.9复合材料•6.10其他材料第六章材料应用•6.2包装材料•6.2.1玻璃陶瓷包装•6.2.2金属包装•6.2.3塑料包装第六章材料应用•6.2包装材料•产品＋包装＝商品。•美国包装协会认为“包装是为产品的运出和销售的准备行为”。•我国国家标准中包装定义为：“为在流通过程中保护产品、方便储运、促进销售，按一定技术方法而采用的容器、材料及辅助物等的总体名称。也指为了达到上述目的而采用容器、材料和辅助物的过程中施加一定技术方法等的操作活动”。第六章材料应用•6.2包装材料•现代包装种类很多。•如按内外层次分有内包装和外包装；•按包装功能分有防水包装、防潮包装、防霉包装、防辐射包装、防盗包装、防伪包装等；•按流通中作用分有工业包装、商业包装和消费包装等。•按包装所用材料可分为：纸质包装，如纸板包装、瓦楞纸包装；木质包装，如木箱包装、木桶包装；玻璃包装；陶瓷包装；金属包装；塑料包装，如塑料薄膜包装、塑料容器包装，以及复合材料包装等。第六章材料应用•6.2包装材料•包装材料的性能•物理性能：密度、吸湿性、阻隔性、导热性、隔热性、耐热性等。•化学性能：包装材料的化学性能中最重要的是化学稳定性，即包装材料受外界条件作用，在一定范围内，不易发生化学变化的性能。化学稳定性主要体现在材料的抗老化、抗腐蚀等性质上。•力学性能：包装材料的力学性能，主要包括弹性、可塑性、强度、韧性与脆性等。•包装材料的工艺性能：是指包装材料在加工、使用过程中，便于成型或组装的一些性能。如切削钉着性、可塑性、可锻性、可焊性、可粘（缝）性、可涂覆印刷性等。几种包装材料性能比较示于表6－4。第六章材料应用•6.2包装材料•木质包装是指以木材制品和人造木质板材制成的包装的统称。•主要容器有：木箱、木桶、木匣、木夹板、纤维板箱、胶合板箱，以及木制托盘等。•木质包装一般适用于大型的或较笨重的机械、五金交电，以及怕压、怕甩的仪器、仪表等商品的外包装等。从世界各国来看，包装工业越发达，木质包装在整个包装材料中的比重越低。•以纸与纸板为原料制成的包装，统称为纸质包装。包括纸板箱、瓦楞纸箱、纸盒、纸袋、纸管、纸桶和其他包装用纸等。•纸质包装应用十分广泛，不仅用于百货、纺织、五金、电讯器材、家用电器等商品的包装，还适用于食品、医药、军工产品等的包装。第六章材料应用•6.2.1玻璃陶瓷包装•用模子吹制玻璃器皿起源于公元前，后传到意大利，至1～2世纪才建立起吹制玻璃器皿的作坊。•玻璃陶瓷包装容器是常用的包装容器之一，尽管它们有易碎、易损、质量过大等缺点，但由于其固有的特点，今天仍然是重要的包装容器，特别是在食品、饮料的包装方面需求量还在继续上升。•玻璃与陶瓷包装容器的造型多呈瓶、罐状，其造型的多变性是任何包装容器所不及的。•用玻璃与陶瓷容器包装的食品、饮料，常常作为礼品馈赠亲友，因而玻璃与陶瓷包装容器应充分注意美化与装饰。第六章材料应用•6.2.1.1玻璃包装容器•玻璃包装容器具有下列优点：•化学稳定性好，不会与被包装的商品产生化学反应。•阻隔性、卫生性与保存性好。•一般不会变形。•容易用盖密封，开封后仍可再度紧封。•可制成多种多样形状的容器，可着各种颜色。•原料丰富、成本低廉，酒瓶、饮料瓶还可重复使用。•广泛用于酒类、饮料、调味品、药剂、注射剂、化妆品及文教用品的包装。第六章材料应用•6.2.1.2陶瓷包装容器•陶瓷容器在成型与焙烧时伴随着不可避免的收缩与变形，尺寸误差较大。•陶瓷容器的生产多为间歇式，生产效率低，陶瓷包装容器一般不再回收复用，因而成本较高。•陶瓷容器耐冲击性差，其外包装和运输成本也较高。•陶瓷容器是以取之不尽的粘土及一些天然矿物、岩石为原料，材料费用最低。•陶瓷材料耐热性、耐火性与隔热性比玻璃好，且耐酸和耐药性能优良，瓷器无吸水性，陶器吸水性也很低，陶瓷容器透气性极低，历经多年不变形、不变质，因此，在化学与食品工业中作为包装容器仍是很普遍的。•我国一些地方风味的酱菜、调味品，至今仍然采用古色古香、乡上气息浓厚的陶器包装，尤其是我国一些高档名酒，采用瓷器包装最近又风靡起来。图6－5所示陶瓷瓶典型结构。第六章材料应用•6.2.2金属包装•金属包装是指以黑铁皮、白铁皮、马口铁等钢材与钢板，以及铝箔、铝合金等制成的各种包装容器。如金属罐、桶、盒、软管，钢瓶，喷雾罐等。金属包装材料是传统包装材料之一。•我国早在春秋战国时代，就采用了青铜制作各种容器。•1809年，一个名叫尼古拉·阿佩尔的法国人发明食品用罐，但他当时用的是玻璃罐。第六章材料应用•6.2.2金属包装•1814年，一位英国商人发明马口铁容器，开创了金属包装的新历史。•20世纪初，发明了用钢桶来取代木桶，成为世界贸易中使用最广泛的运输包装容器之一，在20世纪50年代，美国实现了铝质二片罐的工业化生产，稍后，又发明了铝质易开盖。易开盖和铝罐以及马口铁罐的巧妙结合，把金属容器的发展推向一个新的高峰。•在我国，金属包装容器的发展相当快。迄今，我国金属容器行业已发展成为品种基本齐全的、在整个包装行业中举足轻重的大行业。第六章材料应用•6.2.2金属包装•用在包装上且形成规模的金属材料主要有：黑色金属的薄钢板、镀锌薄钢板、镀锡薄钢板等；有色金属的铝板、铝合金板和铝箔等。•金属包装材料其优点有：优良的机械性能、优良的阻隔性能、良好的加工性、装潢美观性好、回收处理性好、卫生性较好。•金属包装材料不足之处：化学稳定性较差，在酸、碱、盐和湿空气的作用下，易于锈蚀，这在一定程度上限制了它的使用范围。此缺点弥补的方法是采用涂料。经济性较差。第六章材料应用•6.2.2.1金属包装容器•金属包装容器主要有:•金属罐•金属桶•金属箱•金属喷雾容器•铝箔袋•金属软管等产品第六章材料应用•6.2.3塑料包装•包装用的高分子材料主要是塑料，塑料用于包装，是包装工业的一个重大改革。与传统包装材料相比，塑料具有质量轻、透明度高、强度大、易加工、耐腐蚀性优异、包装效率高、有利于包装工业自动化等优点。第六章材料应用•6.2.3.1包装用材料与塑料包装特点•塑料包装主要有一般包装和食品包装两类。•包装用塑料材料：主要有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚酰胺（PA，俗称尼龙）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，俗称聚酯）、聚碳酸酯（PC）、聚偏二氯乙烯（PVDC）、聚乙烯醇（PVA）及乙烯－醋酸乙烯共聚物（EVA）等。•包装塑料用量在塑料中占首位，约占全部热塑性塑料产量的1/3。塑料包装材料主要制品有薄膜（袋）、中空容器（瓶、罐、桶等）、周转箱、片材成型容器、泡沫塑料、编织袋、打包带、合成纸等。塑料包装约占包装材料的四分之一，仅次于纸品包装，其中又以薄膜为最主要。第六章材料应用•6.2.3.1包装用材料与塑料包装特点•塑料包装特点：•性能优越：塑料在良好的机械强度，良好的阻隔性与渗透性，良好的透明性和外观色泽，优良的化学稳定性（耐蚀性）和卫生性。•生产成本低廉塑料原料来源丰富，价格低廉。•储运与使用方便塑料的密度一般在1.0g/cm3左右，而玻璃在2.3～3.0g/cm3，金属密度则更大。从使用方便来说，食品、饮料的软包装是典型代表。软包装一般不需特别的开启工具，只要撕个口或插进一根塑料管便能取食和饮用。•一般的塑料包装材料主要缺点是耐热性较差，使用温度低于100C，经受不了高温消毒和蒸煮。第六章材料应用•6.2.3.2塑料容器•按内装物形态来分，可分为液体容器，固体（粉粒的、或碎片状的）容器及气体容器等。•按容器形态来分，可分为刚性容器（如瓶、罐、箱、盒、盆、桶和杯等），和柔性容器（即软包装，如塑料袋、编织袋、网袋等）。•按功能来分，则有保温容器、防潮容器、耐压容器、周转箱等。第六章材料应用•6.2.3.4塑料薄膜与软包装•软包装用的材料，塑料薄膜的应用才真正确立了软包装的地位。用于包装的塑料薄膜有：PE薄膜、PP薄膜、PVC薄膜、聚酯薄膜、尼龙薄膜等。•按薄膜的制造方法和结构可分为：单层膜和复合薄膜。单层膜有吹塑薄膜、流延薄膜、双向拉伸薄膜等；复合薄膜有纸塑复合型、塑塑复合型、纸铝塑复合型等。•按包装的方法和作用来分类，又可分为真空包装、收缩包装、可蒸煮包装、拉伸包装等用的薄膜。•用于软包装袋的主要有塑料小包装袋、塑料重包装袋、塑料编织袋及塑料网袋等。第六章材料应用•6.2.3.5泡沫塑料与缓冲块•泡沫塑料是一种以气体填充的塑料材料。它有较大的可压缩性、缓冲性、在防震、防破碎包装中起重要作用。同时，由于空气的热传导性很小，且又被封闭于塑料中而不能对流，所以泡沫塑料是一种隔热、保温、隔音性能非常优良的材料，在冰箱、雪柜、冷藏库、冷冻集装箱等方面广为应用，火车客车车箱、房屋建筑也用它来作隔热、保温、隔音材料。第六章材料应用•6.6化工材料•6.6.1化工设备对材料的一般要求•6.6.2金属材料的使用•6.6.3无机非金属材料的使用•6.6.4高分子材料的使用第六章材料应用•6.6化工材料•化学工业的发展，除与原材料的开拓、生产技术开发相关外，生产技术装备的研究和开发是一个关键的因素。•化工材料是实现化工生产技术的手段与保证。化工生产技术装备主要包括各种容器（反应器、塔器、交换器、干燥器及贮槽等）、各种管道（管材、管件、阀门、泵等）。而影响各种化工设备使用效果和寿命主要因素就是所用材料的性能。•化工生产的工艺条件越来越苛刻，由此对制造设备的材料提出了许多新的要求。•有些化工产品生产腐蚀性很大，因此，腐蚀与防腐的问题研究已成为各部门重要课题。第六章材料应用•6.6.1化工设备对材料的一般要求（下页续）•不同性质的化工设备对所需材料要求不同，根据设备使用场合不同，介质、温度、压力等不同，对材料的要求是不同的。化工设备材料选用的一般原则为：•耐介质的腐蚀性好：材料抵抗周围介质对其腐蚀破坏的能力称材料的耐腐蚀性，耐腐蚀性不是材料的一个固定不变的特性，而且随材料的工作条件而改变。•机械性能好：机械强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧性。第六章材料应用•6.6.1化工设备对材料的一般要求（续上页）•耐温性：除考虑温度对腐蚀的影响外，更要考虑机械性能的变化，反映高温下材料机械性能的重要指标是材料蠕变和蠕变极限，低温下则主要考虑脆裂。•制造加工性好：金属材料的可焊接性、可锻造性、可铸造性、可切削性、可热处理性、可冲压性能等；无机非金属材料的可注浆性、可挤压性、可浇铸性、可压制性等；高分子材料的可压制性、可压延性、可焊接性、可切削性等。•物理性能：密度、导热系数、比热容、熔点、线膨胀系数等。•其他要求：价格、来源、设备或零件装、拆、清理、修理方便等方面的因素第六章材料应用•6.6.2金属材料的使用•6.6.2.1碳钢•碳钢即碳素结构钢，可分为普通碳素钢与优质碳素钢两种。•一般化工设备用钢，首先要求保证足够的机械强度，因此高等级碳素结构钢、优质碳素结构钢及低合金钢应用较多。•此外，压力设备用钢和锅炉用钢还要求有良好的塑性，且要求钢的质地均匀，无时效倾向，因此一般都选用杂质和有害气体含量较低的低碳镇静钢。•碳钢存在着不少缺点。首先碳钢综合机械性能不是很高：如强度高的碳钢，往往韧性较低；韧性好的碳钢，则强度较差。其次，碳钢在热处理淬火的过程中容易变形，开裂。此外，碳钢耐腐蚀、耐磨、耐热性较差。第六章材料应用•6.6.2.2合金钢•普通合金钢：与碳钢相比，机械强度大大提高，且耐热性、耐蚀性及低温性能也有所改善，普通低合金钢按特性可分为强度钢、耐蚀钢、高温用钢及低温用钢。•合金结构钢：合金结构钢的淬透性好，淬火、回火以后可在较大截面上得到较好的性能，强度高，热处理变形小。因此，应用于机械制造中的重要零件。合金结构钢有：合金渗碳钢、合金调质钢等。•特殊性能钢：特殊性能钢是指具有特殊的物理性能、化学性能的钢。属于这种类型的钢主要有不锈钢、耐热钢等。第六章材料应用•6.6.2.3铸铁•含碳量2.06％的铁碳合金称