包装材料学 §53其它乙烯基塑料

23:47:341§5.3其它乙烯基塑料包装材料学23:47:342一、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。包装材料学23:47:343PVC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70～80℃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30～40%)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。包装材料学23:47:344PVC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76～82%，表面光泽度高。•密度为1.1～1.4，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。包装材料学23:47:345PVC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10-6g/cm3，且应采用无毒添加剂。包装材料学23:47:346二、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。包装材料学23:47:347PVDC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(185～200℃)高，与分解温度(210～225℃)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。包装材料学23:47:348PVDC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。包装材料学23:47:349PVDC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。包装材料学23:47:3410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。包装材料学23:47:3411三、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:包装材料学23:47:3412PS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。包装材料学23:47:3413PS特性•透明性好透光率高达88～92％，仅次于有机玻璃，折光率为1.39～1.60，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0.03～0.05％，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。包装材料学23:47:3414PS的主要缺点1.性脆，耐冲击强度低；2.表面硬度小，易划痕磨毛；3.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。4.PS的耐热性较差，连续使用温度为6O～80℃；气密性和防潮性也不良；5.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。6.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。包装材料学23:47:3415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。包装材料学23:47:34161.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。•。包装材料学23:47:34172.ABS树脂•ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，其分子结构为包装材料学23:47:3418ABS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。包装材料学23:47:3419ABS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。包装材料学23:47:3420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。包装材料学23:47:3421四、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。包装材料学23:47:3422PVA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160～200℃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。包装材料学23:47:3423PVA特性•PVA是极性高分子化合物，其密度为1.27～1.34，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。包装材料学23:47:3424PVA缺点•PVA的主要缺点是吸水性强，吸水率可达30～50％，吸水后使气密性和机械强度下降；其透湿率大，为聚乙烯的5～10倍；且容易受醇类、酯类等溶剂的侵蚀。包装材料学23:47:3425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。包装材料学23:47:3426PVA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，可改进树脂的性能。包装材料学23:47:3427五、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。包装材料学23:47:3428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。包装材料学23:47:3429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。•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。包装材料学23:47:3430§5.4聚酰胺、聚脂包装材料学23:47:3431一、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。包装材料学23:47:3432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。包装材料学23:47:3433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。•尼龙的熔点大多在200℃以上，由于它的高温稳定性差，易降解老