第二篇 塑料包装材料与制品(第一章 概述)

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一、塑料在包装中的地位及其特点(一)在包装中的地位:(二)塑料作为包装材料与纸、木材、金属等包装材料相比,具有以下优点:1)透明度好,内装物可以看清。2)具有一定的物理强度。3)防潮、防水性能好。4)具有良好的耐腐蚀性。5)便于成型、加工。6)耐污染、包装物卫生。7)价格较便宜。二高分子材料的基础知识(一)塑料的基本概念及组成塑料是一种高分子聚合物,以树脂为基本成分,再加入一些改善其性能的各种添加剂制成的高分子材料。(一)塑料的基本概念及组成高分子是指它的分子量在104~106以上的大分子物质,所含的原子数可以高达几百万个。虽然它分子量很大,但它的化学组成却并不复杂,它往往是由一种或几种简单的化合物(单体)以某种形式重复而形成聚合体。(一)塑料的基本概念及组成链节:高分子聚合物大分子是由一些基本的单元结构重复连接而成的,该单元结构称为链节。聚合度:大分子重复链节的数目。如果已知链节的分子量和聚合度,可知大分子的分子量。M=mnM大分子的分子量;m链节的分子量;n大分子的聚合度。1)线型聚合物:各链节彼此相连成长链分子的形状,通常它的形状是卷曲的,如聚丙烯等。2)支链型聚合物:在聚合物分子链上带有支链,支链的长短和数量可以不同,甚至支链上还有支链,如高压聚乙烯等。凡是具有线型结构或轻度支链型结构的聚合物,受热后逐渐变软而熔融,冷却后硬固,再次加热又可熔融软化,这类聚合物称为热塑性聚合物,例如常用的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。3)体型聚合物:它是由线型或支链型混合物间以化学键交联而成的,它具有空间网状结构。凡具有体型结构,在一定温度下能变成粘流态,经过一定时间加热成型后,不因再度加热而软化熔融的聚合物,称为热固性聚合物。例如酚醛树脂、环氧树脂等。(四)结晶聚合物及其特点结晶聚合物由“晶区”(分子作有规则紧密排列的区域)和“非晶区”(分子处于无序状态的区域)所组成,晶区所占的质量百分数,称为结晶度。半结晶高聚物分子模型结晶聚合物的特点:1)聚合物结晶是不完全的,故引入了结晶度的概念。2)结晶聚合物没有一个确定的熔点温度,而是在一定的温度范围内熔化,这一范围叫熔程。常取完全熔化时的温度为熔点,而无机低分子晶体的熔点是一个确定的温度值。3)拉伸可以使缠绕的分子或微晶沿受力方向取向,因而有利于聚合物结晶并提高熔点。(五)聚合物分子链的柔顺性定义:由于C-C键的内旋转、振动及其它各种形式的热运动,分子链可以弯折、缠绕、卷曲成不规则的形状,分子两端间的距离可以比分子本身的长度小得多。单键的内旋转频率很高,无规则线团的形态在不断地变化着,在拉伸时分子链被拉而扩展伸长,当外力消除后又卷曲收缩,显得十分柔顺,这种性能叫做聚合物分子链的柔顺性。1、线性非晶态聚合物的物理状态1)玻璃态:在温度较低时,分子热运动能量较小,不足以克服分子间的相互作用力,因此整个分子链的活动基本停止,就连链段的内旋转运动也处于被冻结状态,这种状态所表现的力学性质和小分子的玻璃差不多,故称为玻璃态。玻璃态与高弹态之间的转变,称为玻璃化转变,对应的转变温度为玻璃化转变温度,简称玻璃化温度,用Tg表示(见图)。玻璃化温度是塑料使用的最高温度。当温度进一步降低,达到一定的温度Tx时,在外力作用下,大分子链断裂,这个温度称为脆点。它是塑料制品使用的最低温度。1、线性非晶态聚合物的物理状态2)高弹态:当温度高于玻璃化温度时,聚合物的链段可以比较自由地旋转,把链的一部分卷曲起来或伸展开来,这种状态为高弹态。聚合物在高弹态时,受到拉伸力时,分子链可从卷曲状态变到伸展状态,因而表现在宏观上可以发生很大的形变。一旦除去外力,分子链又通过单键的内旋转和链段运动回复到原来的卷曲状态,在宏观上表现为弹性回缩。这种所需外力小,而形变量却大得多的力学性质称为高弹性。1、线性非晶态聚合物的物理状态3)粘流态:当温度升高到粘流温度Tf时,整个分子能够移动,这时的状态称为粘流态。这时聚合物在外力作用下便发生粘性流动,它是整个分子链互相滑动的宏观表现。这种流动同低分子液体流动相类似,是不可逆的形变,外力除去后,变形不能自发恢复。对于塑料的成型过程和热熔型粘合剂的涂布几乎都需要达到粘流态。2结晶性聚合物的物理状态一般结晶度高的聚合物,大分子链受晶格能的束缚,链段难于自由运动,只能处于玻璃态,如图所示,结晶性聚合物在玻璃化温度Tg以上时,仍不能转化高弹态,只有“硬”、“软”玻璃态之分,这便扩大了塑料的使用范围。当温度升到熔点温度Tm附近或更高时,大分子热运动突破晶格结构的限制,便软化熔融为粘流态。这种情况下,熔点温度也就是粘流温度:Tm=Tf。如果结晶性聚合物的分子量极大,到达熔点时,先转变为无定形的高弹态,只有温度再上升时,才转变为粘流态。三高分子材料的分类和命名(一)分类1、按热性能分类:塑料可以分为热塑性塑料和热固性塑料两类。(一)分类1、按热性能分类:热塑性塑料是线性和支链型聚合物。塑料加工时,原料受热后逐渐变软而熔融,借助压力的作用可制成一定形状的制品。塑料受热熔融,冷却后凝固,再次加热又可软化熔融重新制成产品。材料的化学结构基本上不起变化,这一类塑料称之为热塑性塑料。常用的热塑性塑料有:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等等。热固性塑料是在一定温度下能变成粘流状态,但是经过一定时间加热塑制成型后,不因再度加热而软化熔融。这是因为在成型过程中聚合物分子之间发生了化学反应,形成了交联网状结构,使之成为不溶不熔的固态,所以只能塑制一次,这类塑料称为热固性塑料。常用的热固性塑料有:酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂等等。三高分子材料的分类和命名2、按用途分类:按用途不同,塑料可以分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。(二)高分子材料的命名1、化学名称实际上,最常采用的是通俗命名法。根据原始材料(单体)的名称,按照下述简单的规则来命名:单体名称聚合物名称X聚XXY聚(XY)例如:乙烯聚乙烯氯乙烯聚氯乙烯共聚物:单体名称:X、Y;聚合物名称:X—Y共聚物。例如:丙烯腈与苯乙烯共聚,称之为丙烯腈-苯乙烯共聚物。2、商品名称或习惯名称:商品名称或习惯名称是人们对名称很长,很难记的聚合物的另一种简单叫法。例如:“涤纶”就是“聚对苯二甲酸乙二醇酯”的商品名称。3、缩写符号:大多数重要的聚合物材料化学名称采用标准缩写符号,给人们带来很多方便和好处,因而受到普遍欢迎。如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)。

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