【正文】 1 第二篇 塑料包裝材料與制品 第一章 概 述 第一節(jié) 塑料包裝的特點(diǎn)及其產(chǎn)品 2 塑料 塑料 是以聚合物為基礎(chǔ)，加入某些 助劑和填料，經(jīng)一系列加工而 制成的，具有可 塑 性的高分子 材 料 的簡稱。塑料是高分子材 料中的一種。 3 一 塑料的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 質(zhì)輕，力學(xué)性能好，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度； 適宜的阻隔性與滲透性：防水，防潮性； 化學(xué)穩(wěn)定性較好，具有良好的耐腐蝕性； 光學(xué)性能優(yōu)良，透明性好； 良好的加工性能和裝飾性，便于成型，加工。 缺點(diǎn) ： 硬度強(qiáng)度、耐寒耐熱差、易老化、存在一定的衛(wèi)生性。 4 二 塑料在包裝方面的主要應(yīng)用 1 薄膜 塑料袋 收縮薄膜 保鮮膜 泡罩包裝 撕裂袋 手提袋 手提袋 背心袋 平口袋 骨袋 粘骨袋 自封袋 膠粘袋 5 二 塑料在包裝方面的主要應(yīng)用 1 薄膜 PE PP PVC PVC PP 6 二 塑料在包裝方面的主要應(yīng)用 2 容器 PVC （化工產(chǎn)品） 1）瓶 桶 罐和軟管 高密乙烯（奶瓶） PP （桶） PET （飲料瓶） PC （奶瓶） 2）杯 盒 盤和箱 淺杯 盒 盤 鈣塑箱 周轉(zhuǎn)箱 7 二 塑料在包裝方面的主要應(yīng)用 3 緩沖包裝材料 發(fā)泡聚苯乙烯 (EPS) 發(fā)泡聚丙烯 (EPP) 發(fā)泡聚乙烯 (EPE) = 珍珠棉 發(fā)泡聚苯乙烯聚乙烯混合體 (EPO) EPP EPS EPE 8 二 塑料在包裝方面的主要應(yīng)用 4 密封材料 9 二 塑料在包裝方面的主要應(yīng)用 5 帶狀材料 —— 捆扎帶（繩）、打包帶 10 11 打包帶主要類型 PP打包帶、塑鋼打包帶（ PET打包帶）和尼龍打包帶 塑鋼打包帶：在塑料打包帶中具有高的強(qiáng)度和持續(xù)張力。 聚丙烯打包帶：是 最便宜 的捆扎材料，它一般用于較輕型物品的捆扎。具有高的伸長率和回復(fù)率，但持續(xù)張力方面不如其他塑料打包帶。 尼龍打包帶：具有高的持續(xù)的張力，一般用于重型物品捆扎，其伸長率和回復(fù)率比聚酯或聚丙烯打包帶的大，是最貴的塑料打包帶。 12 一 高分子材料的合成 聚合物 ：由成千上萬個原子以共價鍵相互連接而成的大分子材料 。 分子量一般在 104～ 106之間 。 也稱為高聚物 、 高分子化合物 。 單體 ：通過化學(xué)聚合反應(yīng)而形成大分子化合物的低分子化合物，是高聚物的 結(jié)構(gòu)單元 。 1 幾個概念： 13 鏈節(jié)： 聚合物的分子鏈都是由相同的結(jié)構(gòu)單元重復(fù)排列而成 ， 這種最簡單的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元叫作鏈節(jié) （ chains） 。 聚合度： 大分子鏈中 最簡單重復(fù)結(jié)構(gòu)單元 的數(shù)目（鏈節(jié)數(shù)）叫作聚合度，用 n表示。 14 C H 2 C H 2nC lC H 2 C H 2C ln聚 合 度 ＝ 簡 單 重 復(fù) 單 元 的 個 數(shù)結(jié) 構(gòu) 單 元 ＝ 簡 單 重 復(fù) 結(jié) 構(gòu) 單 元 ＝ 單 體 單 元單體 聚合物 15 小結(jié) : H O R O H H O O C R 39。 C O O H+ O R O C R 39。 Cn結(jié) 構(gòu) 單 元 結(jié) 構(gòu) 單 元重 復(fù) 結(jié) 構(gòu) 單 元 （ 鏈 節(jié) ）聚 合 度m mOO單 體 結(jié) 構(gòu) 單 元簡 單 重 復(fù) 結(jié) 構(gòu) 單 元鏈 節(jié) 鏈 段 高 分 子 鏈獨(dú) 立 運(yùn) 動 的 最 小 單 元高 聚 物16 平均分子量： 鏈節(jié)分子量 聚合度 多分散性： 聚合物實(shí)質(zhì)上是化學(xué)組成相同而分 子量大小不同的同系物的混合物 ， 這種 分子量 的多樣性 稱之為聚合物的多分散性 。 因此 ， 其分子量和聚合度都是 平均值 。 17 1）反應(yīng)的單體 聚合反應(yīng)的單體 可概括為三大類： （ 1）含兩個（或以上）末端 官能團(tuán) 的單體，如： 羥基酸： HOZCOOH 氨基酸： H2NZCOOH 二元 胺： H2NZNH2 二元羧酸： HOOCZCOOH 二元醇： HOZOH等 聚合反應(yīng)：通過單體功能基之間的反應(yīng)進(jìn)行，為逐步聚合反應(yīng) 。 2 聚合反應(yīng)類型 18 （ 2） 含多重鍵的單體，如： C=C 雙鍵：乙烯、丙烯、苯乙烯等 C≡C三鍵：乙炔等 聚合反應(yīng)：多通過單體中重鍵加成反應(yīng)進(jìn)行。 （ 3）雜環(huán)單體，如： 聚合反應(yīng)：開環(huán)聚合 反應(yīng)的單體 19 2） 聚合物反應(yīng)類型 聚合物合成反應(yīng)的分類 按聚合時有無低分子副產(chǎn)物生成，可將聚合反應(yīng)分為縮合聚合（ 縮聚 ）反應(yīng)和加成聚合（ 加聚 ）反應(yīng)。 按聚合反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行分類，則可分成 連鎖聚合 反應(yīng)和 逐步聚合 反應(yīng)兩大類。 反應(yīng)的類型 20 聚合反應(yīng)的分類 按反應(yīng)過程中有無小分子生成分類 按聚合機(jī)理 分類 加聚反應(yīng) 縮聚反應(yīng) 逐步聚合 連鎖聚合 自由基聚合 陽離子聚合 陰離子聚合 配位離子聚合 自由基聚合 陽離子聚合 陰離子聚合 配位離子聚合 反應(yīng)的分類 21 一、加聚反應(yīng) （ Addition Polymerization） 由一種或多種單體通過加成反應(yīng)，相互結(jié)合為高分子化合物，在此反應(yīng)中，沒有產(chǎn)生其它副產(chǎn)品的反應(yīng)，叫 加聚反應(yīng) 。如乙烯類單體聚合形成乙烯類聚合物。 22 加聚反應(yīng)的類型 H2C C HXRRRR RR XR MR H2C C HXR H2C C HXR H2C C HXR H2C C HXR H2C C HXR H2C CX自由基聚合陽離子聚合陰離子聚合23 取代基 (X)與反應(yīng)類型的關(guān)系 X取代基 24 聚合反應(yīng) 自由基聚合 離子聚合 陽離子聚合 陰離子聚合 聚合單體 弱吸電子基的烯類共軛單體 推電子取代基的烯類共軛單體，易極化為負(fù)電性 吸電子取代基的烯類共軛單體，易極化為正電性 引發(fā)劑 過氧化物，偶氮化物 Lewis酸，質(zhì)子酸， 陽離子 生成物 —— 親電試劑 堿金屬，有機(jī)金屬化合物， 陰離子生成物 —— 親核試劑 活性中心 自由基 C 碳陽離子 C+ 碳陰離子 C 阻聚劑 生成穩(wěn)定自由基和穩(wěn)定化合物的試劑：對苯二酚， DPPH 親核試劑：水，醇，酸，酯，胺類 供給質(zhì)子的試劑：水，醇，酸等活潑氫物質(zhì)及 CO2，氧等 聚合機(jī)理 雙基終止，特征為慢引發(fā)、快增長、有終止。 不能雙基終止。特征為快引發(fā)、快增長、易轉(zhuǎn)移、難終止。通過向單體、溶劑等鏈轉(zhuǎn)移終止。 不能雙基終止。特征為快引發(fā)、慢增長、無終止。需加入其他試劑使之終止。 聚合溫度 一般 50— 80℃ 0℃ 以下 0℃ 以下或室溫 水、溶劑影響 可用水作溶劑，溶劑對聚合反應(yīng)影響小 水會終止離子聚合。離子聚合中，溶劑的極性和溶劑化能力，對引發(fā)和增長活性中心的形態(tài)有極大影響。 聚合方法 本體，溶液，懸浮，乳液 本體，溶液 自由基聚合和離子聚合的區(qū)別 25 反應(yīng)特點(diǎn) 自由基聚合 ：慢引發(fā)、快增長、有終止 陽離子聚合 ：快引發(fā)、快增長、易轉(zhuǎn)移、難終止。 陰離子聚合 ：快引發(fā)、慢增長、無終止。 26 反應(yīng)類型的初步判斷： 根據(jù)對各種阻聚劑的行為可鑒別體系的反應(yīng)類型。 27 3) 配 位 聚 合 什么是 配位聚合 ？ 是指烯類單體的碳－碳雙鍵首先在過渡金屬引發(fā)劑活性中心上進(jìn)行配位 、 活化 ， 隨后單體分子相繼插入過渡金屬－碳鍵中進(jìn)行鏈增長的過程 。 1953年， Ziegler發(fā)現(xiàn)了乙烯低壓聚合引發(fā)劑 1954年 Natta發(fā)現(xiàn)了丙烯聚合引發(fā)劑 28 鏈增長反應(yīng)可表示如下 M tC H C H 2C H C H 2R +δ δ166。 196。 166。 196。166。 196。M tC H C H 2 +C H C H 2Rδ δC H C H 2 C H C H 2δM t+δR R過渡金屬 空位 環(huán)狀過渡狀態(tài) 鏈增長過程的 本質(zhì) 是單體對增長鏈端絡(luò)合物的插入反應(yīng) 29 單體首先在過渡金屬上配位形成 ?絡(luò)合物 配位聚合屬于 配位陰離子聚合 ?烯烴的聚合速率隨雙鍵上烷基的增大而降低 CH2=CH2 CH2=CH－ CH3 CH2=CH－ CH2－ CH3 配位聚合的特點(diǎn) δδRC H C H 2+C H C H 2 M t166。 196。166。 196。 166。 196。δ δ +30 ZIEGLERNATTA (ZN)引發(fā)劑 ZN引發(fā)劑的組分 ——主引發(fā)劑 為周期表中 Ⅳ ～ Ⅷ 過渡金屬鹵化合物，例如： TiCl3的活性較高 ,主要用于 烯烴 的聚合 MoCl WCl6專用于 環(huán)烯烴 的開環(huán)聚合 CoCl2主要用于 二烯烴 的聚合 31 32 Ⅰ ～ Ⅲ 主族的金屬有機(jī)化合物 (半徑小 ) 主要有： RLi、 BeR2 、 R2Mg、 AlR3 ?有機(jī)鋁化合物應(yīng)用最多： Al Rn X3－ n （ X = F、 Cl、 Br、 I） 從制備方便 、 價格和聚合物質(zhì)量考慮 ， 多選用 AlEt2Cl ZN引發(fā)劑的組分 ——共引發(fā)劑 33 34 使用 ZN引發(fā)劑注意的問題 主引劑是鹵化鈦，性質(zhì)非常活潑，在空氣中吸濕后發(fā)煙、自燃，并可發(fā)生水解、醇解反應(yīng) 共引發(fā)劑烷基鋁，性質(zhì)也極活潑，易水解，接觸空氣中氧和潮氣迅速氧化、甚至燃燒、爆炸 所以 在保持和轉(zhuǎn)移操作中必須在無氧干燥的 N2中進(jìn)行 在生產(chǎn)過程中，原料和設(shè)備要求除盡雜質(zhì)，尤其是氧和水分聚合完畢，工業(yè)上常用醇解法除去殘留引發(fā)劑 35 加聚反應(yīng)的特征是： ? 加聚反應(yīng)往往是 烯類單體 加成的聚合反應(yīng) ，多是碳鏈聚合物； ? 加聚物的元素組成與其單體相同，僅電子結(jié)構(gòu)有所改變； ? 加聚物分子量是單體分子量的整數(shù)倍。 加聚反應(yīng)的特征小結(jié) 36 二、共聚合反應(yīng) 在聚合反應(yīng)中若是一種單體的聚合，這種反應(yīng)稱為均聚反應(yīng)，得到的產(chǎn)物稱為 均聚物 。 如果存在兩種或兩種以上單體一起進(jìn)行聚合，得到含有二種或二種以上單體鏈節(jié)的共同聚合物，這種合成共同聚合物的反應(yīng)稱為 共聚合反應(yīng) 。 37 共聚物 （ copolymer） 如果高分子由兩種以上的單體組成，則高分子鏈的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜 將有 序列分布 問題 38 無規(guī)共聚 （ random copolymer） 兩種高分子無規(guī)則地平行聯(lián)結(jié) ABAABABBAAABABBAAA 由于兩種高分子平行無規(guī)則地排列改變了結(jié)構(gòu)單元的相互作用，也改變了分子間的相互作用，因此在溶液性質(zhì)、結(jié)晶性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)方面和均聚物有明顯不同。 39 例 1： PE， PP是塑料，但 乙烯與丙烯無規(guī)共聚的產(chǎn)物為橡膠。 例 2： PTFE（聚四氟乙烯）是塑料，不能熔融加工，但四氟乙烯與六氟丙烯共聚物是熱塑性的塑料。 40 交替共聚 （ alternating copolymer ） ABABABAB 共聚物往往可改善高聚物某種使用性能 PMMA分子中的酯基有極性，使分子與分子間的作用力比 PS大，所以流動性差，不易注塑成型。 MMA+S共聚，改善高溫流動性，可注塑成型。 S+AN 沖擊，耐熱，耐化學(xué)腐蝕都有提高，可作耐油的機(jī)械零件。 41 嵌段共聚 （ block copolymer ） AAAAAABBBBBAAABBBBAAAAA