【正文】 四、高分子材料的柔順性 包 裝 材料 學(xué) 1． 高分子鏈節(jié)的柔順性 由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子在空間的不同形態(tài)稱為 構(gòu)象 。 2． 影響柔順性的因素 （ l） 主族性質(zhì) ① 分子鏈越長(zhǎng) ， 柔順性越好 。 ③ 當(dāng)主鏈中含有孤立雙鍵 ， 這種分子鏈的柔順性比不含雙鍵時(shí)更好 。 高分子化合物本身的結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件等因素造成高分子的交聯(lián)和高分子的裂解 ， 是引起老化的主要原因 。 (2)老化以大分子的 裂解為主 時(shí)： 表現(xiàn)為失去剛性 、 變軟發(fā)粘 、 出現(xiàn)蠕變等 。 第三節(jié) 高分子材料的分類和命名 包 裝 材料 學(xué) 一 、 高分子材料的分類 1． 熱塑性高分子材料 熱塑性高分子材料本身多為長(zhǎng)鏈大分子 ， 線型或支鏈型聚合物 。 熱塑性塑料就是能反復(fù)進(jìn)行上述過(guò)程的塑料 。 但一經(jīng)加熱 ， 材料首先軟化 ， 呈現(xiàn)出流動(dòng)性 ，隨即發(fā)生 縮聚反應(yīng) ， 脫出小分子物質(zhì)并生成中間縮聚物 ，進(jìn)而該中間縮聚物分子間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng) ， 生成具三維交聯(lián)的體型結(jié)構(gòu)高分子化合物 ， 最終固化成為不熔 、 不溶的高分子材料 。 二、高分子材料的命名 包 裝 材料 學(xué) 蛋白 、 淀粉 等 “ 聚 ” 字 例如 聚乙烯 等 “ 樹脂 ” 或 “ 橡膠 ” 二字 酚醛樹脂 、 順丁橡膠 等 如 有機(jī)玻璃 （ 聚甲基丙烯酸甲酯 ） 如 ABS等 。 使用較多的三種命名法 ， 即 習(xí)慣命名法 、 工業(yè)命名法 和IUPAC命名法 。 2． 塑料在包裝材料方面的主要應(yīng)用有哪些 ？ 3． 區(qū)別下列概念：?jiǎn)误w與重復(fù)結(jié)構(gòu)單元；加聚反應(yīng)與縮聚反應(yīng)；熱塑性塑料與熱固性塑料；聚合度與分子量 。 第二章 塑料包裝材料常用樹脂和助劑 包 裝 材料 學(xué) 塑料 : 塑料是 在高分子材料的基礎(chǔ)上加上各類助劑 、 并具有可塑性質(zhì) 的材料 ， 它由 樹脂和化學(xué)助劑 兩種主要成分組成 。 樹脂不僅決定了塑料的類型 （ 熱塑性或熱固性 ） ，而且影響著塑料的主要性質(zhì) 。 概述 包 裝 材料 學(xué) 開發(fā)新的塑料制品 ， 在某種意義上講 ， 重要的一環(huán)是選擇樹脂和助劑 ， 即所謂 配方 。 由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ， 對(duì)新材料的需要 ，又出現(xiàn)了一些力學(xué)性能優(yōu)良 、 并且有較廣使用溫度范圍的新型材料 ， 如 聚碳酸酯 、 聚甲醛 、 聚四氟乙烯 等 。 聚乙烯是乙烯通過(guò)加成反應(yīng)得到的一組聚合體的總和 。 主要性質(zhì)如下： ① 分子結(jié)構(gòu)為線型或支鏈型結(jié)構(gòu) ， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單規(guī)整 、 對(duì)稱性好 、 易于結(jié)晶 ， 材料柔軟性好 ， 不易脆化 。 常溫下不溶于任何一種已知的溶劑 。 ④ 阻濕性好 ， 但具有一定的透氣性 。 ⑥ 由于聚乙烯分子無(wú)極性 ， 極性油墨等對(duì)其附著力較差 ， 導(dǎo)致適印性不好 ， 故在印刷前應(yīng)進(jìn)行表面處理 。 低密度聚乙烯 具有優(yōu)秀的阻濕性 ， 同時(shí)對(duì)氧氣 、 二氧化碳?xì)怏w及有機(jī)蒸氣也有 較高的阻隔性能 。 低密度聚乙烯的最大產(chǎn)品是 薄膜 。 （ HDPE） 包 裝 材料 學(xué) （ HDPE） 含支鏈少 ， 結(jié)晶度高達(dá) 90％ ， 有些品種 使用溫度可達(dá) 120度 ，耐寒性能良好 。 用途： 多用來(lái)制造 食品包裝用瓶 、 罐 、 桶等中空容器 ， 也可制成薄膜或復(fù)合膜 。 與低密度聚乙烯和高密度聚乙烯相比 ， 線型低密度聚乙烯有 最好的熱封性 。 聚丙烯是以丙烯單體進(jìn)行聚合的熱塑性聚合物 。 種類： 通常有 均聚聚丙烯 和 無(wú)規(guī)共聚聚丙烯 兩類 。 用途： 聚丙烯樹脂常用于制造 薄膜 和 硬的容器 。 等規(guī)聚丙烯是在 Ziegler－ Natta催化劑的作用下 ， 通過(guò)控制溫度及壓力來(lái)聚合的 高結(jié)晶材料 ， 是最常用的聚丙烯形式 。 均聚聚丙烯的應(yīng)用 包 裝 材料 學(xué) （ 1） 聚丙烯薄膜可以 包裝食品 ； （ 2） 應(yīng)用于 復(fù)合薄膜 的制造； （ 3） 高挺度與易拉性能非常 適合纏繞及拉伸應(yīng)用 ； （ 4） 可用來(lái) 制造瓶 、 罐及各種形式的中空容器 。（ 6） 很好的耐熱性則可以用于制成 耐熱的微波食品容器 以及 耐蒸煮容器 。 均聚聚丙烯有 極好的流變性 和 很好的加工性能 。 無(wú)規(guī)共聚聚丙烯比均聚聚丙烯 輕 ， 具有 更好的耐低溫沖擊強(qiáng)度 ；對(duì)酸 、 堿 、 醇及低沸點(diǎn)的碳?xì)浠衔镉?很好的耐化學(xué)性 。 它的防濕性能也好 ， 在包裝中的其它應(yīng)用有 醫(yī)藥 、 食品及服裝的包裝 ； 7％ 的乙烯共聚物用于作 熱封層 。 聚苯乙烯大分子主鏈上帶有體積較大的苯環(huán)側(cè)基 ， 使得大分子的內(nèi)旋受阻 ， 故柔順性差 ， 且不易結(jié)晶 ， 屬線型無(wú)定型聚合物 。 聚苯乙烯 （ Polystyrene， PS） 包 裝 材料 學(xué) ? 聚苯乙烯的品種： 1． 通用聚苯乙烯 (GPPS) 2． 增強(qiáng)聚苯乙烯 (HIPS) 3． 發(fā)泡聚苯乙烯 （ EPS） 1．通用聚苯乙烯 (GPPS) 包 裝 材料 學(xué) ?通用聚苯乙烯 (GPPS) 特性： 具有優(yōu)良的光學(xué)性能 。 通用聚苯乙烯具有三個(gè)優(yōu)良特性：耐熱溫度高 、 高流動(dòng)性 （ 易吹塑 ）和幾乎不含添加劑 ， 用途： 常被用來(lái)做 發(fā)泡塑料和熱塑成型原料 ， 用于注塑透明商品盒 、 高品質(zhì)化妝用品器皿 和 光盤包裝 、 透明的食品盒 、 果盤 、 小餐具 等 。它的 典型應(yīng)用是醫(yī)用器皿 、 餐具和熱塑成型的共擠片材 。 2．增強(qiáng)聚苯乙烯 (HIPS) 包 裝 材料 學(xué) ? 增強(qiáng)聚苯乙烯 (HIPS) 特性： 增強(qiáng)聚苯乙烯 包含了能加強(qiáng)和改善阻隔性能的橡膠 ， 不透明 ， 易熱塑成型 ， 增強(qiáng)聚苯乙烯的 缺陷在于低溫阻隔性差 、 高氧氣透過(guò)率 、 易發(fā)生紫外光 （ UV） 變質(zhì)和耐油性 、耐化學(xué)性差 ， 容器對(duì)食品的保香性能差 。 PS封口膜 包 裝 材料 學(xué) 3．發(fā)泡聚苯乙烯 （ EPS） 包 裝 材料 學(xué) ?發(fā)泡聚苯乙烯 （ EPS） 特性： 發(fā)泡聚苯乙烯是一些特殊的發(fā)泡結(jié)晶聚苯乙烯珠粒 . 用途： 主要應(yīng)用于 各類電器的緩沖包裝 、 食品包裝 以及 鮮魚的活體包裝箱 等 。 發(fā)泡聚苯乙烯 包 裝 材料 學(xué) 聚苯乙烯薄膜 包 裝 材料 學(xué) ?聚苯乙烯薄膜 聚苯乙烯薄膜經(jīng)拉伸處理后 ， 耐沖擊強(qiáng)度差的缺點(diǎn)得到改善 ， 可 制成熱收縮薄膜 ， 用于 食品的收縮包裝 。 用途： 非常 適于食品包裝后的低溫儲(chǔ)存 ， 也 適合于包裝蔬菜等需要呼吸的生鮮食品 。 特性： 丙烯 腈 苯乙烯共聚物外觀為無(wú)色或微黃色非晶態(tài)透明物質(zhì) ，與聚苯乙烯樹脂相比 ， 具有 更高的耐沖擊強(qiáng)度 、 剛性 ， 更好的耐應(yīng)力開裂性能 ， 高透明性 和 表面硬度 ， 耐熱性也得到提高 ， 可在 80℃ － 100℃ 長(zhǎng)期使用 。 應(yīng)用： 在包裝中可制造 要求透明的杯 、 盤 、 盒等餐具 以及包裝容器等 比聚苯乙烯產(chǎn)品要求更高的各種制品 。 聚氯乙烯的主要特性如下： ① 性能可調(diào) ② 化學(xué)穩(wěn)定性好 ③ 耐熱性較差 ④ 阻氣 、 阻油性好 ， 阻濕性稍差 。 ⑥ 與油墨的親和性好 ， 與極性油墨結(jié)合牢固 ， 另外熱封性也較好 。 聚氯乙烯應(yīng)用 包 裝 材料 學(xué) 應(yīng)用： 懸浮法聚氯乙烯樹脂是制造聚氯乙烯塑料的主要原料 ， 可加工成硬質(zhì)或軟質(zhì)聚氯乙烯制品 。 聚氯乙烯薄膜可以用于食品包裝 ， 特別是 紅色新鮮的肉類 。 PVC也用來(lái)包裝 新鮮的水果和蔬菜 ， 制作用于 牛奶 、 乳制品 、 食用油的包裝瓶 、 用于 魚類和魚類產(chǎn)品的泡罩包裝 。 六、聚偏氯乙烯共聚物 （ PVDC） 包 裝 材料 學(xué) ?聚偏氯乙烯共聚物 （ Polyvinyl Chloride， PVDC） 聚偏氯乙烯是偏氯乙烯的均聚物 ， 目前包裝中應(yīng)用的商品名為薩冉 （ Saran） 的樹脂是偏氯乙烯和氯乙烯的共聚物 。 特性： 與聚氯乙烯樹脂相比 ， 聚偏氯乙烯樹脂的 軟化點(diǎn)較低 ， 熱穩(wěn)定性較差 ， 但制品的 透明性 、 印刷性 、 耐化學(xué)性更好 ， 相對(duì)密度大 ， 突出的特點(diǎn) 是具備像 EVOH（ 乙烯 乙烯醇共聚物 ）一樣的 化學(xué)阻隔性能 和 極低的透水和透氧性能 ；薄膜制品收縮率大 ， 制品 比聚氯乙烯更堅(jiān)韌 、 沖擊強(qiáng)度更高 。 主要用于制造 薄膜和熱收縮薄膜 ， 包裝肉類 或其它 食品 、 藥品 等 。 （ 2） 還可與其它薄膜復(fù)合 制成復(fù)合薄膜包裝食品 。 七、聚酰胺（ Polyamide， PA） 包 裝 材料 學(xué) ?聚酰胺 （ Polyamide， PA） 聚酰胺的商品名叫尼龍 （ Nylon） ， 是分子主鏈上含有酰胺基團(tuán)的線型結(jié)晶聚合物 ， 它是由內(nèi)酰胺或由二元胺與二元酸縮聚而成 。 特性： 通常情況下 ， 具有 透明性 、 熱成型 、 高強(qiáng)度 及在較寬的溫度范圍內(nèi)保持 很高的挺度 的能力 。 ① 力學(xué)性能優(yōu)異 ， 表面硬度大 ， 耐磨且有自潤(rùn)滑性和較高的沖擊韌性；② 耐低溫性能好 ， 又具有一定的耐熱性； ③ 吸水性大 ， 環(huán)境濕度的變化易影響尼龍制品的尺寸穩(wěn)定性和阻隔性能； ④ 有較好的阻氣性 ， 但阻濕性差； ⑤ 無(wú)毒 、 無(wú)臭 、 耐候性好而染色性差； ⑥ 化學(xué)穩(wěn)定性好 ， 耐溶劑 、油類及稀酸等 。 （ 1） 尼龍通過(guò)吹塑加工 ， 可以用來(lái) 生產(chǎn)工業(yè)容器 、 燃料罐和油罐 。 （ 3） 在大多數(shù)包裝應(yīng)用中 ， 尼龍一般 與其它薄膜復(fù)合 成多層結(jié)構(gòu) ， 其它樹脂主要提供熱封性能和阻水性能 ， 如 LDPE。 聚偏氯乙烯涂布的尼龍具有更好的阻水 、 阻氧和阻油性能 ， 雙向拉伸的尼龍?jiān)谀退毫研?、 機(jī)器加工性和阻隔性能方面都有優(yōu)良的表現(xiàn) 。 聚酯 (PET)應(yīng)用 包 裝 材料 學(xué) 1． 纖維 世界上約 l／ 2的合成纖維是用 PET制造的 。 PET薄膜用于 醫(yī)療用器具 、 精密儀器 、 電器元件的高檔包裝材料和錄音帶 、 錄像帶 、 電影膠片 、 計(jì)算機(jī)軟磁盤及感光膠片等的基材 ， 還可以 制成拉伸薄膜 用于各類產(chǎn)品的包裝 ，以及經(jīng)過(guò)鍍鋁或涂覆 PVDC再與其它薄膜復(fù)合 ， 制成 復(fù)合薄膜 。 （ 2） 結(jié)晶的 PET樹脂是目前較好的 耐熱包裝材料 ， 適用于 冷凍食品及微波處理的食品容器 ， 以及 熱灌裝食品的包裝 。 熱灌裝溫度可達(dá) 102 ℃ 可用于啤酒的包裝 。 特性： ① 優(yōu)越的耐高溫性能及在高溫下的高強(qiáng)度 ， 且耐低溫性能也很好 ， 脆化溫度低于 100℃ ， 可在 130 ℃ 下長(zhǎng)期使用 。 ② 聚碳酸酯耐稀酸 ， 耐脂肪烴 、 醇 、 油脂和洗滌劑 ， 溶于鹵代烴 ， 易與堿作用 。 ④ 無(wú)毒 、 無(wú)味 、 無(wú)臭具有透明性 。 ⑤ 耐候性較好 ， 對(duì)熱 、 輻射 、 空氣 、 臭氧有良好的穩(wěn)定性 ， 制品在戶外暴露一年 ， 性能幾乎不變 。 十一、乙烯 醋酸乙烯酯共聚物 （ E/VAC） 包 裝 材料 學(xué) ?乙烯 醋 酸 乙 烯 酯 共 聚 物 （ Ethylene Vinylacetate Copolymer， E/VAC） 性能與用途： (1)有 良好的粘接性和易加工性 ， E/VAC常用于擠出涂布 ， 作為熱封層與 PET、 OPP擠出復(fù)合 ， 用來(lái) 包裝奶酪和藥品 。 (2)通過(guò)調(diào)節(jié) E/VAC中醋酸乙烯酯的含量來(lái) 制成阻隔性不同的保鮮薄膜 ， 用來(lái) 包裝要求有一定透過(guò)性的蔬菜 、 水果 等 。 主要優(yōu)點(diǎn)： (1)加工熱穩(wěn)定性好 ， 耐低溫性能優(yōu)良 ， 脆折溫度可低至 100 ℃ ， 優(yōu)良的耐彎曲開裂性 及 耐環(huán)境應(yīng)力開裂性 ， 而且 彈性較大 ， 這是 PE所不及的 。 用途 : 可以作為包材中的 粘接層 ， 也可以薄膜或容器的形式用于食品軟包裝 、 快餐食品 、 藥品包裝 ， 擠出薄膜可用于 無(wú)菌紙盒包裝 、 復(fù)合罐 、 牙膏管和食品包裝 。 特性： ① 機(jī)械性能好 ， 抗拉伸強(qiáng)度達(dá) MPa， 斷裂伸長(zhǎng)率取決于含濕量 ， 平均可達(dá) 450％ ， 耐折 、 耐磨 。 ③ 阻氣性和阻香性極好 ， 因分子內(nèi)含有羥基 ， 具有較大的吸水性 ， 故阻濕性差 ， 且隨著吸濕量的增加 ， 其阻氣性能急劇下降 ， 因此常與高阻濕性薄膜復(fù)合 ， 用作高阻隔性食品包裝材料 。 ⑤ 透明度達(dá) 60％ － 66％ ， 光澤度達(dá) ％ 。 聚乙烯醇具有特別高的氣體阻隔性能 ， 但它吸濕性大 ， 有的品種還溶于水并難以加工 。 特性 : 最突出的特性就是能提供對(duì) O CO2或 N2等氣體的高阻隔性能 ， 使其在包裝中能充分提高保香和保質(zhì)作用 。 應(yīng)用： 油性食品 、 食用油 等 要求高阻隔性能的食品包裝材料 。 它雖為交聯(lián)合物 ， 實(shí)際上是一種熱塑性聚合物 。 ③ 耐溶劑性好 ， 耐一般無(wú)機(jī)酸 、 堿和油脂；不耐強(qiáng)酸及某些氧化劑和有機(jī)酸 。 ④ 阻氣性比 PE好 ， 但阻濕性低于 PE， 易吸水； 阻油性好 ， 鈉型離子交聯(lián)聚合物的阻