1、軟包裝材料,塑料概述,塑料包裝的特點(diǎn)及其產(chǎn)品 高聚物的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 高分子材料的分類和命名,塑料包裝的特點(diǎn)及產(chǎn)品,塑料的特點(diǎn) 塑料在包裝方面的主要應(yīng)用,塑料的特點(diǎn),質(zhì)輕、機(jī)械性能好 適宜的阻隔性與滲透性 化學(xué)穩(wěn)定性好 光學(xué)性能優(yōu)良 衛(wèi)生性良好 良好的加工性與裝飾性 缺點(diǎn),塑料在包裝方面的主要應(yīng)用,薄膜 容器 塑料瓶、桶、罐、軟管容器、杯、盒、盤(pán)、箱等 防震緩沖包裝材料 密封材料 帶裝材料,高分子材料基礎(chǔ)知識(shí),高分子材料是以高分子化合物為主要組分的材料。根據(jù)有機(jī)化合物分子量的大小，可將它們分為低分子有機(jī)化合物和高分子有機(jī)化合物兩類。通常，高分子的分子量在5000以上。分子量大是高分子化合物最

2、基本的特性。分子量介于1000至5000之間的物質(zhì)屬于低分子還是高分子，這要由它們的物理機(jī)械性能來(lái)決定。一般說(shuō)來(lái)，高分子化合物具有較好的強(qiáng)度和彈性，而低分子化合物則沒(méi)有。,高分子材料基礎(chǔ)知識(shí),高分子材料的合成 高分子鏈的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 聚積態(tài)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 高分子材料的柔順性 高分子材料的老化與防老化,高分子材料的合成,單體 聚合度 平均分子量 聚合反應(yīng)的類型,單體 聚合度 平均分子量,概念： 高分子化合物的分子量雖然很大，但它的化學(xué)組成一般并不復(fù)雜。它們都是由一種或幾種簡(jiǎn)單的低分子化合物重復(fù)連接而成。高分子化合物又叫高聚物，低分子化合物變?yōu)楦叻肿踊衔锏倪^(guò)程叫聚合，聚合以前的低分子化合物叫單體。如

3、下 nCH2=CH2CH2CH2n 式中n為聚合度，表示特定結(jié)構(gòu)單位的重復(fù)個(gè)數(shù) 要使同一種高分子化合物的各個(gè)分子的聚合度相等是很困難的，因此各個(gè)高分子的分子量也就不同，這樣高分子化合物都是由許多化學(xué)結(jié)構(gòu)組成相同、分子鏈鏈節(jié)數(shù)不等的同系高分子組成的混合物，我們把這稱做高分子分子量的多分散性。,單體 聚合度 平均分子量,高分子化合物的分子量鏈節(jié)分子量聚合度 高分子化合物的分子量是在一定范圍內(nèi)變動(dòng)的，因此其分子量指的是平均分子量 平均分子量的大小及分布情況，對(duì)于高分子化合物的性質(zhì)有很大影響，是高分子化合 物的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。例如，當(dāng)聚乙烯分子量增加時(shí)，它的拉伸強(qiáng)度及剛性增加，但流動(dòng)性下降。而對(duì)同一

4、分子量的聚乙烯，當(dāng)分子量的分布范圍增加時(shí)，它的抗蠕變能力增加，耐低溫脆性及耐應(yīng)力開(kāi)裂性提高，但它的沖擊韌性下降。,聚合反應(yīng)類型,加聚反應(yīng) 縮聚反應(yīng),加聚反應(yīng),加聚反應(yīng) 參加加聚反應(yīng)的單體可以是一種，也可能是兩種或多種。前者稱為均聚，得到的產(chǎn)物是均聚物；后者稱為共聚，生成的是共聚物 共聚種類： 無(wú)規(guī)共聚 AB兩種結(jié)構(gòu)單元無(wú)規(guī)排列； -ABBBBAAABBBBBABAB- 交替共聚 AB兩種結(jié)構(gòu)單元有規(guī)律地鍵接； -ABABABABABABABABAB- 嵌段共聚 AB兩種不同成分的均聚鏈段彼此無(wú)規(guī)鍵接； -AAAABBBBBAAAAAABBBBBBAAAAAABBBBBB- 接枝共聚 在一種高聚

5、物主鏈上鍵接另一種成分的側(cè)鏈。,加聚反應(yīng),特點(diǎn)： a反應(yīng)一旦開(kāi)始，就進(jìn)行得很快，直到形成最 后產(chǎn)物為止，中間不能停留在某階段上，也得不到中間產(chǎn)物。 b鏈節(jié)的化學(xué)組成和單體的化學(xué)組成相同。 c反應(yīng)中沒(méi)有小分子副產(chǎn)物生成。,縮聚反應(yīng),縮聚反應(yīng)是由相同或不同的低分子物質(zhì)聚合，在生成高聚物的同時(shí)常有H2O、NH3、鹵化氫、醇等低分子物質(zhì)的析出。所得到的高聚物，其組成與原料物質(zhì)的組成不同。例如，二元酸和二元醇的酯化作用，得到聚酯。 根據(jù)所用單體的不同，縮聚反應(yīng)可分為均縮聚和共縮聚兩種。,均縮聚,含有兩種或兩種以上官能團(tuán)的一種單體進(jìn)行的縮聚反應(yīng)稱為均縮聚反應(yīng)。例如，氨基酸均縮聚得到聚酰胺。,共縮聚,含有不

6、同官能團(tuán)的兩種(及兩種以上)單體進(jìn)行的縮聚反應(yīng)稱為共縮聚反應(yīng)。例如，己二胺和己二酸經(jīng)共縮聚反應(yīng)生成尼龍66。 縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)如下： a. 縮聚反應(yīng)是由若干個(gè)聚合反應(yīng)構(gòu)成的。因此它是逐步進(jìn)行的，也就是縮聚反應(yīng)可以停留在某階段上，可以得到中間產(chǎn)物。 b. 縮聚產(chǎn)物鏈節(jié)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)不完全相同。 c. 在縮聚過(guò)程中總有小分子副產(chǎn)物析出。 縮聚反應(yīng)有很大的實(shí)用價(jià)值，酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰胺、有機(jī)硅樹(shù)脂以及許多其它塑料等都是用縮聚反應(yīng)合成的。,高分子鏈的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),高分子鏈的組成與形態(tài) 高分子間的作用力,高分子鏈的組成與形態(tài),線型 許多鏈接成一個(gè)長(zhǎng)鏈，分子直徑與長(zhǎng)度比可達(dá)1：10000以上

7、。 特點(diǎn)： 若無(wú)外力拉直，不可能是直線型。通常卷曲成不規(guī)則的現(xiàn)團(tuán)狀 體型 分子鏈和分子鏈之間有許多鏈節(jié)相互交聯(lián)起來(lái)，成為立體結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)： 分子形成按三維空間進(jìn)行。無(wú)彈性和塑性，脆性大，不溶于任何溶劑，分解溫度小于熔化溫度，故也不能熔融 取代基位置的不同 a、 全同立構(gòu) 取代基R全部處于主鏈的一側(cè)。 b、 間同立構(gòu) 取代基R相間地分布在主鏈的二側(cè)。 c、 無(wú)規(guī)立構(gòu) 取代基R在主鏈兩側(cè)作不規(guī)則的分布。 說(shuō)明：一般情況結(jié)構(gòu)越規(guī)整，結(jié)晶度越高。除了透明性，綜合性能就越高,高分子間的作用力,化學(xué)鍵力（不是分子間力） 次價(jià)力 分子間作用力對(duì)聚合物性能的影響,化學(xué)鍵力,高聚物的大分子中各原子是由共價(jià)鍵結(jié)合

8、起來(lái)的，稱之為主價(jià)鍵。分子中兩原子核間的位置決定了主價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)，分子形成能和離解能就是主價(jià)鍵的鍵能。鍵長(zhǎng)和鍵能對(duì)高聚物的性能，特別是熔點(diǎn)、強(qiáng)度有著重要影響 一切物質(zhì)的分子間都存在著相互作用力，雖然分子間力比分子內(nèi)原子間化學(xué)鍵力要小得多，一般只有化學(xué)鍵力的十分之一到百分之一，但是分子間的作用力對(duì)物質(zhì)的性能(熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、氣化熱、熔融熱、溶解度、粘度等)有著很大影響。盡管物質(zhì)分子中正、負(fù)電荷的總值是相等呈中性，但由于正負(fù)電荷的分布中心不一定重合，就有極性、非極性之分。,次價(jià)力,氫鍵 氫鍵是氫原子在分子中與一個(gè)原子A鍵合時(shí)，還能形成與另一個(gè)原子B的附加鍵。氫鍵的產(chǎn)生主要是由于氫與A原子形成共價(jià)鍵時(shí)，共

9、有電子對(duì)向A原子強(qiáng)烈偏離。這樣氫原子幾乎變成一個(gè)半徑很小的帶正電荷的核，因此這個(gè)氫原子還可以和B原子相吸引形成這個(gè)附加鍵，如若A、B均是負(fù)電性很強(qiáng)的原子(如F、N等原子)則能形成極性很強(qiáng)的氫健。 范德華力 包括：色散力、誘導(dǎo)力、靜電力，為分子間或分子內(nèi)非鍵結(jié)合的力。 以上兩種力因?yàn)槭俏锢砦?，統(tǒng)稱次價(jià)力，較化學(xué)建力小很多，但對(duì)高分子化合物的影響非常大。,分子間作用力對(duì)聚合物性能的影響,極性較小的碳?xì)浠衔?，由于分子間力小(聚乙烯、聚異戊二烯等)有良好柔性。 如果在分子鏈上沒(méi)有大的側(cè)基，運(yùn)動(dòng)就比較自由，顯示出較好的彈性。 帶有極性基團(tuán)則分子間力大，如果又有大的側(cè)基，影響了鏈的運(yùn)動(dòng)，因此就具有一定

10、的硬度和強(qiáng)度。 如果帶有強(qiáng)極性基團(tuán)則分子間力更大(如氫鍵)，再加上分子結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，就使這樣的聚合物具有很高的強(qiáng)度和其它力學(xué)性能,聚積態(tài)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),高聚物在組成與結(jié)構(gòu)上都與低分子化合物有很大差異，所以它具有許多與低分子化合物不同的特殊性質(zhì)。這些性質(zhì)與高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。根據(jù)分子排列是否有序： 結(jié)晶聚合物的結(jié)構(gòu) 無(wú)定形聚合物的結(jié)構(gòu) 聚合物的取向態(tài)結(jié)構(gòu),結(jié)晶聚合物的結(jié)構(gòu),高聚物的結(jié)晶作用，只發(fā)生在線型高聚物或支鏈型高聚物和含交聯(lián)鍵不多的網(wǎng)狀高聚物內(nèi)。結(jié)晶聚合物由“晶區(qū)”(分子作有規(guī)則緊密排列的區(qū)域)和“非晶區(qū)”(分子處于無(wú)序狀態(tài)的區(qū)域)所組成，晶區(qū)所占的重量百分?jǐn)?shù)，稱為結(jié)晶度。例如

11、低壓聚乙烯在室溫時(shí)的結(jié)晶度約為8595%。 結(jié)晶性與結(jié)構(gòu)有如下關(guān)系： （1）高聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，就越容易結(jié)晶。例如聚乙烯和聚氯乙烯相比，聚乙烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，因此它的結(jié)晶性較聚氯乙烯(有取代基Cl)為好。 （2）如果在主鏈上帶有側(cè)基，側(cè)基體積小、對(duì)稱性高，就容易形成結(jié)晶。例如聚四氟乙烯是一種典型的結(jié)晶聚合物，因?yàn)镃F鍵的鍵能高，又是對(duì)稱分布。 （3）在主鏈上帶有龐大的側(cè)基，或?qū)ΨQ性差，就不容易結(jié)晶；例如聚苯乙烯的側(cè)基是苯環(huán)，體積大，又不對(duì)稱，因此結(jié)晶性很差。又例如，聚甲基丙烯酸甲酯的側(cè)基對(duì)稱性低，結(jié)晶性也很差。除非在特殊條件下，例如拉伸這一類高聚物，才能使它們的大分子出現(xiàn)一定程度有順序

12、的排列，即出現(xiàn)一些晶區(qū)。 （4）分子鏈間的作用力的大小，對(duì)結(jié)晶性也有很大影響。分子間力大，使分子鏈相互之間容易接近，有利于結(jié)晶的形成。例如，聚酰胺的結(jié)構(gòu)并不對(duì)稱，也不簡(jiǎn)單，它卻是一個(gè)典型的結(jié)晶聚合物。這是由于它的分子中存在很多的氫鍵，使分子間的作用力大大增加，因此它的結(jié)晶性很強(qiáng)。 （5）兩種或兩種以上的單體組成的無(wú)規(guī)共聚物，由于其組成不均一，一般難于結(jié)晶，如在乙烯中引入少量丙烯進(jìn)行共聚，則大大地破壞了乙烯的結(jié)晶性。,結(jié)晶對(duì)高分子聚合物性質(zhì)的影響,對(duì)同一種聚合物來(lái)說(shuō)，結(jié)晶度的大小對(duì)聚合物的機(jī)械性能有著重大影響。結(jié)晶性還與分子鏈中的化學(xué)鍵、分子鏈間引力、分子鏈的柔順性等因素有關(guān)。 結(jié)晶使大分子呈現(xiàn)

13、規(guī)整有序的排列。結(jié)晶度愈大，晶區(qū)范圍愈大，分子間的作用力愈強(qiáng)，因此強(qiáng)度、硬度、剛度愈高(熔點(diǎn)愈高、耐熱性和耐化學(xué)性愈好)，而與鏈運(yùn)動(dòng)有關(guān)的性能如彈性、伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度等則降低。,無(wú)定形聚合物的結(jié)構(gòu),無(wú)定形聚合物的結(jié)構(gòu)過(guò)去一直認(rèn)為其大分子排列是雜亂無(wú)章的，相互穿插交纏的。近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)定形聚合物的結(jié)構(gòu)只是大距離范圍內(nèi)無(wú)序，小距離范圍內(nèi)是有序的，即遠(yuǎn)程無(wú)序，近程有序。,聚合物的取向態(tài)結(jié)構(gòu),高聚物在成型加工和使用時(shí)，在外力的作用下，高分子鏈會(huì)發(fā)生取向，即高分子鏈沿外力作用的方向排列。取向后的高聚物在力學(xué)性能、熱性能和光學(xué)性能等方面都與未取向時(shí)有很大不同。正確地利用取向，可以提高高聚物的使用性能。,

14、高聚物的分子取向,非晶態(tài)高聚物 分子鏈或鏈段沿作用力方向占優(yōu)勢(shì)排列 結(jié)晶高聚物 分為非晶區(qū)中的分子取向和晶區(qū)中的晶粒取向兩部分 單軸取向：在單向拉伸或單向流動(dòng)的情況下形成的，分子鏈或鏈段傾向于沿作用力方向排列 。單軸取向的薄膜和纖維平行于軸向和垂直于軸向的性能各異 雙軸取向：雙軸取向是沿互相垂直的兩個(gè)方向?qū)Ρ∧?或薄片)進(jìn)行拉伸，薄膜(或薄片)的厚度減小，面積增大，高分子鏈或鏈段趨向于與薄膜的平面平行地排列，但在該平面內(nèi)的方向是無(wú)規(guī)律的,取向后高聚物的物性,取向態(tài)在熱力學(xué)上是一個(gè)不平衡體系。分子的熱運(yùn)動(dòng)總是要求處于紊亂無(wú)序的狀態(tài)，所以非晶態(tài)高聚物的取向態(tài)在外力除去后，或在Tg（玻璃化）溫度以上

15、時(shí)會(huì)發(fā)生解取向。取向快的，解取向也快，收縮薄膜就是利用高聚物具有解取向的特點(diǎn)而成為特種功能的包裝材料。和非晶態(tài)高聚物不同，結(jié)晶高聚物的取向態(tài)比較穩(wěn)定。這是因?yàn)橹挥性谌埸c(diǎn)以上才能破壞原有的晶相結(jié)構(gòu)使之解取向。 高聚物經(jīng)取向后，力學(xué)性能各向異性，沿取向方向的機(jī)械強(qiáng)度增加。如單軸拉伸薄膜在拉伸方向上的抗拉強(qiáng)度要大于垂直于拉伸方向的抗拉強(qiáng)度，這是因?yàn)榕c取向軸方向平行的應(yīng)力作用在高分子鏈的化學(xué)鍵上，與取向軸垂直的應(yīng)力作用于高分子鏈間。高分子鏈間的范德華力小于化學(xué)鍵力，故。雙軸拉伸后的薄膜（或薄片）在取向軸方向上都具有單軸取向的優(yōu)點(diǎn)，與未取向高聚物相比，在抗拉強(qiáng)度和抗沖強(qiáng)度方面都有明顯的提高。,高分子材料

16、的柔順性,高分子鏈節(jié)的柔順性 影響柔順性的因素 高分子材料的溫度形變關(guān)系,高分子鏈節(jié)的柔順性,高分子化合物具有大分子鏈，這是它與低分子化合物的主要區(qū)別。它的另一特點(diǎn)，就是大分子鏈一般并不是伸直的，而是呈卷曲狀態(tài)的，而且其形態(tài)可以隨外界條件和環(huán)境的變化而變化。 如下圖：CC鍵之間的夾角為109度28分,高分子CC單鍵的內(nèi)旋,由于熱運(yùn)動(dòng)，分子的構(gòu)象在時(shí)刻改變著，因此高分子鏈的構(gòu)象是統(tǒng)計(jì)性的。由統(tǒng)計(jì)規(guī)律可知，分子鏈呈伸直構(gòu)象的幾率是極小的，而呈卷曲構(gòu)象的幾率較大。 如此看來(lái)，單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)是導(dǎo)致高分子鏈呈卷曲構(gòu)象的原因，內(nèi)旋轉(zhuǎn)愈是自由，卷曲的趨勢(shì)就愈大。我們稱這種不規(guī)則地卷曲的高分子鏈的構(gòu)象為無(wú)規(guī)線團(tuán)

17、。 實(shí)際上，內(nèi)旋轉(zhuǎn)完全自由的碳-碳單鍵是不存在的，因?yàn)樘兼I總要帶有其它的原子或基團(tuán)，當(dāng)這些原子或基團(tuán)充分接近時(shí)，原子的外層電子云之間將產(chǎn)生排斥力，使之不能接近。這樣，單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)受到阻礙，旋轉(zhuǎn)時(shí)需要消耗一定的能量，以克服內(nèi)旋轉(zhuǎn)所受到的阻力，因此內(nèi)旋轉(zhuǎn)總是不完全自由的。,影響柔順性的因素,熱運(yùn)動(dòng)能使大分子從一種構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N構(gòu)象，溫度高，分子熱運(yùn)動(dòng)能量充分，便于內(nèi)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)逐漸冷卻到一定程度時(shí)，內(nèi)旋轉(zhuǎn)就被凍結(jié)，內(nèi)旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體就被固定下來(lái)。外力也可以引起高分子構(gòu)象的轉(zhuǎn)變，并引起整個(gè)高分子材料在外形上的改變。分子間的作用力(鏈間的作用力)，對(duì)柔順性的影響很大?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)分子鏈柔順性的影響比較明顯。 1.主鏈性質(zhì) 2.側(cè)基性質(zhì),影響柔順性的因素,主鏈性質(zhì)：1、分子鏈越長(zhǎng)、柔順性越好 2、 當(dāng)主鏈中含有一定數(shù)量的芳雜環(huán)時(shí)，由于芳雜環(huán)不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)，分子鏈的柔順性很低，顯示出剛性 3、當(dāng)主鏈中含有孤立雙鍵(即兩個(gè)相鄰雙鍵間至少被兩個(gè)以上的單鍵所隔開(kāi)) 。因?yàn)槌霈F(xiàn)雙鍵，使兩個(gè)碳原子都減少了一個(gè)側(cè)基，這樣圍繞雙鍵的鄰近兩個(gè)單鍵在旋轉(zhuǎn)時(shí)