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天津科技大学包装材料学[习题答案]

来源:用户分享 时间:2025/5/15 12:15:40 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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好刚性和抗弯曲性;耐化学性极好,耐热性良好,在无外力作用下,加热到150℃也不变形;并能耐沸水煮,能经受高温消毒;聚丙烯的阻湿性极好,阻气性优于聚乙烯,但耐低温性能远不如聚乙烯;由于同样的原因,聚丙烯的印刷性与粘合性不好,在印刷或粘合前多需进行表面处理。 聚丙烯的这些特性决定了均聚聚丙烯有很广的应用。例如,聚丙烯薄膜可以包装食品,其通过吹膜和流延二种方法制成,双向拉伸提高了薄膜的光学性能和强度。聚丙烯薄膜通常通过不同的涂层来改善其热封性、阻隔性及光学性能,同时镀铝聚丙烯膜有很低的透气及透湿性能。双向拉伸的聚丙烯薄膜(BOPP)其透明性、阻隔性等均优于未拉伸的聚丙烯薄膜(CPP)(如表2-6所示),从而广泛地应用于复合薄膜的制造。高挺度与易拉性能使均聚聚丙烯非常适合缠绕及拉伸应用;聚丙烯还可用来制造瓶、罐及各种形式的中空容器。利用聚丙烯的优良抗弯性和回弹性,可制作盖及本体和一的箱壳。同时其很好的耐热性则可以用这种材料制成的耐热的微波食品容器以及耐蒸煮容器。聚丙烯也是一种极好的注塑材料以代替高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和玻璃瓶。 均聚聚丙烯有极好的流变性和很好的加工性能。其熔体质量流动速率范围在0.5~50g/10min。宽熔指材料容易用来作为注塑材料。但是,均聚聚丙烯在加工和使用中较聚乙烯更容易受光和热而氧化降解。因此,应该加一些抗氧剂来阻止氧化。在包装应用中,抗静电剂也通常被加入用来消除静电。

(2) 无规共聚聚丙烯 无规共聚聚丙烯通常含有1.5~7%的乙烯,在分子链上乙烯单体位置的无规律就阻碍了顺式聚丙烯的那种分子链的有规立构和高结晶,因此无规共聚聚丙烯就具有低结晶度,低熔点,高透明度及柔软性的性能。无规共聚聚丙烯相对均聚聚丙烯较轻,其密度0.89~0.90g/cm3,具有更好的耐低温冲击强度。无规共聚聚丙烯对酸、碱、醇及低沸点的碳氢化合物有很好的耐化学性。无规共聚聚丙烯可用来吹膜或注塑,拉伸薄膜可以作为玩具等的收缩膜包装。防湿性能也好,在包装中的其他应用有医药、食品及服装的包装;7%的乙烯共聚物用于作热封层。

3. 聚苯乙烯(Polystyrene,PS) 聚苯乙烯的分子结构式为:

聚苯乙烯是目前世界上应用最广的塑料之一。聚苯乙烯大分子主链上带有体积较大的苯环侧基,使得大分子的内旋受阻,故大分子的柔顺性差,且不易结晶,属线型无定型聚合物。聚

苯乙烯的一般性能如下:

(1) 机械性能好,密度低,刚性好、硬度高,但脆性大,耐冲击性能差。 (2) 耐化学性能好,不受一般酸、碱、盐等物质侵蚀,但易受有机溶剂如烃类、酯类等的侵蚀,且溶于芳烃类溶剂。

(3) 连续使用温度不高,但耐低温性能良好。 (4) 阻气、阻湿性差。

(5) 具有高的透明度,有良好的光泽性,染色性良好,印刷、装饰性好。 (6) 无色、无毒、无味,尤其适用于食品包装。 4. 聚氯乙烯

聚氯乙烯树脂的化学结构式为:

聚氯乙烯塑料是多组分塑料,它包括聚氯乙烯树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、填料、颜料等多种助剂,各助剂的品种及数量都直接影响聚氯乙烯塑料的性能。 聚氯乙烯大分子中含有的C-Cl键有较强的极性,大分子间的结合力较强,故聚氯乙烯分子柔顺性差,且不易结晶。加入不同数量的增塑剂可将刚硬的聚氯乙烯树脂制成硬质聚氯乙烯(不加或加入5%左右的增塑剂)和软质聚氯乙烯(加30~50%增塑剂)。聚氯乙烯的主要特性如下: (1) 性能可调,可制成从软到硬不同机械性能的塑料制品。 (2) 化学稳定性好,在常温下不受一般无机酸、碱的侵蚀。

(3) 耐热性较差,受热易变形。纯树脂加热至85℃时就有氯化氢析出,并产生氯化氢刺激气体,故加工时必须加入热稳定剂。制品受热还会加剧增塑剂的挥发而加速老化。在低温作用下,材料易脆裂,故使用温度一般为-15~55℃。

(4) 阻气、阻油性好,阻湿性稍差。硬质聚氯乙烯阻隔性优于软质聚氯乙烯,软质聚氯乙烯的阻隔性与其加入助剂的品种和数量有很大关系。

(5) 聚氯乙烯树脂光学性能较好,可制成透光性、光泽度皆好的制品。

(6) 由于聚氯乙烯分子中含有C-Cl极性键,与油墨的亲和性好,与极性油墨结合牢固,另外热封性也较好。

(7) 纯的聚氯乙烯树脂本身是无毒聚合物,但若树脂中含有过量的未聚合的氯乙烯单体时,在制成食品包装后,若所含的氯乙烯通过所包装的食品进入人体,可对人体肝脏造成损害,

还易产生致癌和致畸作用。因此,我国规定食品包装用聚氯乙烯树脂的氯乙烯单体含量应小于5PPM,食品包装用压延聚氯乙烯硬片中未聚合的氯乙烯单体含量必须控制在1PPM以下。此外还要注意的是,聚氯乙烯在用于食品包装时,所加入的助剂必须符合相关卫生标准。 根据聚合方法的不同,常用的聚氯乙烯树脂可分为悬浮法树脂与乳液法树脂两种。在包装方面,80%的商品聚氯乙烯是用悬浮聚合法生产,其他是用乳液和溶液聚合法。 在聚氯乙烯树脂中加入不同种类的增塑剂等助剂,可制得符合卫生要求、不同强度、透明或不透明的各种食品包装。因此,欲制得理想的制品,首先需合理地选择配方,按照国家规定的卫生标准,全面考虑制品的物理性能、化学性能、成型加工性能来选择各种助剂的品种与用量。 (其余略) 2、简述高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的主要差别。

低密度聚乙烯(LDPE)是一种非线性热塑性聚乙烯,密度范围为 0.915~0.942 g/cm3,熔体质量流动速率 为0.2~20g/min;结晶度低,约在60~80%左右;低密度聚乙烯中支链较多,并对透明性、柔软性、可热封性和易加工性有较大的影响,这些特性真正取决于分子量的平衡、分子量的分布和分子的交联;其机械强度、阻气性、耐溶剂性都比高密度聚乙烯差;但它的柔软性、断裂伸长率、耐冲击性、透明度则比高密度聚乙烯好。 低密度聚乙烯的最大产品是薄膜,大约有55%的低密度聚乙烯被加工成薄膜。与其它材料相比,低密度聚乙烯具有优秀的阻湿性,同时对氧气、二氧化碳气体及有机蒸气也有较高的阻隔性能。 低密度聚乙烯可普遍运用于食品、服装包装袋、阻湿层、农用薄膜、日用品包装和收缩缠绕膜等,以及复合薄膜中的热封和黏合层。 高密度聚乙烯(HDPE)含支链少,结晶度高达90%,有些品种使用温度可达120℃,耐寒性能良好。由于密度高,结晶度高,故其机械强度、阻隔性、耐热性等性能均好于低密度聚乙烯。多用来制造食品包装用瓶、罐、桶等中空容器,也可制成薄膜或复合膜。

3、 PVC的性能与什么因素有关?

聚氯乙烯塑料是多组分塑料,它包括聚氯乙烯树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、填料、颜料等多种助剂,树脂的型号还有所加入的各助剂的品种及数量都直接影响聚氯乙烯塑料的性能。

4、 塑料材料中为什么要加入助剂?按其作用可分为哪几种?

在塑料加工和使用过程中加入塑料助剂。是因为有些树脂或产品其固有性能不适应其产品所需的加工工艺的要求,添加助剂仅仅是需要改变其加工性;而有些材料其加工性能较好,而产品性能却达不到我们的要求,这也要添加助剂,以改变其产品性能。

5、 什么叫做增塑剂?它是如何起增塑作用的?

增塑剂,顾名思义是增加材料的塑性,即添加到树脂中,一方面使树脂在成型时流动性增大,改善加工性能,另一方面可使制成后的制品柔韧性和弹性增加的物质。 从理论上讲,增塑剂对塑料有两种理想的塑化效应:一种是将聚合物玻璃化转变温度向低温转移,达到或接近材料的实际使用温度范围,从而使塑料制品柔软(这称为低温塑化,是最普通的塑化效应);另一种是将聚合物的软化熔融温度移向低温,以改善加工性能易于成型加工,(这种塑化效应称为高温塑化)。实质上,某些改变熔体粘度,但不影响低温塑化性能的内润滑剂或其他加工助剂也具有此类高温塑化效应。其作用机理大致可分为两种:

(1)非极性增塑剂 主要作用是插入到高分子链之间,增大高分子链间的距离,从而削弱它们之间的范德华力,使高分子链易于活动,在较低的温度下就可发生玻璃化转变。增塑剂用量越多,则隔离作用也越大,而且小分子易活动,易使高聚物粘度降低。

(2)极性增塑剂 其主要作用是:增塑剂的极性基团与高聚物分子的极性基团相互作用,代替了高聚物极性分子间的作用,从而削弱了高聚物间的范德华力,因此达到增塑的目的。增塑剂的效能是与增塑剂的摩尔数成正比。 由以上讨论可知,无论是极性还是非极性增塑剂,因它的加入(到高聚物中),改变了高聚物间的范德华力,使高分子链间作用力减弱,同时因为增塑剂一般为小分子物质,在高分子链间易于移动,也相对为高分子链的运动起了润滑作用。增塑剂能增塑的关键就在于它改变了大分子间的作用力。 6、 何谓增塑剂效率?试说明其用途及局限性。

所谓增塑效率是以改变聚合物的一定量的物理性能所需加入增塑剂的量作为标记的。可是物理性能有多种,这里是以添加相同重量份增塑剂的情况下,比较抗拉强度、弹性模量、断裂伸长率、硬度、玻璃化转变温度等下降的程度。增塑效率越高的增塑剂将使性能下降的程度越大。但能测出的数据的排列次序是一定的。通常以100份PVC树脂中添加50份DOP所得性能为标准,为达到同样性能指标值所需要添加的其他各种增塑剂的重量份数分别除以50份所得的商值作为该增塑剂的增塑效率值,其增塑效率值越大,表明该种增塑剂的增塑效率低。这就是为什么DOP是标准增塑剂的缘故。选用DOP的原因是因为此种增塑剂有比较全面的性能,用量也较高的缘故。并不是说DOP在任何场合下都是最好的增塑剂。其局限性在于:各种手册中报导的增塑效率值其性能指标不同,数值也各异。例如有的是以硬度为比较性能,提供的性能是100份PVC添加67份增塑剂条件下测定的:DOP得硬度70,DBP得硬度62;当以断裂伸长率来比较时,DOP的增塑效率又比DBP高,与前者正好倒过来了。当然评价一种增塑剂的优劣,

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