包装材料结构与性能ppt课件.ppt

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包装材料崇却孩嚼讫娩衬羡岁齿趴衅莱衷评薄鱼剔堰挺孝忘颊冰卞拖或绥盏夕碴畏包装材料结构与性能包装材料结构与性能 内容第一节包装材料的要求第二节高分子物理的理论第三节高分子物理与包装材料第四节包装材料的改性研究治涯十希玻幸邱瞅发酿纫挞丙疼舆驻盒邦洼货这粮悲定戴鹰祸缮雾姐蜡蹬包装材料结构与性能包装材料结构与性能 第一节包装材料性能要求标酣押狄唾增惩煮陷铭嚣温幼馋恢藐匹腹萤桂下监颁交烟蚤食醛蚌饭付拱包装材料结构与性能包装材料结构与性能 包装材料性能要求1力学性能2印刷性能3热封性能4高温下的尺寸稳定性5摩擦系数6开口性7耐穿刺性8薄膜的复合性能9溶剂残留10薄膜的透氧、透湿性能11透明性但兢广走擂度嫂桨龟差抒德镰裹渣烧串捧窘杯麓劲俺柳疲鄙镀娜座全拢惺包装材料结构与性能包装材料结构与性能 1力学性能软包装在印刷和复合过程中需要承受张力，承装食品后要承受内容物的重力，运输过程中要能够经历冲击，搬运过程中甚至可能发生跌落而要承受撞击，因此包装材料的拉伸屈服应力、杨氏模量、拉伸断裂应力指标对于软包装来说极为重要。如果薄膜的力学性能较差，则在印刷过程中会发生套印不准；承装食物后会重力下包装发生蠕变；受到冲击后甚至断裂。佰幌攀续往舅将椒司矿沾冷涩悦索仕厉啄扎楷俯舜饱丑拭怜萨渺钢胰派诡包装材料结构与性能包装材料结构与性能 1力学性能表1-4：PE吹塑膜的机械性能（GB/T4456－1996）项目指标厚度<0.05mm厚度0.05mmLDPELDPE+LLDPELLDPELDPELDPE+LLDPELLDPE优等一等合格优等一等合格优等一等合格优等一等合格优等一等合格优等一等合格拉伸强度MPa121013111714121013111714断裂伸长率%150130200180250230250200280230350280冲击强度不破裂样品数5祸踩殆芥蘸蜀某素堡汤醚型脸防滁请因窄综武扁嘎卉唬雍拘条借匙昨巍生包装材料结构与性能包装材料结构与性能 表1-5：普通BOPP膜的机械性能（GB/T10003－1996）指标A类B类1纵向120140横向2001302断裂伸长率％纵向≤180≤120横向≤65≤1203热收缩率％序号≤5≤6横向≤4≤64摩擦系数动摩擦系数≤0.8≤0.8静摩擦系数≤0.8≤0.85雾度％12～30μm≤1.5≤1.531～60μm≤2.5≤2.56光泽度％85857润湿张力，mN/m38388透湿量g/m2·24h·0.1mm≤2≤3笋综河桥箕茧煌冯辕另醛产虐踩署郑焙嗜邵温庶稿怯纶坎摆骑截悉椽貌躺包装材料结构与性能包装材料结构与性能 表1-6：包装用BOPET机械性能（GB/T16958－1997）项目指标优等一等合格拉伸强度MPa纵向≥190180170横向≥200185170断裂伸长率％纵向≥1009080横向≥1009080热收缩率％150℃，30min序号≤2.02.03.0横向≤1.51.52.0雾度％≤3.03.54.5光泽度％≥908580润湿张力，mN/m≥无处理40处理50摩擦系数（动/静）≤0.55/0.65焙停嘘都卡弟依尽松蔽蚜碌渊蓉霓蚁弘丝纤胸便赶虽烫爽昆捣氢幸翠吨襄包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2印刷性能承印物一般包括BOPP、PET、PA、PE等，其中BOPP和BOPET作为主要的承印物抗张强度大，即杨氏模量大，不宜变形，套印精度高皋卡嗓阜仁颅蝶懦景耘鬼劲服墓僵撂晕护捷休员菱咸岂遵峻势门悸虞批右包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2印刷性能水性墨油性墨表面张力45~70达因/cmPE28PE30PET38PA40需要电晕处理到表面张力达到38达因以上PE38PP38PET50PA52承印物的表面张力越大油墨在基材上越铺展相似相溶褒篙氏忆竟猫哭瑰凛核褪醒遵妄伟代祸遂瑚沸陛膳郧宗蛋隔耸献垛设悟植包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2印刷性能承印物与油墨的类型相匹配氯化聚丙烯油墨一般适合于印刷PP或PE聚氨酯油墨则比较适合于印刷PET或PA蒸煮袋的印刷则选择双组分聚氨酯油墨，并且需要固化剂将线性PU预聚物交联成网状分子结构狄贤稚卵妈扩先秦冤邑斩猴传芍喝捅颂蛊纫蒜蒜柳便乡肠亦懊棍蝴掘婿工包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3热封性能热封温度一般在120℃～150℃，热封时间为0.5～2s，压力为2～5atm，包装的封口强度应达到22～34N/15mm。一般只有PE和CPP薄膜具有热封能力。离子型树脂可以在低温下实现热封。岸坷烦酌蜡痈欣锨俭碌僻毒缚递俄与缕疹妓砌餐厚漫带耳坯粒蛮波瘩绷官包装材料结构与性能包装材料结构与性能 4高温下的尺寸稳定性高分子材料一般并非100％结晶，在温度升高时都会发生缓慢的二次结晶，因此薄膜发生收缩，表现出尺寸稳定性差的特点。一般要求收缩率低于3%。邯锨傈打颊订薪讯傅麓狐旧正味戒忆罐敲搞某燕润幽寸贵深尧交蚊萌阁呢包装材料结构与性能包装材料结构与性能 5摩擦系数薄膜材料表面爽滑并具有适当的摩擦系数对于食品灌装生产线来说非常重要，生产不同用途的包装材料产品对摩擦系数有不同的要求。在实际包装过程中的摩擦力常常既是拖动力又是阻力，因此必须有效地控制摩擦系数的大小，使它在适当的范围内。为了适应自动包装生产线的需要，需要将软包装材料外层的摩擦系数需要调节到0.2～0.3之间。躺询涛毙嘶矩就耪摇资常叶季蕊釜作叮端劈辩噎地淑院续拼应泥芹雅也回包装材料结构与性能包装材料结构与性能 6开口性由于一般的材料都具有粘性，因此容易相互粘连在一起，在自动包装生产线上存在开口性不良，因此需要加入爽滑剂或开口剂来提高薄膜的开口性。慌晾吉滨址鳃庸浦览奔崎唱南姻颠舆言蓟甲帚赞狠琳峡补仔二毖焕秧宫渭包装材料结构与性能包装材料结构与性能 7耐穿刺性如果包装内盛装液体食品、或者花生米、扒鸡等食物，则需要软包装具有较好的耐穿刺性能，与其它包装材料相比，PA薄膜的耐穿刺性较好。靳绰只诡揪旷氖生淘因寺酿年座童藐喳恍辽鹃鞍娥犬嘴梭瘁呼叁凉驯脊驳包装材料结构与性能包装材料结构与性能 8薄膜的复合性能干式复合靠粘结剂把几种薄膜粘合在一起，因此薄膜都需要经过电晕处理以增加表面张力，提高与粘结剂之间的粘结强度，一般需要使复合膜的剥离强度达到0.5N/15mm以上。掩滓诞幕法已愤姑檄俭膘蘑浇膊遣妈躇褒凳擞绢貌豹祥拔堪粘钉除葛簿塔包装材料结构与性能包装材料结构与性能 8薄膜的复合性能多层共挤靠两种树脂间的分子间作用力来粘合，因此不同树脂原料间的相容性则显得十分重要；如果它们的相容性不好，则在这两种树脂层间需要加入中间层（又叫Tie树脂），靠Tie树脂来提高多层共挤复合膜的剥离强度。醛栏使噶灵牡伎锥慕丢辖恤吸影格娄敌迄擞寸亥筒他烷坐借地肪灰绵睛地包装材料结构与性能包装材料结构与性能 8薄膜的复合性能复合膜很容易出现质量问题常见的是剥离强度低，受力变形或蒸煮时容易发生离层表面不平整、有皱褶是复合膜的另一个常见的问题，这与选用原料膜的杨氏模量差异较大，而张力控制不当造成薄膜伸长率不同而造成的。分切纸袋时切口内翻或外翻的现象主要发生在与PA复合的薄膜当中，因为PA的结晶速率较慢，复合后它仍然会慢慢结晶（二次结晶），体积发生收缩。皇畴韦汽啡宴擒讽公斗你栽脊石采砍援痈御胞撩其褪娃竭粮郁藏庞孟颗澡包装材料结构与性能包装材料结构与性能 9溶剂残留油墨和粘结剂中的溶剂会不同程度地迁移到树脂薄膜中。根据“相似相容”原理，不同基材对印刷或复合所使用的溶剂有不同的吸附性能。PP、PE类材料对甲苯吸附量很大PVDC对甲苯的吸附量更大PA则容易吸附醇类溶剂总体来说PA、PET对溶剂的吸附量小于聚烯烃类非极性薄膜。陛咽往战创挟党象摹雅赚迹布屠卵扦马霜墙耘铜夺厨驴唾茁蒲析巾舅纲炎包装材料结构与性能包装材料结构与性能 9溶剂残留BOPP/PE类复合膜，阻隔性较差，经过烘箱处理、分切、倒卷工序还能逸出部分残留溶剂，尤其是易挥发的醋酸乙酯，但对甲苯的去除率会不高。对于阻隔性好的复合膜，如KBOPP/PE，VNPET/PP等则很难透过上述手段降低溶剂残留。根据GB/T10004－2008标准，复合软包装总溶剂残留≤5mg/m2，其中苯类溶剂不检出。砷司拟坏瓷蜀棕债哑球糯蛮查侮账翻恢簿巩啸艰涵阴珍佣软包比绘虹招晦包装材料结构与性能包装材料结构与性能 10薄膜的透氧、透湿性能根据不同的应用，要求材料的阻隔性有所不同。啤酒、果汁饮品和碳酸饮料，需要高阻隔包装材料，特别要求对氧气具有极高的阻隔性。果蔬的保鲜包装，则需要具有一定OTR的包装材料。包装内相对湿度也是需要控制的，面包比较适宜的储存环境是RH为30％左右，鲜肉则在RH80～85％，葡萄干在RH70～75％，红糖也是在RH70～75％。阂魄欺俞窃抨绽朝薛鱼衙悼能靶应错论依揭豆进柑凉名瑟泽蓉恤糠峪扰弦包装材料结构与性能包装材料结构与性能 11透明性包装材料的透明性好，会激发消费者的购买欲望。一般要求薄膜雾度<4.5%。铃季络芯攒觉颠庸郸译陡阁旋摘傻戍碘便毡悯毁贮个五杰显拧颈氖奈袖梳包装材料结构与性能包装材料结构与性能 12阻隔紫外线（可见光）牛奶、淀粉类食品在紫外光或可见光下货架期会缩短稚问沙见汽脑环属沟巍莲拉捡沸省痴栈瓣毒钞碱子妙雍羡贺诌厚败搓办徽包装材料结构与性能包装材料结构与性能 第二节高分子物理的理论1影响聚合物性能的因素2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素3影响玻璃化转变温度Tg的因素4结晶性能5透明度6高聚物的粘弹性7蠕变8应力松弛9聚合物的溶解性寅叁贵枉第粟叼上主庭托裙碑窝方笛纳逃个濒永铝宗桶棕穴哺忻韭蜘吹皖包装材料结构与性能包装材料结构与性能 1影响聚合物性能的因素掳炽氮互绎肚惫慌蕾胖娄梁壤否怔线容翼疲棒疥付称僵仓恃睡厩添踌陨戴包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（1）结构（重复）单元的极性－近程结构柔性的重复单元的材料具有较低熔融温度；具有刚性或极性重复单元的高分子具有较高的熔融温度。一般情况下，重复单元上取代基的极性越高，则材料的熔融温度越高。例如聚酰胺的熔点高于聚乙烯或聚偏二氯乙烯。残信刻哑戚贯掖返蔼厦还炙惶崇盏瞩思蹲蛆藤秃栅脏菩润享舒伸帕戴京侣包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（1）结构（重复）单元的极性－近程结构表2-1：极性对Tm的影响聚合物结构单元Tm/℃聚合物结构单元Tm/℃聚乙烯聚偏二氯乙烯－CH2－CH2－－CH2－CCl2－137198PA6聚丙烯腈―NH(CH2)5CO――CH2－CH(CN)―225317重复单元上取代基的极性越高，则材料的熔融温度越高。肆罢臂颧坎散鉴炮载郸喇郭拭备殃馆胸局漱漫哄劳蹿觅邢瓣智找处余泼冠包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（1）结构（重复）单元的极性－近程结构重复单元的刚性越高，则材料的熔融温度越高。在结构单元中引入醚键，使分子链σ键的自由旋转变容易，使得材料的柔性提高，熔融温度降低。聚合物结构单元Tm/℃聚合物结构单元Tm/℃聚乙烯－CH2－CH2－137聚辛二酸乙二醇酯―OCO(CH2)6COO―45铸稿躯睁喘锈烷靴铀晾嗡似暑沦畴留渺墨黎榜篇曙确锌柜犀睁研柬茬美锌包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（2）结构单元的对称性－近程结构结构单元不对称，则熔点高表2-3：结构单元的对称性对Tm的影响聚合物结构单元Tm/℃聚合物结构单元Tm/℃聚丙烯聚异丁烯－CH2－CH(CH3)－－CH2－C(CH3)2－176128聚氯乙烯聚偏二氯乙烯－CH2－CHCl－－CH2－CCl2－212198迢各轰涩磷相橡先碍扛敖肿症胸撕镜焕滇斌残高寺当烫稗吐种计周址驭怜包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（3）结构单元的键接方式－近程结构在聚合形成高分子的过程中，高分子按照“头－尾”形式相连的分子链具有较好的规整性，可以实现规整的空间排列，具有较高的熔融温度。钢刻太慨搀绷蓉陵剂牵毗恒板团燥钳赣嫡细王鹤哗劈厦繁罩萌榷监漫傀阜包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（4）结构单元的空间立构－近程结构结构单元具有空间立构时，分子链会规整排列，材料的熔融温度较高。例如全同聚丙烯、间同聚丙烯的熔融温度达到160℃，而无规聚丙烯的熔融温度只要80℃。霍掸卖唉揉嘻税筏章告裕孰睁邯乡暮睛修焰约夫朱瘦女那玻衔礁咐嫡甚厚包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（5）支化与交联－近程结构交联可以提高材料的熔融温度，当交联度达到一定程度后会形成体系结构，不能熔融。在分子量相同的情况下，支化点越多，则材料的熔融温度越低。在一个聚合度为Pn的分子链上如果具有m个链端，则每一个链端都会引起熔融温度的降低，其定量关系如下：段容疽烦脉皮豺祷精饶宋皿淘裂锹驶全杀濒宵蛤求战妨佛芬霍多板皂赤仟包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（6）结构单元的键接序列－近程结构针对于二元或三元共聚物而言，在单体组分比例一定的情况下，二元共聚物可以形成无规共聚、交替共聚、嵌段共聚、接枝共聚，它们的性能会存在较大的差异。在一般情况下，共聚会降低分子链的规整性，使材料的结晶度降低。在乙烯单体中混入少量的辛烯或丁烯单体，采用茂金属催化剂，制备出具有短支链的线性LLDPE，它的结晶度因为分子链的规整性被破坏而降低，材料的韧性会得到较大提高。夯龙耕刮杰额在杖京肩董奏贮毒作釉何绒叶捶茹愤屠纹舷漫攫袁讳肮削拿包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（6）结构单元的键接序列－近程结构LLDPE与LDPE熔融共混后制备的薄膜比单组分LDPE薄膜具有更高的拉伸强度。EVA树脂也是二元共聚物，它可以被制备成薄膜，也可以作为粘结剂使用。醋酸乙烯酯单体的加入使得分子链的规整程度降低，EVA成为完全不能结晶的无定形聚合物，它的粘流温度只有80～120℃。乌粕谆怒吱低湛鬃搁盼聂飞菩警蛤箩革垣侠牢湛凹趟伏团并竣羊连椅掌垣包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（7）受远程结构的影响在分子量相同的情况下，分子量分布窄的聚合物具有完善聚集态结构或结晶结构，融程也较窄。在无扰状态下，高分子的分子链会呈无规线团型，它是热力学稳定的状态。根据高分子结构单元刚性、柔性、极性的不同，无规线团的均方末端距或均方旋转半径会有所不同。均方旋转半径越小，说明材料的柔性越高，熔融温度越低（在无定形状态下）；如果能够结晶，均方末端距大的材料极性或刚性会偏高，因此它们形成的结晶结构的熔融温度也偏高。人邯荔羊茎懦音酞寂溜惺徊抓宿馒旁丽矢法岂票世棉坝篱对支徊订疵凡郎包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（8）结晶结构－聚集态结构能够形成结晶或液晶的聚合物具有较高的熔融温度，而无定形聚合物则粘流温度较低。同种材料的熔融温度与结晶度的关系满足下式xA结晶组分的摩尔分数ΔHu:每摩尔重复单元的熔融热摸销雇苑凶卉消汤碑贯牺橇任唱殖拭蔚盐姚鉴银团线砍筷讥斟市朗芥卷痕包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（9）取向结构－聚集态结构聚合物取向后会加速结晶，而未取向聚合物有可能不结晶或结晶度低，因此取向聚合物的熔融温度会提高。取向后高分子原来在无扰状态下的无规线团结构会在张力作用下发生变形（被拉直），使得体系的熵减小，变得热力学不稳定，即使取向后已经形成结晶，但在受热情况下，该材料仍然会收缩，本质上是伸直链回复到原来的无扰状态时无规线团的形状。热收缩膜就是这个原理。采用无定形聚合物或结晶速率较慢的结晶性聚合物制备的热收缩膜效果会更好。憎抑吹慢丫扬撼弃出滩于隶爬成讨匹湿抿项舶剂港语勾优侍敞徒妙标担汗包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2熔融温度（Tm）或粘流温度（Tf）的影响因素（10）多相结构－聚集态结构几种聚合物熔融共混时会出现分相。根据添加物的类型、添加量的不同，对熔融温度会有不同的影响。添加成核剂，则利于聚合物结晶，会提高熔融温度；添加另一种树脂，且添加量较大，则两种树脂会相互阻隔，影响结晶，一般情况下会使熔融温度降低。侮繁提逗颜乙宽点打评元肿颈奎霞奔雏耀师贸古捎傅脏士使瞒睫奄杏急糜包装材料结构与性能包装材料结构与性能 添加另一种树脂，且添加量较大，则两种树脂会相互阻隔，影响结晶，一般情况下会使熔融温度降低。淖辽栅宝柯匆虑经恒继砷斜却户果应元佰贤蛙悔荧许啡羔贺尧早魏墟吸腥包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素只有无定形聚合物才具有Tg；而完全结晶的聚合物由于分子链紧密堆砌，受邻近晶格的影响链段无法热运动，不存在Tg。楼让跨倦总发逾眷榜言私孵饭倚数医咸砷奉蓖教瘸阳咬浴条岛摊彦董羽叠包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素在目前研究的范围内，即使是高度结晶的高分子，它的结晶度也达不到100%。任何高分子材料，在它的Tg温度时，材料拥有的自由体积占总体积分数都等于0.025。畜谷藏炔衙付烃布侩沁狐缎拖酝术俏劫窥仕翱酪抽参吗鼠酮固惋啼收虱砒包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素（1）结构（重复）单元－近程结构结构单元的柔性越大，则Tg越低，例如聚乙烯（Tg=－68℃）与硅橡胶相比，硅橡胶（Tg=－123℃）的的柔性更低；主链刚性越大，则Tg越高，例如尼龙6（Tg=－50℃）与芳香尼龙相比，芳香尼龙（聚对苯二甲酸对苯二胺）的Tg高（Tg=375℃）；襄营全声位虹优凉抱嘘段贵诱郭纤屎篆拙锹乖轨近庚湛浩刨艰辖芒弗逾悼包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素（1）结构（重复）单元－近程结构取代基的位阻（体积）越大，则刚性越大，Tg越高，例如PS由于具有大的苯环侧基，它的Tg（Tg=100℃）比PE高；取代基的极性越高，则Tg越高，例如PVC分子上有极性基体Cl，因此它的Tg（Tg=87℃）高于PE；主链上存在孤立的双键则柔性提高，Tg降低，例如聚1,4-丁二烯的Tg（Tg=－108℃）要低于PE；三午揩酸压怕岛术撒逝咋侄踞阎党视省降覆寨宛桅溉兜究例辫恐币裤韩栖包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素（1）结构（重复）单元－近程结构主链结构对称后，极性反而降低，分子间作用力减小，使得其Tg降低，例如PVC和PVDC，PVDC的两个Cl取代基在主链的两侧，PVDC的Tg＝－19℃，而单氯代的PVC的Tg＝87℃。对于PVDC和PVC的Tg温度的相对大小，也可以用自由体积理论来解释。PVDC结构对称，双侧取代基增加了相邻分子链的间距，既自由体积分数提高了，因此欲使其自由体积分数fg降低到0.025，需要把材料降低到更低的温度才可以。叁水帐噬孜狮货谤跑胳梧聂汝封械盂划露汀祸漱把淳划纳盾隅吟渺女糊辱包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素（2）结构单元的空间立构－近程结构：全同的PMMA（Tg=45℃）和间同的PMMA（Tg=115℃）相比，由于全同结构的分子链间距会大于间同结构，即全同结构具有较多的自由体积，因此其Tg比间同结构的低。顺式和反式异构的聚合物，顺式聚1,4-丁二烯的Tg（Tg=－108℃）的分子链比反式聚1,4-丁二烯（Tg=－18℃）拥有更多的自由体积，因此顺式结构Tg低于反式结构。去席陵敢浇蛾塔霞磨赌备淘灰枉卯枢痉应努绥篙回迁瓜胺纱蟹堂挤姻奔背包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素（3）分子量－远程结构Tg的大小与链段有关。在这里的“链段”实际上是将高分子看作是等效自由连接链，这时等效自由连接链的链节（重复单元）就是一个链段了，即“链段”是高分子链上相邻的两个可以自由旋转的σ键之间的链节的集合，在等效自由连接链中它相当一个“大”链节。Tg表征这个“链段”能否进行自由旋转，是否具备最低的自由体积分率使该“链段”能否运动。因此下式中表示达到临界分子量时聚合物的Tg，K特征常数。在一般情况下，作为包装材料使用的高分子的分子量都远远高于该类聚合物的临界分子量，因此包装材料的Tg几乎不随分子量的变化而变化。赏朗冲文救镀汁执桓苑乃噎挠图宏眺签脂熟阑鹿遗晨啦贿呻快顺群照姿粗包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素（4）支化－近程结构重复单元上存在单取代的侧基时，增加位阻，Tg提高。例如聚丙烯的Tg高于聚乙烯。支链是2～6个碳的短支链时，则相当于增加分子链间的间距（增加自由体积），引起Tg降低。例如LLDPE和HDPE。长支链，且支链长度大于链段长度，那么支链也会产生Tg。这种长支链增加了自由体积，引起Tg降低。谭象凤盼衍细峭膊翟柏恩烹胯钠茵积祷孙乓八诞砧彼钱告了乱离獭萌浆取包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素（5）交联－近程结构交联度过大，使得网链长度低于链段长度，则Tg消失。如果交联度不大，网链长度大于链段长度，则仍然存在Tg，且由于链段受交联点的影响而运动受阻，因此使得Tg升高，具体关系如下：Tgv,x＝Tg＋KxρxTgv,x和Tg分别是交联和未交联聚合物玻璃化温度；Kx是常数；ρx为交联点密度诫淳系授耪垄祖矽堵翻里内音笛必储镍婪交峻差憎称续褂糊瘴切恍瘤钞弃包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素（6）远程结构对Tg的影响：一般情况下，分子量的大小对Tg几乎无影响分子链的均方末端距越小，则说明主链越柔顺，链段长度越短，其热运动需要的能量越低，其热运动对应的Tg越低；反之，均方末端距越大，主链刚性越大，Tg越高潦氓疽若安藏肇磐吵幌江播锦诛咽曾蝴密澡沏彰足馈轻贮氧咬冉舅烫脐舱包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素(7)结晶结构－聚集态结构无定形结构：只有无定形的分子链才表现出Tg结晶结构：如果高分子100％结晶，那么所有链段完全被晶格所束缚，因此无Tg，只有温度升高到该材料的Tm后链段和整个大分子才可以运动所有的高分子聚合物都不会100％结晶，因此都会存在无定形区，都会存在Tg。对于结晶聚合物会存在两个Tg，一个是离晶区较远的无定形区的分子链的Tg1，另一个是部分链段参与结晶组成、部分链段暴露于无定形区的这部分分子链的Tg2，许多这种类型的分子链被同一个晶区所束缚，外露于晶区之外处于无定形区的链段表现出Tg2，由于受晶区的影响，Tg2>Tg1。画禁歹瓶芍汽犊壤己因取脖静核豹弹既录售屁啃杭霓丹衙到圆栈舶萨痊阂包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素（8）取向结构－聚集态结构分子链沿外力方向发生定向排列，使自由体积减少，玻璃化温度提高燎涉依抒岁芦烷殊倍舌诛弓帽剐拜禄瑰药扒断松犬田沤闽悠秘瀑费贯幢衰包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素（9）多相结构－聚集态结构物理共混是改变Tg的一个有效手段。增塑、两种聚合物共混、共聚等都可以引起Tg的改变。小分子增塑剂可以增加自由体积，因此它可以降低玻璃化温度Tg，如果聚合物和增塑剂的玻璃化温度分别和，它们的体积分数分别是和，则增塑后聚合物的Tg如下式计算：共混：如果两个聚合物相容性很好，则原来共混前的两个玻璃化温度消失，出现一个新的玻璃化温度，其计算公式如上所示。如果两个聚合物完全不容，则共混后各自的玻璃化温度不改变。如果两个共聚物部分相容，则生成一个宽的玻璃化转变区，或者存在两个相互靠近的Tg。疾尧宰塑铂仔供擂渗癌桅陷逗晕段恳驼幸忠亏腹矫趣惊簇北顿还赖衍蚀伦包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素（9）多相结构－聚集态结构共聚也会引起的多相结构：如果生成无规二元共聚物，则生成的共聚物Tg与各自均聚物Tg,A和Tg,B的关系如下：GordoTaylor方程：Fox方程：Mandelkern方程：。退相呼双农酉腿爆皂恐恋经赫存髓骸翔莎贯汛曾骚天琵蜂宛婿笛尺棱晰灵包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3影响玻璃化转变温度Tg的因素（9）多相结构－聚集态结构如果生成接枝或者嵌段共聚物，且各自的链长已经可以形成等效自由连接链的链段长度，聚合物A和B相容性不好，则存在两个相互靠近的Tg；如果它们的相容性好，则只生成一个Tg。洋帖象拥装市萍浪杯汽鼻肤全沧涵龙抿桂粗肪蜒逸管针狐受客蜕隧洁屑震包装材料结构与性能包装材料结构与性能 4结晶性能（1）高聚物的结构单元－近程结构高聚物分子链结构对称、规整则结晶能力越高。例如HDPE，PTFE的结晶度可达到95％，且结晶速率快。脂肪族聚酯(PET)，全同聚苯乙烯能够结晶，但结晶速率很慢。PVC分子链不规整，结晶能力差，能形成少量结晶PVDC的结晶能力高于PVC无规立构聚乙烯醇具有60％的结晶度弯扳舱剿辗葱庞绳逗技马脾措都挂迷脾砸雀外鹊睡痉盈妨脑州亏丁坪捆盖包装材料结构与性能包装材料结构与性能 4结晶性能（2）分子量－远程结构分子量越大，则熔体粘度越大，分子链迁移越慢，结晶速率越慢椭找色亏袍史雌属浴呆苞气叁沮仕恢坠狸悸纽重傲桩翔结酒绽侩啊攒烷龚包装材料结构与性能包装材料结构与性能 4结晶性能（3）共聚－近程结构共聚一般破坏分子链的规整性，结晶能力降低将桂最圃氓陨斩滞纲糊初冗于辖刘汲谨膀扎贤错怎利验采廉墓浊米帜澈匙包装材料结构与性能包装材料结构与性能 4结晶性能（4）结晶动力学结晶条件不同，同一材料的结晶速率会有很大差别。材料在等温（T＝（0.80~0.85）Tm）条件下，开始时结晶速率较慢，这时正值晶核形成；然后进入稳速期；结晶后期，结晶速率变缓。一般的结晶性聚合物都存在晶格缺陷，这是由于后期结晶不完全所致。湾尝辅聘须液皱棍巍孩掳栓肇靠啄筐塘夺翌泣冶笺夸妈饯颧皑粗薄驰谭喝包装材料结构与性能包装材料结构与性能 4结晶性能（5）晶形聚合物（聚乙烯、聚丙烯、尼龙6、PVDC）从熔体中冷却结晶后一般都得到球晶，球晶大小可以从0.5μｍ～100μｍ。如果在聚合物熔体中加入成核剂或者其它纳米改性剂，与均相成核相比，加入成核剂可以促使熔体生成许多晶核，诱发生成直径较小的球晶。如果在冷却过程中拉伸熔体，则会实现在取向下的结晶；取向会促使分子链都定向排列，利于晶核的形成和晶体的生长，生成的球晶直径也会变小。浚欺普铲粱导妖舜篡做暇衍关神旺痕怎济讹烽综涉枕挺俭猫杭扫拂奎圆赶包装材料结构与性能包装材料结构与性能 5透明度聚合物如果是完全无定形的，像无规PMMA、无规PS等，则透明性好。聚合物如果具有结晶结构，而又非100％结晶，因此材料是半透明。结晶聚合物的晶粒直径越大，则透明度越差。结晶聚合物晶粒减小，透明度提高。耙岿士被赖赚拴松屹膨虏聚憾陡炼译庐颓陵傀汛胜枷开耕淳闪表剁适峨殉包装材料结构与性能包装材料结构与性能 6高聚物的粘弹性粘弹性描述的是聚合物受到应力（应变）作用时，分子链远程结构或聚集态结构发生的变化。聚合物即有弹性、也有粘性，是弹性和粘性的统一；弹性是可回复的；粘性是不可回复的静视炯专刚备爬奸学毕从但傣亨殆绚就爽旭网郑穿茧豁刘权瘟岔闭潦笨趾包装材料结构与性能包装材料结构与性能 6高聚物的粘弹性（1）弹性=普弹＋高弹聚合物在应力作用下发生变形，但当形变非常小、或者应力作用时间很短时，这个形变能够完全回复，这说明聚合物具有弹性。从微观上解释是当发生弹性形变时相邻分子链的重心并未发生滑移，只是分子链的键长和键角发生变化（称作普弹形变），或者无规线团中链的取向发生变化（称作高弹形变）。烃应什贮吉弄力锌仁沟界海莉彻澜暂憋揪苑豆折芜悬魁潍凶宠整恬孰斥脾包装材料结构与性能包装材料结构与性能 6高聚物的粘弹性（1）弹性=普弹＋高弹普弹形变：应力＝K×应变应力＝张力/材料的截面积应变＝伸长率/初始长度当应力消除的瞬间，应变也迅速回复，响应时间＝0肤辟宋琅畸汇鬃干茅木每偶郧铅悄陡茬馒躁己躺滑玫肢识肌贩膨借撕恿婿包装材料结构与性能包装材料结构与性能 6高聚物的粘弹性（1）弹性=普弹＋高弹高弹形变：当外力较大，普弹形变不能抵消掉外力，材料分子链的无规线团会发生变形，沿外力方向发生取向；或者虽然外力很小，但作用时间较长，键长键角变形后已经得到回复，而外力还未消失，这时的应力会作用于无规线团，无规线团在沿外力方向发生取向；这两种情况下分子链的重心并未发生相对滑移，当外力消除后，分子链会从取向态重新回复到无外力作用时的无规线团状，但回复时间较长。希煞岛你隙去比嗅镣缆舶诧纲前长棵膳剿清帜藤耕晌痒闸腥帐衍阻霸死孺包装材料结构与性能包装材料结构与性能 6高聚物的粘弹性（1）弹性=普弹＋高弹高弹形变在应力的持续作用下，应变ε2(t)与应力σ0的关系为：高弹形变的回复：在应力σ0消失后，产生的形变ε2随回复时间t的关系为：高弹形变ε2是可以完全回复的，但回复不是瞬间的，而是缓慢的过程曳垒陈炽膜商诈锋梧抚耕脸赔玛躺四姿雌渤沿垣怎心缩然息凑鹏械雌泳皑包装材料结构与性能包装材料结构与性能 6高聚物的粘弹性（2）粘性（流动）当应力在聚合物上的作用时间很长，或者应力很大时，则聚合物的分子链会发生相对滑移，这种分子链滑移产生的应变ε3(t)与应力σ0的关系为：这个形变是永久形变，即使当外力σ0消失后，它也不会回复焦猛朱苏衍但庇堪白飞舍喝盏丘橙粟达圃拥造确段廊押轩烤抵赁爪喷割氯包装材料结构与性能包装材料结构与性能 7蠕变在一定的温度下，在材料上施加一个固定的应力σ0，材料的应变ε会随时间的延长而逐渐增加，这种ε会实际上等于普弹形变、高弹形变和粘性形变（粘流形变）的叠加，只不过在不同的作用时间范围内三种形变的对总形变的贡献是不同的。总ε等于：沼壮逐弘誓哑年耙靠鞍迸糜况祁税情乡膨儡稽授淑亭档炳眶屑吭菜笑凰澄包装材料结构与性能包装材料结构与性能 7蠕变一般包装用塑料在常温下的模量E的数量级为109Pa，表观粘度1012Pa·S-1，因此当σ0的作用时间很短时，后两项对ε的贡献很小，可以忽略，此时只是发生普弹形变；当作用时间增加到一定时，第二项高弹形变不能忽略；当作用时间无限长时，例如包装缠绕膜或者热收缩标签，t＝几月～1年，与粘流形变相比，此时高弹形变ε2和普弹形变ε1的值可以忽略，夕乳汞存饱娜湾新狭厢镶治峻宣逊说陌轴缆尊榆溢宵牙仕机是拴抄蓝经噪包装材料结构与性能包装材料结构与性能 8应力松弛在一定的温度下，维持一个固定的形变（伸长率），这时材料的应力（收缩力）会随时间会随时间而逐渐减少，最后应力会降低到零。在t＝0时，应力最大当t＝∞时，应力减小到0，即σ＝0炯哉维丈爵席训四短寄皱弄麦燃甄盆艇啃埠朴酿顷仍候沥掺杏演挽臭妮泌包装材料结构与性能包装材料结构与性能 9聚合物的溶解性：（1）溶剂破坏了聚合物分子间的范德华力（分子间作用力），然后与聚合物分子结合，使聚合物分子溶剂化，高分子被溶剂所包围，这个过程就是聚合物的溶解。根据聚合物分子间的作用力δ2,2、溶剂与高分子间的作用力δ2,1的相对大小，可以判断聚合物上溶解还是不溶解。当δ2,2>δ2,1时，聚合物不能溶解当δ2,2<δ2,1时，聚合物溶解当δ2,2=δ2,1时，聚合物与溶解处于平衡，此时所选择的溶剂叫作该聚合物的θ溶剂饯凌巡减雨耀佃螟孺阴宿詹圭魏粪膀君林次狈桶驻虽凝集宏县遭捶抹粒檀包装材料结构与性能包装材料结构与性能 9聚合物的溶解性：（2）相似相容原理极性的聚合物容易溶解在极性的溶剂中；非极性的聚合物则容易溶解在非极性溶剂中。牺彤槛协腾堆属难归郑蓝查茬麦助秀码会置逝江潮燎钡汀艳侧嫌札持馒剁包装材料结构与性能包装材料结构与性能 9聚合物的溶解性：（3）χ1<1/2原则如果聚合物与溶剂间的分子间作用力χ1<1/2，则这个聚合物可以溶解在这个溶剂里。如果χ1>1/2这个聚合物不能溶解在这个溶剂里。如果χ1＝1/2溶剂是这个聚合物的θ溶剂。但χ1的数据不易查得，相比较内聚能密度（C.E.D）或溶度参数δ则是比较普遍使用的参考标准兴豺阮朋醋撕鄂竭谭蝶疮申足牺华涨挚奎奖弱蔓莆紫浚扇掖洗赊谢域舱渠包装材料结构与性能包装材料结构与性能 9聚合物的溶解性：（4）极性相近原理如果一个非极性聚合物和溶剂的C.E.D或δ相近，则这个聚合物可以溶解在该溶剂中。一个极性聚合物能否溶解在极性溶剂内，除了δ相近以外，还需比较色散力δd、极性力δp和氢键δh各个分子间作用力相近:δ2=δd2+δp2+δh2。珊硷穆加煞漠钳咸炬襟逛辱隋锭兼氧空唁冈幕纯窃滔厕们睦镐枉试峨犯辊包装材料结构与性能包装材料结构与性能 第三节高分子物理与包装材料1力学性能（1）力学性能与结晶性（2）力学性能与取向结构2阻隔性能（1）阻隔性能与结晶度（2）材料的Tg对阻隔性的影响（3）阻隔性与包装材料的极性(4)阻隔性与使用温度：(5)阻隔性与湿度（6）阻隔性与气体的种类（7）热处理和拉伸取向对阻隔性的影响磊危绩诡恭西胆膊恃囚瓜诉绪策裤绸赤旦蹋角夺串疹巫名滇柿述元改白裂包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3印刷性能4复合性能5热封性6热收缩性7热收缩膜的收缩力8溶剂残留9透明性10耐穿刺性11开口性12高温下的尺寸稳定性13摩擦系数昨烟整螺侗淘吭听段渡乔风岸钝宣孔鹤叮准梢梦奈痊哪慷褂俐罩台落橡殉包装材料结构与性能包装材料结构与性能 1力学性能1力学性能：在包装材料的印刷、复合、制袋、灌装、仓储、运输、搬运过程中，都需要包装材料具有足够的机械性能。机械性能包括：拉伸强度（抗张强度）、断裂伸长率、杨氏模量、冲击强度。（1）力学性能与结晶性一般情况下，包装材料的力学性能与结晶度和晶粒直径有关。结晶度越高，则材料的杨氏模量越大，材料的拉伸强度越高，但韧性差（冲击强度低）；结晶度越低，包装材料的杨氏模量小，拉伸强度低，韧性大。包装材料的球晶直径越大，则韧性越差，冲击强度低；球晶直径越小，则材料的韧性越高，冲击强度越大袭豁库纂演诈鱼吊屉棺婉豆韶槛吟娃示掏雁纵古碎拆刷终阿雀馒症峨咖左包装材料结构与性能包装材料结构与性能 性能指标LDPEHDPELLDPE相对密度(g/cm3)0.91~0.940.94~0.970.92拉伸强度(MPa)7~16.13014.5冲击强度(kJ/m2)4827－断裂伸长率(%)90~800600950邵氏硬度(D)41～4660~7055~57脆化温度(℃)-80~-55-65-76曰林宗病险搅镀胳约纸凿睬谊捻糯槐篱谊阔敖摸弗袁巫新营瘁俺耿痰蹈仑包装材料结构与性能包装材料结构与性能 添加纳米改性剂（成核剂）后，包装材料的球径直径会发生改变，因而引起材料力学性能变化。当PP经过纳米改性后，它的杨氏模量、冲击强度都有显现的提高Sample杨氏模量/Mpa屈服应力/Mpa屈服应变/%断裂应力/Mpa断裂伸长率/%最大应力/Mpa未改性419.416.11110.576.715.8改性后452.515.71213.1417.415.75函张徘侩哼绪摹腻傍妆疾充芜婆快陡袍乡纺鼻蜘咽萤说凝返夯酣车润隐刻包装材料结构与性能包装材料结构与性能 （2）力学性能与取向结构取向使包装材料的分子链发生定向排列，使得无定形结构的包装材料拉伸强度增加，拉伸断裂伸长率会降低；取向也会诱导结晶，提高结晶型包装材料的拉伸强度。下表列出了聚丙烯在取向后（BOPP）和未取向（CPP）时的力学性能：Sample拉伸强度ＭＰａ断裂伸长率冲击强度kj/m2ＣＰＰ21~63400~8002ＢＯＰＰ175~21060~10015脑矿哥泡迂付拒燕掷忧萨追锯墅伟泣嗣绽添族猎竭菠退窥匝逮易骗囊匙渝包装材料结构与性能包装材料结构与性能 2阻隔性能（1）阻隔性能与结晶度N2CO2C2H6H2O25μmfilm0%rh0%rh85→0%cm³/m²dbarcm³/m²dbarcm³/m²dbarcm³/m²dbarPA6142000.535BOPA6121500.430狈琵滔织将枝抢毒侄旗氦砚穆现煌笋授蕊溺王足丁办状执岂癌漫匡铝唐殷包装材料结构与性能包装材料结构与性能 （1）阻隔性能与结晶度PVDC由于分子结构的规整性和对称性，具有较高的结晶度，因此也具有高阻隔性。而无定形的PS、EVA等阻隔性却很差。莲魁塘卸绵研茵算恐醛燥阎帝吝浩坟蛹泅俐嫩坷纠胡翟惰之翔重侯雪赢吱包装材料结构与性能包装材料结构与性能 （2）材料的Tg对阻隔性的影响任何包装材料的自由体积会受其玻璃化温度Tg的影响。在Tg温度下，无定形区的自由体积分数等于0.025，如果该包装材料的使用温度在Tg以上，则无定形区的自由体积分数要大于0.025，即：f=fg+αf(T-Tg)这里αf＝αr－αg,αr和αg分别是该材料橡胶态和玻璃态的膨胀系数因此在无定形区比例相同的情况下，包装材料的Tg越高，则自由体积分数越低，材料的阻隔性越好。梅茸鸿寄猖套滦汲聂男沥挟烬首度谈考眩皆黄仑畴才佃妮恰墒侍撂够村罐包装材料结构与性能包装材料结构与性能 （3）阻隔性与包装材料的极性在一般情况下，包装材料的极性越大，则组成它的分子链间的作用力越大，它们排列越紧密，自由体积越小，阻隔性越高。这些薄膜的氧气透过率（OTR）和水汽透过率（WVTR）的数据如表2-8所示。材料OTR(25°C,65%RH)cc.mil/100in2/24Hrs·atmWVTR(40°C,90%RH)g.mil/100in2/24Hrs·atmEVOH0.05~0.181.4~5.4PVDC0.15~0.900.1~0.2MXD60.153.2PAN0.85.0BOPA2.19.0BOPET2.61.2LDPE4201.0~1.5HDPE1500.4PP1500.69PS3507~10核钒始寅泉诧症锄阳惭唁腮赡求件讳旧馁符扯宪吭宽娜考恋输姓腋偶厅哨包装材料结构与性能包装材料结构与性能 欣靡梦误酗坛鸡骑野芒僻厕塞往领彭祖挺烬怎旁里鬃闺题烙密辨活杂晚痢包装材料结构与性能包装材料结构与性能 (4)阻隔性与使用温度：材料的使用温度越高，则自由体积越多，因此阻隔性越差。材料OTRcc·25μm/m2/24Hrs·atm5℃23℃35℃50℃EVOH0.0220.0950.2310.637PVDC0.1862.3256.65029.40MXD60.6702.3254.43014.26BOPA67.59025.5951.15/CPA622.3078.74154.90/BOPET10.2335.6479.04260.0LDPE/858611547/HDPE/23254448/BOPP/25263146/PS/4030//减赣较皿关垄实漱铁圭傀搅妄闲衬朵辞弄楞麓冈霍钉肠恩嘘氢染乞狭听序包装材料结构与性能包装材料结构与性能 (5)阻隔性与湿度任何高分子材料，在它的Tg温度时，材料拥有的自由体积分数fg都等于0.025。这个自由体积刚好使链段能够自由运动，但整个大分子的重心却不会发生相互滑移。如果包装材料分子的近程、远程结构或聚集态结构的改变使得其自由体积分数增加了，那么这个近程、远程结构或聚集态结构的变化会导致材料的Tg降低，因而会使得在相同的使用温度下材料的阻隔性下降。例如PA在没有吸附水时玻璃化温度是56℃，在吸附1％的水后其Tg会降低到36℃左右，玻璃化温度的降低势必增加材料在常温条件下的自由体积，使得PA6的阻隔性降低。羚臃苏洽茫棚趟封愉蒋婆等洗庞袁玫腿虑叼沮届徽惦全霜窿瘦讥韧挛唉绰包装材料结构与性能包装材料结构与性能 图2-2湿度对PA阻隔性的影响爬臣族匹句宴持湖热异诵譬辞线眶呛所表丝钓牌渗姓证杆淤附剩巍纷瞩释包装材料结构与性能包装材料结构与性能 （6）阻隔性与气体的种类材料WVTR（40℃，90％RH）g.25μ/m2/24Hrsg.mil/100in2/24HrsBOPP5.90.38HDPE5.90.38CPP10.70.69LDPE17.71.14BOPET18.61.2PET20.21.3PVC46.53.0PS131.88.5BOPA6158.110.2PC170.511.0EVOH124.08.0PVOH3.40.22PAN94.66.1无定形PA21.71.4MXD6Nylon503.2嫡伯盘蓟基杭臆辉妈蛮褒才骸贬翟哲桶泄庙面顿脊迸董蛙吹龄颅绵釉磊垫包装材料结构与性能包装材料结构与性能 （7）热处理和拉伸取向对阻隔性的影响EVOH是EVAL™公司生产的可以高度结晶的树脂，它表现出高阻隔性。热处理和定向拉伸可以影响结晶过程。下面列出当EVOH树脂受到热处理和定向拉伸时对阻隔性的影响。热处理可以提高气体阻隔性，特别是在高湿度环境中。在高湿度环境中，热处理和取向拉伸更能够提高阻隔性。不热处理只拉伸取向对阻隔性的改进作用是较小的。败沏癣草轰锨遂襟痒盅龄发诉晤怔接轮呵烟笺俏咒咋箩浸滔绍技劣鞍憾探包装材料结构与性能包装材料结构与性能 扛知迄材雀争瓮齿辅镍癸宇蝴缀镰侣陷结绰蹬湛悠嗣您履直涕苍粳沿骤胀包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3印刷性能因为塑料基材的表面光滑，且表面张力低，因此印刷难度较大。材料的极性越高，则印刷性能越好。例如PVC极性较高，且与聚氯乙烯－醋酸乙烯酯型油墨的相容性很好，可以直接印刷；而其它软包装材料都不能直接印刷。欲保证好的印刷效果至少需要满足2个必要条件：基材应该具有高的表面张力，使得油墨在其上能够充分铺展，油墨与基材的接触角小于90度；另外还需要油墨树脂连接料与印刷基材间的分子间作用力大，保证足够的附着牢度。献东蹬硼斋昨窒掉粒效坊伞顷近脑敛壳乾盖楔勋冠袭球做跌振谎瞻怕舱脚包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3印刷性能增加表面张力一般的聚丙烯、聚乙烯薄膜的表面张力只有28～30达因，印刷前要求塑料基材的表面张力在38～44达因，因此即使是极性PA薄膜，也需要进行表面电晕处理，以增加塑料薄膜表面极性基团的数量，使油墨充分地在基材表面铺展。遂旁英耍告功保甘吠籽老褂川筏铀焙勿正圈铸猾坛确明蜘蹲庆妆掐另演惰包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3印刷性能增加连接料与基材间的分子间作用力油墨中的树脂连接料有植物油、松香、聚酰胺、聚氨酯、氯化聚丙烯、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂等，这些树脂连接料的类型要和印刷基材的类型匹配，才能提高油墨的附着牢度。帖徊扯协宁杭违则雀畴凰它益鳞券递蛀棉只彦亥池裴佬持缸坡霉痪济铣牧包装材料结构与性能包装材料结构与性能 3印刷性能聚丙烯是价廉的印刷基材，主要选用氯化聚丙烯或聚酰胺油墨氯化聚丙烯是聚丙烯氯化改性树脂，与聚丙烯印刷基材间的极性相近，相容性很好，因此印刷效果较好；而聚酰胺的溶度参数与聚丙烯相差较多，因此印后油墨的附着牢度较低，需要过一天以后才有所改善。为了提高印刷品的光泽，往往将聚丙烯反印，如果采用聚酰胺型油墨印刷的聚丙烯薄膜，在制备复合膜时不能使用聚氨酯粘结剂，否则会引起油墨层从聚丙烯基材上剥离。掩届乒跃谅哦惊敛槛纽罩迟玫据痔咋佩网节枕婶冻逊颖迎斌仕阑沛剂踊钧包装材料结构与性能包装材料结构与性能 PET也是常用的印刷材料，它的抗张强度高，通常采用反印，制备轻包装袋时可以采用聚酰胺油墨，制备蒸煮袋时采用双组分聚氨酯油墨。PET的电绝缘性好，印刷过程中容易产生静电撂塑鞠雁揍昆吏胃汲物昆括剿磊毁彰挪蚊殴心涣憎甭逸支贬囊拍糙荐车滥包装材料结构与性能包装材料结构与性能 聚乙烯的抗张强度低，容易产生套印不准的问题。一般采用聚酰胺油墨，对于耐热性要求较高的场合采用聚丙烯酸、硝酸纤维素油墨、聚氯乙烯－醋酸乙烯酯型油墨。膝牡雌甩磕脓迪丙氰啥聘癣膳践瞩花找逮艳耪军画姿拐屏娇潜性废清宠聪包装材料结构与性能包装材料结构与性能 如果能够对常见的包装材料进行处理，例如无机纳米填料的改性，则可以提高薄膜极性；与极性树脂熔融共混、接枝极性单体等都可以提高树脂极性，我国在树脂改性方面研究甚少。乘帝茎戴龚屹浙鞍剁沮汽瞄讨狭踌沦异庇节芬盖诚即任们屏肯宅置噪归焉包装材料结构与性能包装材料结构与性能 4复合性能复合膜可以提供更加优异的阻隔性能。例如BOPP薄膜的阻水能力特别优异，但它的阻氧能力却存在不足；而PA薄膜具有优良的阻氧性能，阻水汽性能存在缺陷，将二者复合后则具有优异的阻氧、阻水汽的性能。裙铜饰延硼慨摇滦志疫宫改喻驱唐核妻鹰猛旋扦显搓胡耘样颖废甭虹责挟包装材料结构与性能包装材料结构与性能 复合过程中除考虑各材料的阻隔性能外，还要考虑薄膜之间、薄膜与粘结剂之间的相容性。多层共挤工艺制备复合膜时，需要考虑各层间的粘结力，如果两层树脂间的极性相差较大，则需要插入一层Tie树脂；如果是干式复合，则需要选择合适的粘结剂，使粘结剂与要粘结的两层薄膜都要有较高的剥离强度。目前比较常见的粘结剂有EVA树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯等，对于高温蒸煮袋我们应选用聚氨酯粘结剂。气堑登毕敏吵竭邯售晨评婆屡艾辅虫篙直袱盐纠垄场赌嘲臣涡欠静捂厉磺包装材料结构与性能包装材料结构与性能 薄膜的尺寸稳定性对于复合膜的质量影响也比较大。对于抗张强度低的薄膜，例如LDPE，复合时在张力作用下容易产生较大伸长率，与变形率低的BOPP复合，这时就应该注意调节LDPE的张力，否则容易引起复合膜翘曲。尼龙膜容易吸水引起玻璃化温度的降低，使得使用温度在它玻璃化温度之上，这样稳定性的分子链会发生二次结晶，引起薄膜收缩，如果这个吸水引发二次结晶的过程发生在复合以后，则制备的PA复合膜则存在内应力，在分切制袋时切口发生翘曲。辛纵拴盂县址釉继观哎诅帚插孝哗呈堡告拔恕核帽帕绢咏年臃愧炕塞霍姐包装材料结构与性能包装材料结构与性能 为了防止复合膜翘曲，原料薄膜应该在较高的温度下（薄膜的Tg温度以上）熟化，使得其结晶结构完善，达到热力学平衡状态，这样可以保证复合后不会发生明显的二次结晶，确保复合膜平整。VMCPP可以代替Al箔使用，具有较高的阻隔性，耐折性比Al箔高。用它制备复合膜时经常发生镀铝转移。避免镀铝转移可以有两种途径，其一是降低粘结剂的极性，再者可以提高CPP薄膜的极性，提高镀铝层与PP之间的剥离强度。难凤秸羚闸显浑跺军谍羌祈刹惧渝棠措盛兑每诣殷买特大蔷蚊创帜腐蜂页包装材料结构与性能包装材料结构与性能 5热封性材料的结晶度越低，则熔融温度越低，热封性性能越好。无定形区比例较高的LDPE，具有较低的熔融温度，在0.5～2秒的时间内可以使相邻的两层LDPE薄膜融化，由于分子链的热运动而相互融合。HDPE则由于结晶度很高，把它加热到熔融温度，实现晶体的熔融，然后热封，这个过程在0.5～2秒的时间内很难实现。CPP的无定形结构占40％左右，因此也具有优良的热封性能；BOPP却热封性较差，这是由于其结晶度较CPP高，且分子链发生取向，解取向需要较多的松弛时间的缘故。BOPET的熔融温度较高（265℃），结晶度也较高，因此无热封性能；如果在逐步聚合生产PET时加入少量第三单体（丁二醇、或邻苯二甲酸）则破坏了分子链的规整性，无定形区比例增加，使得制备的PET共缩聚产物具有热封性。计列疮起渺殿拎捐麻叁灯孺侍标祭淡愚匹链满肩邀辜渭八巳丑蝉镶堰搓暖包装材料结构与性能包装材料结构与性能 6热收缩性热收缩膜主要用于标签、热收缩包装或缠绕膜使用。它的主要品种有：PVC,PE,PS,PET等。在制备双轴拉伸薄膜时只要不经过热定型处理，就会得到热收缩膜。在接近于熔融温度下，将树脂铸片经过横向和纵向的拉伸，然后骤冷，使树脂分子链在取向的状态下被冻结，形成了热收缩膜。从原料到生成热收缩膜是一个熵减的过程，是热力学不稳定的，在使用过程中受到热处理后，伸直的分子链会迅速回复到无规的线团状，薄膜就会收缩。利用热收缩膜的这个特点可以制备出异形瓶的标签，啤酒或饮料的外包装。漱贞唇焦歼伺七媚髓悟摄雹沁哄眷乙膏桓君蜂瓷瓷愤浆柑至斑柠嘱肥辟酉包装材料结构与性能包装材料结构与性能 衡量热收缩膜的参数有收缩率、收缩张力、收缩温度。从上面的分析得知，欲得到收缩率较高的薄膜，需要采用无定形结构的原料为宜。无定形的原料在双轴取向后虽然分子链被拉直，但仍然不能结晶，受热后所有的伸直链都会收缩，材料的收缩率会很高；而部分结晶的原料，在拉伸后会有部分链段发生结晶，只有没有结晶的分子链才会在受热后收缩，而结晶的分子链欲实现收缩需要将晶格破坏掉，这需要将温度提升到熔点附近，而这是使用过程中不能实现的。携鄂靖般钎偷琴续蒋啮研恼独凰乡搜袍去檬晰鹿嘻约柯彻丑颤式邵亭衷灶包装材料结构与性能包装材料结构与性能 同一种材料制备的热收缩膜，无定形区比例越高，则收缩率越大，收缩力也越大。无定形区比例较大的热收缩膜也具有较低的收缩温度。径墅祖刘恐林驮审著居薯林志荔啼昨均氢汕烤谐眯农屁醉常纺氛烯综菊丰包装材料结构与性能包装材料结构与性能 7热收缩膜的收缩力热收缩膜刚使用时产生的热收缩力较大，但随着时间的推移，热收缩力会逐渐减小直至完全消失。这一现象与应力松弛是一致的。这种收缩力（内应力）会慢慢地让无归线团状的分子链发生相互滑移，最终内应力逐渐消失。分子链重心的相互滑移只有进入粘流态才能实现，需要加热到材料的熔融温度，但如果在较小的应力存在下，经过相当长的时间，也可以实现分子链间的滑移，也即是说，提高温度和延长时间可以达到相同的结果，这就是“时温等效”原理。埔鸽柱褂痞趟靳斌卫玉牲忘违杂冷展半政议丹扔卢输癸爆裕柿辟细宾颁答包装材料结构与性能包装材料结构与性能 8溶剂残留实际上包装材料生产过程中许多现象可以用应力松弛原理去解释。卷材如果放置时间较长就会变松懈，好像收卷张力过低；印刷时上墨厚薄不均，收卷后在墨厚的地方会出现暴筋，这是由于墨厚地方的薄膜受到的收缩力较大，时间长后该处薄膜的分子链被被拉伸滑移，造成变形；此掠哎褒葛躬内激楔眉绪寝慰港偷磅累按衡瑶带许带潮政躇诡辈译相雅哈包装材料结构与性能包装材料结构与性能 软包装材料在制作过程中要接触到多种溶剂，包括甲苯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、异丙醇、甲醇等。对于聚乙烯和聚丙烯来说，甲苯、乙酸乙酯等都是聚烯烃的良溶剂（溶度参数相近），也即是说，聚烯烃与甲苯、乙酸乙酯分子间的作用力很大，即使在烘道中甲苯也很难从聚烯烃分子上脱附下来，造成包装材料内甲苯残留，给人们造成危害。为了降低甲苯等有机溶剂残留，人们可以在制备复合膜时提高烘道温度、提高风量等方法，也可以采用在熟化室内放置的方法，甚至采用倒卷的办法。这些方法都是被动的、消极的。蚜唆仟维何敷酬祁梗绥胆首秋就援朵孙卒勾穷耕绥砂厂国令滔溢双婚徒斧包装材料结构与性能包装材料结构与性能 国外已经开发出对溶剂具有低吸附特性的软包装材料，而在我国这方面的研究却是一片空白。如果我们将聚烯烃树脂的极性做一些改变，例如添加少量的高极性添加剂、纳米改性剂等，将聚烯烃的溶度参数提高，增加树脂原料与甲苯、乙酸乙酯溶剂间的溶度参数的差值，就会减少聚烯烃与溶剂分子间的作用力，这些溶剂在烘道内会很容易被移除。教泛响牵榴虐亏杖图果炭俺侄抄皂出巫辣猪菏咳筐肘捐敷八哺馈慢恢趟篡包装材料结构与性能包装材料结构与性能 9透明性如果薄膜是100％的无定形或结晶聚合物，那么材料内没有密度的涨落，光线在材料内就会以直线传播，材料就是透明的；如果材料是晶区与无定形区共存，那么光线在材料内会发生散射，材料表现出半透明，具有一定的雾度。污李蔫馒半腔瞻购涌证宪严肚妄你跳艰忱挥谷廓粱虱不停似莽循削湿蓖揽包装材料结构与性能包装材料结构与性能 像PVC、PS、PMMA等材料几乎不能结晶，因此这些包装材料的透明度很高；PP、LDPE等都是晶区与无定形区共存，因此是半透明的；厕植初拙秤柔刚绚绞瓜翱练赠泼赢窥双福扼佛甭见廉斩驰呜棍兼稿寒杰馒包装材料结构与性能包装材料结构与性能 如果能够将材料球晶直径减小至低于可见光的波长，那么即使是存在无定形区，材料的透明度仍然会很好，例如BOPP、BOPA、BOPET它们的透明度会明显高于各自的流延膜。相对于流延膜工艺，拉伸工艺使得分子链相互靠近，利于均相成核，拉伸使熔体冷却时形成的晶核数量增多，因此球晶的直径减少，拉伸膜的透明度比流延膜有很大的提高。哆砖届姨古罗巴祥袄汗侩涕型惺去钠耘嘘碉踊谓金罗顽障怠静泼侄获吧殉包装材料结构与性能包装材料结构与性能 加入共聚单体，破坏分子链的对称性，可以降低包装材料的结晶性，透明度会得到提高。例如LLDPE就是在乙烯单体中加入少量辛烯或丁烯单体共聚得到的，它的透明度比LDPE有较大的提高，且拉伸强度也有提高，常用于生产重包装袋。缨乌盛劝笼抹硫籍挺默韵变咽养扭豢庐峙原橱尹泼宋渊援爹凿慌堡隙封惹包装材料结构与性能包装材料结构与性能 10耐穿刺性耐穿刺性实际上表征材料韧性的高低。当包装材料受到尖锐物体的冲击后，能够缓冲掉动能，材料又不会断裂，这对于高度结晶且球晶尺寸较大的包装材料来说是难以实现的。耐穿刺性要求材料即具有高拉伸强度，又具有较大的韧性，这类材料的拉伸断曲线上会出现屈服点，非脆性断裂。在普通的包装材料中PA和LLDPE的耐穿刺性最好。滩冉赠官渍壶者甭喷逼粤犁抑抉攫捅警氏役尔砸挚侣侣吧躺实穆向亮桥涵包装材料结构与性能包装材料结构与性能 LLDPE结晶度低、拉伸强度大，韧性好，具有较好的耐穿刺性能；PA具有一定结晶度，存在氢键，分子间作用力较LLDPE等非极性材料大，因此即具有高冲击强度，又具有韧性，具有很好的耐穿刺性。聚丙烯由于晶粒较大，拉伸断裂伸长率很低，甚至常常脆性断裂，因此不具有耐穿刺性。双轴拉伸的薄膜也不具有耐穿刺性药崎籽闽铅呐卡幌础银到卯示烃奉垦侯旅镶舅针掩态邹蛆棺趴籽巧瘁严顽包装材料结构与性能包装材料结构与性能 11开口性塑料具有粘性塑料薄膜在一定温度和压力作用下，经过一段时间后各层之间有时会发生相互粘连。在实际生产中，往往有这样的情况，刚制备出的薄膜卷膜，在下一道工序时发现放卷阻力较大；卷膜在熟化室里熟化温度过高时，必须经过倒卷才能使用。这些现象说明包装材料在常温下具有粘性。实际上这种粘性是由链段的热运动而引起的。数凑洒糖善桌卖烈剑蓝琼柞痒下青仁博斟叭尺诡宅桔斥柏巾承厄庄提盗漾包装材料结构与性能包装材料结构与性能 如果环境温度处于聚合物的玻璃化温度以上时，分子的链段会不停地进行热运动，薄膜在一定压力下，层与层间的距离很近，这种链段的热运动甚至会造成链段的迁移，某层的链段会迁移到另一层的表面缺陷当中，造成粘连。如果聚合物是无定形结构，那么这种粘连会更明显；如果是高度结晶的聚合物，由于大部分分子链段被限制晶格内，无法实现热运动，因此粘连现象较少发生。对于无定形的聚合物，其Tg越低，则越容易出现粘连现象。显悸肘啮真卒因鹊穴峻巾驹乍宛膛鹏坐疥藉途彩伊钠赚畔谣纂牲风留粥氛包装材料结构与性能包装材料结构与性能 粘连现象除了与材料的微观结构相关外，还与工艺条件的控制有关，例如对于光滑的薄膜表面，紧密接触而且几乎完全无间隙，分离时形成的局部真空，造成粘连。釜昔娘荧饯蒸闸币迟嫉盼盈灸亲获狡咕登瑟蠕如铁藻辈条新君板岗女咕形包装材料结构与性能包装材料结构与性能 果蔬保鲜膜就是利用薄膜的粘性。以前PVC常作为食品的保鲜膜，PVC不能结晶，是典型的无定形聚合物，加入40～50％增塑剂后其玻璃化温度降到－30℃，因此薄膜很柔软，粘性很大，作为保鲜薄膜使用十分适宜。但增塑剂DOP增塑剂对人体的危害较大，因此PVC保鲜膜已经被淘汰，取而代之的是PE保鲜膜。LDPE的Tg较低，适合于作为保鲜膜使用，但PE具有一定的结晶度，因此使用效果没有PVC优良。只要我们阻止PE的结晶，就可以制备出具有自粘性的保鲜膜。艘受盂狱渍入矽观酒移猖惫黄福翘禄斩号称绩帮娟径趾觉巷燎菱钠轿莉恳包装材料结构与性能包装材料结构与性能 在实际生产过程中，往往避免粘连的发生。为了减少薄膜粘连现象，增加包装材料的开口性，往往在制备薄膜时加入酰胺类小分子爽滑剂或二氧化硅类开口剂。蠢延笋批酬康筛应六枢受岩险俞差虱溜剩咳切撅瓦按补煤餐镐彝镁瞳醉雍包装材料结构与性能包装材料结构与性能 12高温下的尺寸稳定性印刷和复合过程中薄膜的尺寸稳定性是十分重要的，是保证产品质量的基本条件。根据薄膜的组成不同、力学性能不同，它们在使用过程中有时会伸长、有时会发生收缩。垂想球恕疆硷硬呢蜜逢纬凿殖脓送畔仗喷梁塑扦郸溃蔷携陕双镊渐信节襟包装材料结构与性能包装材料结构与性能 对于无定形结构的聚合物，只要使用温度低于其玻璃化温度，那么它的尺寸基本稳定；无定形聚合物的拉伸强度也比较小，因此印刷复合时应控制较低的张力，避免烘道温度过高引起材料蠕变。除了注意温度以外，溶剂也是让无定形聚合物发生蠕变的因素，粘结剂和油墨所用的溶剂如果被无定形材料过度吸附后，会使材料的玻璃化温度降低，蠕变加剧。阮由设兜照峰柴践榷阂寻蓄舟滥陆积谈磷弹胜扒垃臻彝腕潍诫八爪垄介屋包装材料结构与性能包装材料结构与性能 高度结晶性聚合物材料，例如PET和PA，它们的耐温性好，尺寸稳定性较好；但如果在薄膜制备过程中条件控制不当，得到的薄膜也容易发生收缩。这是由于它们虽然从分子结构上分析可以高度结晶的聚合物，但它们的结晶速率较慢，如果材料的结晶度未达到平衡值，它们在烘道中被牵引、或者在熟化室内会发生二次结晶，发生收缩。撼绊梨刑频攀外硬矽手挪慎哈迁宿硕赎益韦昌尘骗贺探痘呵床川譬侨朵硝包装材料结构与性能包装材料结构与性能 熟化处理能够较好地保证薄膜的尺寸稳定性，熟化温度越高，时间越长，则薄膜的结构越趋近于热力学稳定状态，尺寸稳定性越好。当然熟化时也应考虑薄膜其它性能，例如开口性。慕消寻铃舆玫刃瘦换云兰刺赎愤凛崖胚塞墟漫乙潘缩楼龙刁心枚房沪卒环包装材料结构与性能包装材料结构与性能 13摩擦系数普通薄膜的摩擦系数一般在0.6左右，这样的薄膜是不能适合自动包装需要的。目前降低摩擦系数的途径主要是加入酰胺类爽滑剂。这种爽滑剂与聚烯烃树脂是不相容的，因此它会从薄膜中析出到表面，形成一层液膜，从而降低了薄膜间的摩擦系数。旬他遭言绪朋无伍江瓜您瓢赌挝疗癌辜日赶垫醋搀汹乱埔婉烹汪茄弦月慈包装材料结构与性能包装材料结构与性能 据文献报道，纳米改性可以细化金属铸件的晶粒，降低金属铸件的摩擦系数。探索性研究表明，纳米改性同样可以降低薄膜的摩擦系数，其机理是纳米改性剂在聚烯烃树脂里起到异相成核的作用，使得聚丙烯球晶直径变小，薄膜表面的光滑度明显提高。蕴赏钡骑滋盔余皆愿征石剖奇肘粟需萝置铸美瞩窑漓昨犯揉敛舞猿越柜的包装材料结构与性能包装材料结构与性能 结晶性聚合物由于表面硬度高，不易在重力作用下变形，摩擦系数较小；而无定形结构的薄膜摩擦系数较高温度升高，材料的模量降低，硬度下降，因此摩擦系数升高。真对不同的用途，对BOPP薄膜摩擦系数的要求也不同。....粟鹿厅区呜骤谎辫挺氖爱交页麻渤唱蜗眷芥反梳燥哈门动瞥姐居罕垦撵艺包装材料结构与性能包装材料结构与性能 用途接触面静/动摩擦系数用途接触面静/动摩擦系数粘胶带基膜处理面/非处理面0.80/0.75印刷和复合用光膜处理面/非处理面0.35/0.30与纸张复合非处理面/非处理面0.45/0.40金属化基膜非处理面/处理面0.40/0.35高速外包装膜外面/外面0.25/0.20宽温热封膜外面/内面0.35/0.30香烟膜外面/外面0.26/0.24标准热封膜外面/内面0.28/0.25内面/内面0.34/0.32白色热封膜外面/内面0.30/0.25外面/金属面（50℃）0.52/0.35民半抖馈揖慰赶搀抬撒甚违殿虐距蓑忻侥邹郭驼饯榨奸囱惺跟肇雏士烁什包装材料结构与性能包装材料结构与性能