东华大包装概论课件07复合包装材料

第七章复合包装材料(CompositeMaterialsforPackaging)7.1复合材料(CompositeMaterials)1)含义广义:复合材料是两种或两种以上不同结构或不同性质的材料复合而成的多相材料.组成复合材料的原材料称为组分(材料)或相(材料).

狭义:纤维增强复合材料(连续的相称为基体/matrix,非连续的相称为增强）.

特点:多相;性能上优于单一材料;结构与性能具有可设计性.2)分类按性能特征:功能复合材料;结构复合材料；先进复合材料按基体:聚合物基;陶瓷基;金属基.玻璃纤维复合材料按增强:粒子复合材料;纤维复合材料碳纤维复合材料

Kevlar复合材料2)分类按相的几何形状:片状复合材料;层合复合材料；粒子复合材料共混复合材料:塑/塑;橡/塑同质异相复合材料:自增强材料异质同相复合材料:3)发展背景----古老而新颖

古代与远古时代

现代:1942年,玻璃钢/玻纤增强复合材料(美国)1960年,复合软包装(日本)1970-1980年,塑料共挤出包装(美,日);

体育器材;航空航天;汽车;建筑

发展趋势:轻质,高性能,功能,环境友好?7.2复合包装材料---CompositeMaterialforPackaging

1)含义：能够满足包装功能要求的层状复合材料.

结构特点：由结构、组成和性能不同的片状材料复合而成.2)分类:

纸/塑复合塑/塑复合铝/塑复合基材纸/铝复合纸/塑/铝复合3)构成:(1)基材:结构层纸与纸板;塑料薄膜及其片材;金属箔(常用铝箔)(2)粘合层(并非均有此层):(3)封合层/封闭层:(4)涂饰与印刷层4)制造工艺湿法复合:纸/塑;纸/铝干法复合:塑/塑;纸/塑;铝/塑热熔复合:纸/塑;塑/塑;铝/塑;纸/铝涂布/(蒸镀)复合:纸/塑;纸/铝;塑/塑;塑/铝;塑/铜共挤出复合:塑/塑复合5)复合包装结构复合包装结构的表示:外层/中间层/内层(外→内)PP/PE;PP/PVA/PE;纸/PE纸/PE/Al/PE

复合层的功能:↓

结构层:保证力学特性(强度,刚度)

阻隔层:保证阻隔性(尽量靠近内层)纸粘合层:Al

封闭层:保证热封性(与内装物接触）

LDPE；EVA；PVC；PVDC6)阻隔性复合膜常用阻隔层:铝箔;蒸镀铝膜;PVA;EVOH;PVDC;PA;PET常用复合膜(包装材料P256-257:Table11-3)多层复合膜的阻隔性单层膜的渗透规律与渗透系数(见第三章之塑料的渗透性):J=K(P1—P2)/L=K△P/L

双层膜的渗透系数：K.依据FickLaw

第一层:J1=K1△P1/L1;第二层:J2=K2△P2/L2

设:稳态/等温下,J=J1=J2;△P=△P1+△P2

由J=K△P/L得:L/K=△P/J.J1=K1△P1/L1,J2=K2△P2/L2

双层膜的渗透系数K=？n层膜的渗透系数K=？此式表示了多层复合膜的渗透系数与单层膜的渗透系数之关系.此式可用于：估算预测复合包装膜的渗透系数K

估算预测复合包装膜中某一层的渗透系数Ki

估算预测复合包装膜中某一层的厚度Li.?

如何估算预测不同温度、不同湿度时塑料膜的渗透系数K？7）温度对塑料膜的渗透性的影响7）温度对塑料膜的渗透性的影响定性分析：一般地，温度升高，K

。定量分析：K、T遵从ArrheniusEquation：

K(=DS)渗透系数,Ko为常数,R普适气体常数,T绝对温标,

Ek渗透活化能.

设:扩散系数D与溶解系数S也遵从ArrheniusEquationED扩散活化能,

HS

溶解热K=DS联立三式得:

Ek=ED+

HS应用该式

应用该式----------Ek=ED+

HSA非凝聚性气体：H2O2N2,

HS

很小，且溶解时为吸热反应，

HS>0，ED>0(总是如此）.

由可知:T

K

即T

K

,阻隔性减弱.B可凝聚性气体:H2O(g),有机蒸汽,

HS有可能为负值,虽然

ED>0,但Ek可能为正、负或O；此时，K随T的变化较复杂。C利用，在已知某温度下的K时，可以预

测另一温度下的K值。（设：Ek不随T变化而变化）例：在250C下，O2对PET的K1=0.12

104cm3.

/m2.d.1.01

105MPa，Ek=43.8kJ/mol。K2(T=35oC)=?分析:Ek=Ek1=Ek2

K2=0.12

104.e43800/8.314(1/298-1/308)K2=0.21

104cm3.

/m2.d.1.01

105MPaK1=0.12

104cm3.

/m2.d.1.01

105MPa表明:温度升高,阻隔性降低.7）相对湿度变化对阻隔性的影响A对吸湿性材料,如:PVAEVOHPA玻璃纸等,阻隔性随吸湿率的增大而减弱;(参见教材p261Fig.11-3)B对非吸湿性材料,如:PEPPPVCPVDCPET等,阻隔性几乎不随吸湿率的变化而变化;(参见教材p262Fig.11-4)7.3环境复合包装材料的发展A塑/塑复合及其合金B塑料表面镀金属层C塑料表面镀SiOx

（X=1~2）化学法（化学气相沉积）

物理法复合包装材料小结1常用组分材料及其功能