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1、软包装材料,塑料概述,塑料包装的特点及其产品 高聚物的结构与性能的关系 高分子材料的分类和命名,塑料包装的特点及产品,塑料的特点 塑料在包装方面的主要应用,塑料的特点,质轻、机械性能好 适宜的阻隔性与渗透性 化学稳定性好 光学性能优良 卫生性良好 良好的加工性与装饰性 缺点,塑料在包装方面的主要应用,薄膜 容器 塑料瓶、桶、罐、软管容器、杯、盒、盘、箱等 防震缓冲包装材料 密封材料 带装材料,高分子材料基础知识,高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。根据有机化合物分子量的大小，可将它们分为低分子有机化合物和高分子有机化合物两类。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之间的物质属于低分子还是高分子，这要由它们的物理机械性能来决定。一般说来，高分子化合物具有较好的强度和弹性，而低分子化合物则没有。,高分子材料基础知识,高分子材料的合成 高分子链的结构和性质 聚积态的结构和性质 高分子材料的柔顺性 高分子材料的老化与防老化,高分子材料的合成,单体 聚合度 平均分子量 聚合反应的类型,单体 聚合度 平均分子量,概念： 高分子化合物的分子量虽然很大，但它的化学组成一般并不复杂。它们都是由一种或几种简单的低分子化合物重复连接而成。高分子化合物又叫高聚物，低分子化合物变为高分子化合物的过程叫聚合，聚合以前的低分子化合物叫单体。如

3、下 nCH2=CH2CH2CH2n 式中n为聚合度，表示特定结构单位的重复个数 要使同一种高分子化合物的各个分子的聚合度相等是很困难的，因此各个高分子的分子量也就不同，这样高分子化合物都是由许多化学结构组成相同、分子链链节数不等的同系高分子组成的混合物，我们把这称做高分子分子量的多分散性。,单体 聚合度 平均分子量,高分子化合物的分子量链节分子量聚合度 高分子化合物的分子量是在一定范围内变动的，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况，对于高分子化合物的性质有很大影响，是高分子化合 物的一项重要技术指标。例如，当聚乙烯分子量增加时，它的拉伸强度及刚性增加，但流动性下降。而对同一

4、分子量的聚乙烯，当分子量的分布范围增加时，它的抗蠕变能力增加，耐低温脆性及耐应力开裂性提高，但它的冲击韧性下降。,聚合反应类型,加聚反应 缩聚反应,加聚反应,加聚反应 参加加聚反应的单体可以是一种，也可能是两种或多种。前者称为均聚，得到的产物是均聚物；后者称为共聚，生成的是共聚物 共聚种类： 无规共聚 AB两种结构单元无规排列； -ABBBBAAABBBBBABAB- 交替共聚 AB两种结构单元有规律地键接； -ABABABABABABABABAB- 嵌段共聚 AB两种不同成分的均聚链段彼此无规键接； -AAAABBBBBAAAAAABBBBBBAAAAAABBBBBB- 接枝共聚 在一种高聚

5、物主链上键接另一种成分的侧链。,加聚反应,特点： a反应一旦开始，就进行得很快，直到形成最 后产物为止，中间不能停留在某阶段上，也得不到中间产物。 b链节的化学组成和单体的化学组成相同。 c反应中没有小分子副产物生成。,缩聚反应,缩聚反应是由相同或不同的低分子物质聚合，在生成高聚物的同时常有H2O、NH3、卤化氢、醇等低分子物质的析出。所得到的高聚物，其组成与原料物质的组成不同。例如，二元酸和二元醇的酯化作用，得到聚酯。 根据所用单体的不同，缩聚反应可分为均缩聚和共缩聚两种。,均缩聚,含有两种或两种以上官能团的一种单体进行的缩聚反应称为均缩聚反应。例如，氨基酸均缩聚得到聚酰胺。,共缩聚,含有不

6、同官能团的两种(及两种以上)单体进行的缩聚反应称为共缩聚反应。例如，己二胺和己二酸经共缩聚反应生成尼龙66。 缩聚反应的特点如下： a. 缩聚反应是由若干个聚合反应构成的。因此它是逐步进行的，也就是缩聚反应可以停留在某阶段上，可以得到中间产物。 b. 缩聚产物链节的化学结构和单体的化学结构不完全相同。 c. 在缩聚过程中总有小分子副产物析出。 缩聚反应有很大的实用价值，酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺、有机硅树脂以及许多其它塑料等都是用缩聚反应合成的。,高分子链的结构与性质,高分子链的组成与形态 高分子间的作用力,高分子链的组成与形态,线型 许多链接成一个长链，分子直径与长度比可达1：10000以上

7、。 特点： 若无外力拉直，不可能是直线型。通常卷曲成不规则的现团状 体型 分子链和分子链之间有许多链节相互交联起来，成为立体结构。 特点： 分子形成按三维空间进行。无弹性和塑性，脆性大，不溶于任何溶剂，分解温度小于熔化温度，故也不能熔融 取代基位置的不同 a、 全同立构 取代基R全部处于主链的一侧。 b、 间同立构 取代基R相间地分布在主链的二侧。 c、 无规立构 取代基R在主链两侧作不规则的分布。 说明：一般情况结构越规整，结晶度越高。除了透明性，综合性能就越高,高分子间的作用力,化学键力（不是分子间力） 次价力 分子间作用力对聚合物性能的影响,化学键力,高聚物的大分子中各原子是由共价键结合

8、起来的，称之为主价键。分子中两原子核间的位置决定了主价键的键长，分子形成能和离解能就是主价键的键能。键长和键能对高聚物的性能，特别是熔点、强度有着重要影响 一切物质的分子间都存在着相互作用力，虽然分子间力比分子内原子间化学键力要小得多，一般只有化学键力的十分之一到百分之一，但是分子间的作用力对物质的性能(熔点、沸点、气化热、熔融热、溶解度、粘度等)有着很大影响。尽管物质分子中正、负电荷的总值是相等呈中性，但由于正负电荷的分布中心不一定重合，就有极性、非极性之分。,次价力,氢键 氢键是氢原子在分子中与一个原子A键合时，还能形成与另一个原子B的附加键。氢键的产生主要是由于氢与A原子形成共价键时，共

9、有电子对向A原子强烈偏离。这样氢原子几乎变成一个半径很小的带正电荷的核，因此这个氢原子还可以和B原子相吸引形成这个附加键，如若A、B均是负电性很强的原子(如F、N等原子)则能形成极性很强的氢健。 范德华力 包括：色散力、诱导力、静电力，为分子间或分子内非键结合的力。 以上两种力因为是物理吸引，统称次价力，较化学建力小很多，但对高分子化合物的影响非常大。,分子间作用力对聚合物性能的影响,极性较小的碳氢化合物，由于分子间力小(聚乙烯、聚异戊二烯等)有良好柔性。 如果在分子链上没有大的侧基，运动就比较自由，显示出较好的弹性。 带有极性基团则分子间力大，如果又有大的侧基，影响了链的运动，因此就具有一定

10、的硬度和强度。 如果带有强极性基团则分子间力更大(如氢键)，再加上分子结构比较规整，就使这样的聚合物具有很高的强度和其它力学性能,聚积态的结构与性质,高聚物在组成与结构上都与低分子化合物有很大差异，所以它具有许多与低分子化合物不同的特殊性质。这些性质与高聚物的聚集态结构有着密切的关系。根据分子排列是否有序： 结晶聚合物的结构 无定形聚合物的结构 聚合物的取向态结构,结晶聚合物的结构,高聚物的结晶作用，只发生在线型高聚物或支链型高聚物和含交联键不多的网状高聚物内。结晶聚合物由“晶区”(分子作有规则紧密排列的区域)和“非晶区”(分子处于无序状态的区域)所组成，晶区所占的重量百分数，称为结晶度。例如

11、低压聚乙烯在室温时的结晶度约为8595%。 结晶性与结构有如下关系： （1）高聚物的化学结构越简单，就越容易结晶。例如聚乙烯和聚氯乙烯相比，聚乙烯的化学结构较为简单，因此它的结晶性较聚氯乙烯(有取代基Cl)为好。 （2）如果在主链上带有侧基，侧基体积小、对称性高，就容易形成结晶。例如聚四氟乙烯是一种典型的结晶聚合物，因为CF键的键能高，又是对称分布。 （3）在主链上带有庞大的侧基，或对称性差，就不容易结晶；例如聚苯乙烯的侧基是苯环，体积大，又不对称，因此结晶性很差。又例如，聚甲基丙烯酸甲酯的侧基对称性低，结晶性也很差。除非在特殊条件下，例如拉伸这一类高聚物，才能使它们的大分子出现一定程度有顺序

12、的排列，即出现一些晶区。 （4）分子链间的作用力的大小，对结晶性也有很大影响。分子间力大，使分子链相互之间容易接近，有利于结晶的形成。例如，聚酰胺的结构并不对称，也不简单，它却是一个典型的结晶聚合物。这是由于它的分子中存在很多的氢键，使分子间的作用力大大增加，因此它的结晶性很强。 （5）两种或两种以上的单体组成的无规共聚物，由于其组成不均一，一般难于结晶，如在乙烯中引入少量丙烯进行共聚，则大大地破坏了乙烯的结晶性。,结晶对高分子聚合物性质的影响,对同一种聚合物来说，结晶度的大小对聚合物的机械性能有着重大影响。结晶性还与分子链中的化学键、分子链间引力、分子链的柔顺性等因素有关。 结晶使大分子呈现

13、规整有序的排列。结晶度愈大，晶区范围愈大，分子间的作用力愈强，因此强度、硬度、刚度愈高(熔点愈高、耐热性和耐化学性愈好)，而与链运动有关的性能如弹性、伸长率、冲击强度等则降低。,无定形聚合物的结构,无定形聚合物的结构过去一直认为其大分子排列是杂乱无章的，相互穿插交缠的。近来研究发现，无定形聚合物的结构只是大距离范围内无序，小距离范围内是有序的，即远程无序，近程有序。,聚合物的取向态结构,高聚物在成型加工和使用时，在外力的作用下，高分子链会发生取向，即高分子链沿外力作用的方向排列。取向后的高聚物在力学性能、热性能和光学性能等方面都与未取向时有很大不同。正确地利用取向，可以提高高聚物的使用性能。,

14、高聚物的分子取向,非晶态高聚物 分子链或链段沿作用力方向占优势排列 结晶高聚物 分为非晶区中的分子取向和晶区中的晶粒取向两部分 单轴取向：在单向拉伸或单向流动的情况下形成的，分子链或链段倾向于沿作用力方向排列 。单轴取向的薄膜和纤维平行于轴向和垂直于轴向的性能各异 双轴取向：双轴取向是沿互相垂直的两个方向对薄膜(或薄片)进行拉伸，薄膜(或薄片)的厚度减小，面积增大，高分子链或链段趋向于与薄膜的平面平行地排列，但在该平面内的方向是无规律的,取向后高聚物的物性,取向态在热力学上是一个不平衡体系。分子的热运动总是要求处于紊乱无序的状态，所以非晶态高聚物的取向态在外力除去后，或在Tg（玻璃化）温度以上

15、时会发生解取向。取向快的，解取向也快，收缩薄膜就是利用高聚物具有解取向的特点而成为特种功能的包装材料。和非晶态高聚物不同，结晶高聚物的取向态比较稳定。这是因为只有在熔点以上才能破坏原有的晶相结构使之解取向。 高聚物经取向后，力学性能各向异性，沿取向方向的机械强度增加。如单轴拉伸薄膜在拉伸方向上的抗拉强度要大于垂直于拉伸方向的抗拉强度，这是因为与取向轴方向平行的应力作用在高分子链的化学键上，与取向轴垂直的应力作用于高分子链间。高分子链间的范德华力小于化学键力，故。双轴拉伸后的薄膜（或薄片）在取向轴方向上都具有单轴取向的优点，与未取向高聚物相比，在抗拉强度和抗冲强度方面都有明显的提高。,高分子材料

16、的柔顺性,高分子链节的柔顺性 影响柔顺性的因素 高分子材料的温度形变关系,高分子链节的柔顺性,高分子化合物具有大分子链，这是它与低分子化合物的主要区别。它的另一特点，就是大分子链一般并不是伸直的，而是呈卷曲状态的，而且其形态可以随外界条件和环境的变化而变化。 如下图：CC键之间的夹角为109度28分,高分子CC单键的内旋,由于热运动，分子的构象在时刻改变着，因此高分子链的构象是统计性的。由统计规律可知，分子链呈伸直构象的几率是极小的，而呈卷曲构象的几率较大。 如此看来，单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的原因，内旋转愈是自由，卷曲的趋势就愈大。我们称这种不规则地卷曲的高分子链的构象为无规线团

17、。 实际上，内旋转完全自由的碳-碳单键是不存在的，因为碳键总要带有其它的原子或基团，当这些原子或基团充分接近时，原子的外层电子云之间将产生排斥力，使之不能接近。这样，单键的内旋转受到阻碍，旋转时需要消耗一定的能量，以克服内旋转所受到的阻力，因此内旋转总是不完全自由的。,影响柔顺性的因素,热运动能使大分子从一种构象转变为另一种构象，温度高，分子热运动能量充分，便于内旋转，当逐渐冷却到一定程度时，内旋转就被冻结，内旋转异构体就被固定下来。外力也可以引起高分子构象的转变，并引起整个高分子材料在外形上的改变。分子间的作用力(链间的作用力)，对柔顺性的影响很大。化学结构对分子链柔顺性的影响比较明显。 1.主链性质 2.侧基性质,影响柔顺性的因素,主链性质：1、分子链越长、柔顺性越好 2、 当主链中含有一定数量的芳杂环时，由于芳杂环不能内旋转，分子链的柔顺性很低，显示出刚性 3、当主链中含有孤立双键(即两个相邻双键间至少被两个以上的单键所隔开) 。因为出现双键，使两个碳原子都减少了一个侧基，这样围绕双键的邻近两个单键在旋转时