包裝材料學(xué) 第五章 塑料包裝材料的

塑料包裝材料塑料包裝材料廣泛應(yīng)用于各種日用品、食品和工業(yè)產(chǎn)品的包裝。它們具有輕便、防護(hù)和保鮮等優(yōu)點(diǎn),但也存在環(huán)境污染、難以回收等問(wèn)題。了解塑料包裝材料的特性和應(yīng)用對(duì)于設(shè)計(jì)更加環(huán)保的包裝解決方案非常重要。ＯabyＯＯＯＯＯＯＯＯＯ第一節(jié)塑料包裝材料概述塑料包裝材料定義塑料包裝材料是指由各種聚合物制成的用于盛裝和保護(hù)產(chǎn)品的容器、托盤(pán)等包裝制品。塑料包裝特點(diǎn)輕質(zhì)、耐腐蝕、成型性好、價(jià)格低廉,廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、工業(yè)等領(lǐng)域。塑料包裝優(yōu)勢(shì)可重復(fù)利用,有利于減少資源消耗和環(huán)境污染,可滿足產(chǎn)品保護(hù)和商品展示的需求。塑料包裝材料的定義和特點(diǎn)塑料包裝材料是指以合成樹(shù)脂為基料,經(jīng)過(guò)加工成型的作為包裝容器或包裝材料使用的一類材料。它們具有輕質(zhì)、耐腐蝕、色澤豐富、成本低廉等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種日常生活和工業(yè)包裝領(lǐng)域。塑料包裝材料可以根據(jù)性能分為聚烯烴類、聚酯類和其他類等,滿足不同的包裝需求。它們具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和成型加工性,為包裝行業(yè)提供了多樣化的選擇。塑料包裝材料的分類1按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類塑料包裝材料主要包括聚烯烴類、聚酯類、聚氨酯類等不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的塑料。每種類型都有自己獨(dú)特的性能特點(diǎn)。2按應(yīng)用領(lǐng)域分類塑料包裝材料廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、工業(yè)等領(lǐng)域,根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求特點(diǎn)進(jìn)行分類。3按加工工藝分類塑料包裝材料可以通過(guò)擠出、注塑、吹塑等不同的加工工藝制造而成,每種工藝都有其適用的材料。塑料包裝材料的發(fā)展歷程塑料包裝材料的發(fā)展歷程可追溯到上世紀(jì)初。最早的塑料包裝材料是以天然高分子為原料的材料，如硝酸纖維素和天然橡膠等。隨著合成高分子材料的發(fā)展，聚乙烯、聚丙烯等熱塑性塑料相繼問(wèn)世，為塑料包裝材料的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)中后期，聚酯、聚酰胺等工程塑料的出現(xiàn)，使塑料包裝材料的性能不斷優(yōu)化，應(yīng)用范圍不斷拓寬。進(jìn)入21世紀(jì)，生物基塑料、可降解塑料等環(huán)保型塑料的發(fā)展為包裝材料的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)新機(jī)遇。聚烯烴類塑料包裝材料聚烯烴類塑料包裝材料包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)等。這些材料廣泛應(yīng)用于食品、日用品和工業(yè)等各種包裝領(lǐng)域,具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。了解其特性和應(yīng)用可以更好地滿足不同場(chǎng)景的包裝需求。聚乙烯（PE）概述聚乙烯（Polyethylene，簡(jiǎn)稱PE）是一種常見(jiàn)的熱塑性塑料，廣泛應(yīng)用于包裝行業(yè)。它具有耐化學(xué)性好、透明度高、柔軟性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。分類聚乙烯可分為低密度聚乙烯（LDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）兩大類。它們?cè)谛阅芎蛻?yīng)用領(lǐng)域上有所不同。應(yīng)用食品包裝：塑料袋、保鮮膜工業(yè)包裝：容器、桶罐日用品：玩具、日用品外殼生產(chǎn)工藝聚乙烯主要通過(guò)乙烯的加聚反應(yīng)制得。生產(chǎn)工藝涉及聚合反應(yīng)、擠出成型等多個(gè)環(huán)節(jié)。聚丙烯（PP）特點(diǎn)聚丙烯是一種結(jié)晶性強(qiáng)、剛性高、耐熱性好的熱塑性塑料。它具有良好的耐化學(xué)性、絕緣性和耐低溫性能。制造工藝聚丙烯的主要制造方法是采用催化劑聚合法。通過(guò)控制聚合條件可以生產(chǎn)出不同性能的聚丙烯材料。應(yīng)用領(lǐng)域聚丙烯廣泛應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)療用品、家用電器、汽車(chē)零件、紡織品等領(lǐng)域。它以其優(yōu)異的性能和可回收利用性受到廣泛青睞。發(fā)展趨勢(shì)隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,聚丙烯將向著更加輕質(zhì)化、高性能化的方向發(fā)展,以滿足各種新興應(yīng)用領(lǐng)域的需求。聚苯乙烯（PS）特性聚苯乙烯是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低的熱塑性塑料。它具有良好的成型性能、高透明度和美觀耐用的特點(diǎn)。應(yīng)用聚苯乙烯廣泛應(yīng)用于食品包裝、電子電器外殼、玩具等領(lǐng)域。它簡(jiǎn)單易加工,可以滿足各種包裝和成型需求。優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：低成本、易加工、透明度高缺點(diǎn)：脆性較大、抗沖擊性能較差、耐熱性差發(fā)展趨勢(shì)隨著新技術(shù)的發(fā)展,聚苯乙烯正朝著高性能、環(huán)保、可回收等方向不斷改進(jìn)和優(yōu)化。聚酯類塑料包裝材料聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）PET是聚酯類包裝材料中應(yīng)用最廣泛的一種。它具有優(yōu)異的耐化學(xué)性、透明度和剛性，廣泛應(yīng)用于塑料瓶、食品和飲料包裝。聚乳酸（PLA）PLA是一種生物可降解的聚酯塑料，來(lái)源于可再生的玉米淀粉。它具有良好的成型性、透明度和耐熱性，常用于制造環(huán)保包裝。性能優(yōu)勢(shì)出色的機(jī)械強(qiáng)度和剛性良好的化學(xué)穩(wěn)定性和阻隔性優(yōu)異的耐熱性和熔點(diǎn)可回收利用或生物降解廣泛應(yīng)用聚酯塑料廣泛應(yīng)用于飲料瓶、食品盒、醫(yī)療器械、工業(yè)零件等諸多領(lǐng)域，是極為重要的包裝材料。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一種熱塑性聚酯材料,由對(duì)苯二甲酸和乙二醇通過(guò)縮聚反應(yīng)制得。PET具有良好的強(qiáng)度、剛性、透明性和化學(xué)穩(wěn)定性,廣泛應(yīng)用于各種包裝領(lǐng)域。聚乳酸（PLA）可再生來(lái)源聚乳酸(PLA)是一種由乳酸單體聚合而成的生物降解性塑料，其原料來(lái)自玉米、甘蔗等可再生農(nóng)作物。與傳統(tǒng)石油基塑料相比，PLA具有更低的碳足跡和更好的可持續(xù)性。生物可降解PLA通過(guò)微生物分解可以完全降解為二氧化碳和水。這使它成為一種環(huán)保友好的包裝材料，能夠有效減少塑料垃圾污染。良好的加工性PLA具有優(yōu)良的熱塑性和成型性能，可通過(guò)擠出、注塑等工藝制成各種包裝制品。生產(chǎn)過(guò)程中能耗和排放較低。應(yīng)用廣泛PLA被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療、日用品等領(lǐng)域的包裝，如一次性餐具、保鮮膜、藥物膠囊等。未來(lái)將在更多環(huán)保產(chǎn)品中發(fā)揮重要作用。其他塑料包裝材料聚氯乙烯（PVC）PVC是一種常見(jiàn)的塑料包裝材料,具有良好的耐化學(xué)性和絕緣性。它可用于制造軟管、管材和各種塑料容器。PVC在包裝應(yīng)用中越來(lái)越受歡迎,因其透明性和耐久性。聚碳酸酯（PC）PC是一種光學(xué)性能優(yōu)異的塑料,應(yīng)用于制造透明塑料容器和瓶蓋。它耐沖擊性強(qiáng),可用于生產(chǎn)各種包裝制品。近年來(lái),PC在食品和飲料包裝領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。聚酰胺（PA）聚酰胺又稱為尼龍,具有出色的機(jī)械性能和耐磨性。它廣泛應(yīng)用于制造各種工業(yè)包裝,如防潮袋和零件包裝。PA還可用于制造軟管和閥門(mén)等包裝組件。聚氯乙烯（PVC）定義聚氯乙烯（PVC）是一種從氯氣和乙烯合成的熱塑性樹(shù)脂。它具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和阻燃性能。特點(diǎn)PVC可以在生產(chǎn)過(guò)程中添加各種助劑,賦予不同的性能,如柔軟、硬度、透明度等。因此廣泛應(yīng)用于包裝、建材和電線電纜等領(lǐng)域。加工工藝PVC可采用擠出、注塑等各種成型工藝制成不同形狀的制品。其生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟,生產(chǎn)效率高。環(huán)境影響PVC在生產(chǎn)和使用過(guò)程中可能釋放有害物質(zhì),因此其環(huán)境友好性一直受到關(guān)注。近年來(lái)研發(fā)了更加環(huán)保的PVC材料。聚碳酸酯（PC）特性概覽聚碳酸酯(PC)是一種透明、耐沖擊的熱塑性塑料。它具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性和絕緣性能,廣泛應(yīng)用于電子電器、汽車(chē)、光學(xué)等領(lǐng)域。制造工藝PC通常由雙酚A和光氣反應(yīng)制得,采用熔融擠出或注塑成型工藝進(jìn)行加工成型。生產(chǎn)過(guò)程中需要嚴(yán)格控制溫度和壓力參數(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域電子電器外殼汽車(chē)內(nèi)外飾件光學(xué)鏡頭和儀器儀表日用品和醫(yī)療器械回收利用PC塑料可通過(guò)機(jī)械或化學(xué)回收方式進(jìn)行循環(huán)利用,有效降低廢棄物對(duì)環(huán)境的影響。聚酰胺（PA）定義聚酰胺（Polyamide，簡(jiǎn)稱PA）是一種重要的工程塑料，由二元酸和二元胺通過(guò)縮合聚合反應(yīng)制得。其分子鏈中含有酰胺鍵(-CONH-)。性能聚酰胺具有良好的機(jī)械性能、耐磨性、耐化學(xué)性和耐熱性。同時(shí)還具有很好的絕緣性、耐油性和耐溶劑性。種類聚酰胺包括尼龍6、尼龍66、尼龍11、尼龍12等多種種類，廣泛應(yīng)用于工業(yè)制品、汽車(chē)零件和電子電器等領(lǐng)域。加工聚酰胺可采用擠出、注塑等工藝成型加工。還可以進(jìn)行退火、熔融噴絲、壓延等后續(xù)加工工藝。塑料包裝材料的性能指標(biāo)評(píng)判塑料包裝材料性能的關(guān)鍵指標(biāo)包括機(jī)械性能、熱學(xué)性能、化學(xué)性能和光學(xué)性能。這些性能指標(biāo)直接影響到包裝材料的使用性能和使用壽命。機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度：塑料包裝材料在受到拉伸力作用時(shí)的抗拉能力,反映材料的強(qiáng)度。抗沖擊性：塑料包裝材料受到外力沖擊作用時(shí)的抗破壞能力,反映材料的韌性。硬度：塑料包裝材料表面的硬硬度指標(biāo),反映材料的剛度和抗壓縮性能。熱學(xué)性能熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度:塑料包裝材料的熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度決定了其使用溫度范圍。這些性能影響材料的加工工藝和最終產(chǎn)品的耐熱性。線性熱膨脹系數(shù):不同塑料包裝材料的線性熱膨脹系數(shù)有所不同,會(huì)影響其在高低溫下的尺寸穩(wěn)定性。需要與應(yīng)用環(huán)境溫度條件匹配。熱變形溫度:塑料包裝材料在高溫下的熱變形溫度也是一個(gè)重要指標(biāo),影響其在高溫環(huán)境下的變形程度和強(qiáng)度保持?；瘜W(xué)性能塑料包裝材料的化學(xué)性能決定了其在化學(xué)環(huán)境下的穩(wěn)定性和耐用性。這包括耐酸、耐堿、耐油、耐溶劑等特性。不同種類的塑料有不同的化學(xué)性能,需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行選擇。光學(xué)性能塑料包裝材料的光學(xué)性能主要包括透光性、折射率、色彩和光澤等特性。這些性能直接影響包裝產(chǎn)品的視覺(jué)效果和使用體驗(yàn)。優(yōu)秀的光學(xué)性能可以提高產(chǎn)品的美觀度和吸引力，增強(qiáng)消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)欲望。透光性：決定了材料的透明度和光線透過(guò)的程度折射率：影響材料的光學(xué)折射效果，決定了材料的透明度和清晰度色彩：決定了材料的顏色，可以通過(guò)著色劑調(diào)節(jié)光澤：決定了材料表面的光澤度，反映了材料的光學(xué)光澤特性塑料包裝材料的加工工藝塑料包裝材料擁有多種加工工藝,包括擠出成型、注塑成型、吹塑成型以及真空成型等。這些技術(shù)為塑料包裝提供了多樣化的應(yīng)用渠道,滿足各類產(chǎn)品的包裝需求。擠出成型擠出成型是一種常見(jiàn)的塑料包裝材料加工工藝。通過(guò)將原料加熱至熔融狀態(tài)，并借助螺旋推進(jìn)裝置將其擠壓到模具中成型的方式，可制造出各種復(fù)雜形狀的包裝制品。擠出成型工藝具有生產(chǎn)效率高、成型精度好、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于塑料薄膜、管材、型材等制品的制造。注塑成型注塑成型是塑料加工的主要工藝之一。它通過(guò)將熱塑性塑料料粒在高溫和壓力下熔融,然后注入封閉的模具中成型,最后經(jīng)過(guò)冷卻定型而獲得所需的塑料制品。注塑成型工藝具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品精度好、造型自由度大等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)各種塑料容器、零件等。吹塑成型吹塑成型是一種利用塑料材料特性的加工方法。該工藝通過(guò)將塑料預(yù)制品加熱至可塑狀態(tài)，然后將其吹入模具內(nèi)部成型，制成中空容器或中空制品。吹塑成型工藝簡(jiǎn)單，工藝靈活，可以制造各種復(fù)雜形狀的中空制品，廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、日用品等包裝容器領(lǐng)域。加熱熔融塑料預(yù)制品將軟化的塑料預(yù)制品吹入模具內(nèi)借助真空或壓縮空氣使塑料充滿模具內(nèi)腔冷卻定型，取出成型品真空成型真空成型是一種利用塑料薄片在真空環(huán)境下貼合模具表面成型的加工技術(shù)。將塑料薄片加熱至軟化狀態(tài)后，利用真空抽吸的原理將其貼合于模具表面，最終成型出所需的產(chǎn)品。這種方法適用于制造外觀復(fù)雜、一次性生產(chǎn)量低的塑料包裝制品。塑料包裝材料的應(yīng)用塑料包裝材料廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域,包括食品、醫(yī)藥、工業(yè)和日用品包裝。不同的塑料材料具有各自的優(yōu)勢(shì),可以滿足不同場(chǎng)景的需求。以下將分別介紹塑料包裝在這些領(lǐng)域的應(yīng)用。食品包裝食品保鮮塑料包裝可有效隔離食品與外界環(huán)境,阻隔氧氣、水汽、細(xì)菌等對(duì)食品的損害,延長(zhǎng)保質(zhì)期。透明性透明塑料包裝能讓消費(fèi)者直觀看到食品的質(zhì)量和狀態(tài),提高食品的可信度和吸引力。輕質(zhì)性塑料包裝相比傳統(tǒng)包裝材料更加輕質(zhì)耐用,降低了運(yùn)輸和存儲(chǔ)的成本?？苫厥招噪S著技術(shù)進(jìn)步,越來(lái)越多的塑料包裝材料實(shí)現(xiàn)了可回收利用,減少了對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)。醫(yī)藥包裝藥品包裝醫(yī)藥包裝需要滿足嚴(yán)格的防護(hù)、防偽、合規(guī)等要求，確保藥品質(zhì)量和使用安全。常見(jiàn)的包裝材料包括塑料、玻璃、金屬等。注射器包裝注射器等針劑類醫(yī)療器械的包裝也需要確保無(wú)菌和防護(hù)性能，同時(shí)還要考慮包裝的便攜性和使用便利性。醫(yī)療器材包裝醫(yī)療敷料、繃帶等一次性醫(yī)療器械需要無(wú)菌包裝,確保在使用時(shí)的無(wú)菌性和安全性。工業(yè)包裝生產(chǎn)制造工業(yè)包裝應(yīng)滿足生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種需求，提供有效的保護(hù)和防護(hù)。確保產(chǎn)品在運(yùn)輸、儲(chǔ)存等過(guò)程中的安全。物流運(yùn)輸工業(yè)包裝在于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的安全高效運(yùn)輸。良好的緩沖