复合包装材料课件

複合包裝材料

7.1複合材料(CompositeMaterials)1)含義廣義:複合材料是兩種或兩種以上不同結構或不同性質的材料複合而成的多相材料.組成複合材料的原材料稱為組分(材料)或相(材料).

狹義:纖維增強複合材料(連續的相稱為基體/matrix,非連續的相稱為增強）.

特點:多相;性能上優於單一材料;結構與性能具有可設計性.2)分類按性能特徵:功能複合材料;結構複合材料；先進複合材料按基體:聚合物基;陶瓷基;金屬基.玻璃纖維複合材料按增強:粒子複合材料;纖維複合材料碳纖維複合材料

Kevlar複合材料2)分類按相的幾何形狀:片狀複合材料;層合複合材料；粒子複合材料共混複合材料:塑/塑;橡/塑同質異相複合材料:自增強材料異質同相複合材料:3)發展背景----古老而新穎

古代與遠古時代

現代:1942年,玻璃鋼/玻纖增強複合材料(美國)1960年,複合軟包裝(日本)1970-1980年,塑膠共擠出包裝(美,日);

體育器材;航空航太;汽車;建築

發展趨勢:輕質,高性能,功能,環境友好?7.2複合包裝材料---CompositeMaterialforPackaging

1)含義：能夠滿足包裝功能要求的層狀複合材料.

結構特點：由結構、組成和性能不同的片狀材料複合而成.2)分類:

紙/塑複合塑/塑複合鋁/塑複合基材紙/鋁複合紙/塑/鋁複合3)構成:(1)基材:結構層紙與紙板;塑膠薄膜及其片材;金屬箔(常用鋁箔)(2)粘合層(並非均有此層):(3)封合層/封閉層:(4)塗飾與印刷層4)製造工藝濕法複合:紙/塑;紙/鋁幹法複合:塑/塑;紙/塑;鋁/塑熱熔複合:紙/塑;塑/塑;鋁/塑;紙/鋁塗布/(蒸鍍)複合:紙/塑;紙/鋁;塑/塑;塑/鋁;塑/銅共擠出複合:塑/塑複合5)複合包裝結構複合包裝結構的表示:外層/中間層/內層(外→內)PP/PE;PP/PVA/PE;紙/PE紙/PE/Al/PE

複合層的功能:↓

結構層:保證力學特性(強度,剛度)

阻隔層:保證阻隔性(儘量靠近內層)紙粘合層:Al

封閉層:保證熱封性(與內裝物接觸）

LDPE；EVA；PVC；PVDC6)阻隔性複合膜常用阻隔層:鋁箔;蒸鍍鋁膜;PVA;EVOH;PVDC;PA;PET常用複合膜(包裝材料P256-257:Table11-3)多層複合膜的阻隔性單層膜的滲透規律與滲透係數(見第三章之塑膠的滲透性):J=K(P1—P2)/L=K△P/L

雙層膜的滲透係數：K.依據FickLaw

第一層:J1=K1△P1/L1;第二層:J2=K2△P2/L2

設:穩態/等溫下,J=J1=J2;△P=△P1+△P2

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

雙層膜的滲透係數K=？n層膜的滲透係數K=？此式表示了多層複合膜的滲透係數與單層膜的滲透係數之關係.此式可用於：估算預測複合包裝膜的滲透係數K

估算預測複合包裝膜中某一層的滲透係數Ki

估算預測複合包裝膜中某一層的厚度Li.?

如何估算預測不同溫度、不同濕度時塑膠膜的滲透係數K？7）溫度對塑膠膜的滲透性的影響7）溫度對塑膠膜的滲透性的影響定性分析：一般地，溫度升高，K

。定量分析：K、T遵從ArrheniusEquation：

K(=DS)滲透係數,Ko為常數,R普適氣體常數,T絕對溫標,Ek滲透活化能.

設:擴散係數D與溶解係數S也遵從ArrheniusEquationED擴散活化能,

HS

溶解熱K=DS聯立三式得:

Ek=ED+

HS應用該式

應用該式----------Ek=ED+

HSA非凝聚性氣體：H2O2N2,

HS

很小，且溶解時為吸熱反應，

HS>0，ED>0(總是如此）.

由可知:T

K

即T

K

,阻隔性減弱.B可凝聚性氣體:H2O(g),有機蒸汽,

HS有可能為負值,雖然

ED>0,但Ek可能為正、負或O；此時，K隨T的變化較複雜。C利用，在已知某溫度下的K時，可以預

測另一溫度下的K值。（設：Ek不隨T變化而變化）例：在250C下，O2對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:溫度升高,阻隔性降低.7）相對濕度變化對阻隔性的影響A對吸濕性材料,如:PVAEVOHPA玻璃紙等,阻隔性隨吸濕率的增大而減弱;(參見教材p261Fig.11-3)B對非吸濕性材料,如:PEPPPVCPVDCPET等,阻隔性幾乎不隨吸濕率的變化而變化;(參見教材p262Fig.11-4)7.3環境複合包裝材料的發展A塑/塑複合及其合金B塑膠表面鍍金屬層C塑膠表面鍍SiOx

（X=1~2）化學法（化學氣相沉積）

物理法複合包裝材料小結1常用組分材料及其功能