包装印刷包装材料学之其它乙烯基塑料讲义课件

§5.3其它乙烯基塑料

1/30/20251一、聚氯乙烯(PVC)PVC是氯乙烯的聚合物，其分子结构式为外观：纯PVC是无色、透明、坚韧的树脂。1/30/20252PVC树脂性能

由于PVC大分子链上C-Cl键偶极性很强，使分子的极性增强，分子间作用力增大，因此PVC具有较好的硬度和刚性，介电常数和介电损耗较聚烯烃高。PVC树脂的耐气候性、加工性能、塑性等都较差。PVC属无定形的聚合物，没有明显的熔点，加热到70～80℃开始软化，约在18O℃熔融。热稳定性差，加热至150℃左右会分解放出氯化氢气体，使颜色变深，性能变差。PVC的极性本质使它对增塑剂、润滑剂等助剂具有很强的亲和力，可以制成硬度范围变化很大的制品。根据PVC中增塑剂加入量的多少，可分为硬质PVC制品(增塑剂用量小于5%)和软质PVC制品(增塑剂用量在30～40%)两类。硬质PVC的机械性能优良，但低温下性脆。软质PVC因含有较多的增塑剂等助剂而有异味，且增塑剂容易外迁，使其性能劣化。1/30/20253PVC与PE、PP的性能差异与聚乙烯、聚丙烯相比，PVC不易结晶，其透明度达76～82%，表面光泽度高。密度为1.1～1.4，具有优良的机械强度、耐磨性和耐压性。硬质PVC具有较好的气密性、保香性和防潮性；可以热封合，并具有良好的印刷性能和难燃性。PVC能耐强酸、强碱、氧化剂和非极性溶剂。

1/30/20254PVC的包装应用

价格便宜，用途广泛。它可以制成硬质包装容器、透明泡罩包装和软质包装薄膜以及泡沫塑料缓冲材料等。用于矿泉水、食用油、调味品的包装；PVC透明片材可经热成型制成各种薄壁包装容器，大量用于食品和药品的包装。

注：PVC中残留有毒的氯乙烯单体，并且所用的增塑剂、稳定剂等许多都是有毒物质。所以用于食品和医药品包装的PVC制品，规定其氯乙烯单体的残留量不超过10-6g/cm3，且应采用无毒添加剂。1/30/20255二、聚偏二氯乙烯(PVDC)PVDC一般是指偏二氯乙烯的均聚物，实际上应用的是氯乙烯与偏二氯乙烯的共聚物(VC/VDC)，商品名为纱纶(Saran)。其分子结构式为:外观：PVDC是一种略带黄绿色的强韧、透明材料。

1/30/20256PVDC特性偏二氯乙烯的均聚物，由于其分子结构的对称性使它具有高度的结晶性。其软化点(185～200℃)高，与分解温度(210～225℃)十分接近。另外，它与一般增塑剂的相容性差，因而难以成型加工。所以工业上生产的PVDC大都是偏二氯乙烯与氯乙烯的共聚物，也可与丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸酯等单体共聚。这类单体与偏二氯乙烯共聚后，起到内增塑作用，适当地降低其软化温度，提高与增塑剂的相容性，并保持了PVDC原有的结晶特性。

1/30/20257PVDC特性密度高PVDC对水蒸气、气体、气味的透过率极低，具有优良的防潮性、气密性和保香性，是性能极佳的高阻隔性材料。它的机械强度优良，制品的韧性和抗冲击强度均较PVC好；能耐酸、碱和多种溶剂，耐油性优良；难燃，有自熄性；具有自粘性，适于制作复合薄膜、粘合剂和涂料。

1/30/20258PVDC的缺点耐老化性差，容易受热、紫外线的影响而分解出氯化氢气体；其残余的单体也有毒性，所以用于食品和药品包装时应严格控制其质量标准。

1/30/20259包装应用目前PVDC的价格仍较高，所以它在包装上主要用于制作复合薄膜和涂布材料等，以充分发挥其阻隔性好的优点。1/30/202510三、聚苯乙烯(PS）PS是最早实现工业化生产(1939年)的塑料品种之一，目前它已成为仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的第三大塑料品种。PS是苯乙烯单体的聚合物，其分子结构式为:1/30/202511PS特性外观：PS是一种无色透明、无延展性、类似玻璃的材料，无味、无毒。其制品落地或敲打时有金属般的清脆声。PS是典型的非晶态线性高分子化合物，常温下处于无定形的玻璃态。这是因为在PS的分子主链上含有体积庞大的苯环，分子结构不对称，且苯环的存在使大分子链变得僵硬，不易发生内旋转，难以形成有序结构。1/30/202512PS特性

透明性好透光率高达88～92％，仅次于有机玻璃，折光率为1.39～1.60，有良好的光泽。着色性和印刷性好，可着上各种色彩鲜艳的颜色。PS的熔融流动性好，很容易进行成型加工，且成型收缩率低；吸水率很低，仅为0.03～0.05％，制品尺寸稳定性好。PS的耐化学性能尚好，可耐某些矿物油、有机酸、碱、盐、低级醇及其水溶液。1/30/202513PS的主要缺点性脆，耐冲击强度低；表面硬度小，易划痕磨毛；在制品成型中很容易产生内应力，并易开裂，但经过热处理后可消除其内应力。PS的耐热性较差，连续使用温度为6O～80℃；气密性和防潮性也不良；耐油性差，不耐烃类、酮类、高级脂肪酯的侵蚀，能溶于芳烃和氯代烃等。聚合物中未聚合的苯乙烯单体有一定毒性，因此对于食品和药品包装应控制单体含量低于10-6g/cm3。1/30/202514包装应用由于PS具有透明、易着色、无毒等优良性能，所以它广泛用于制作包装盒、杯、瓶等小型容器以及包装薄膜，用于食品、医药品及日用品的包装，此外，PS还大量用于制作泡沫塑料缓冲材料，保温快餐容器等。

1/30/2025151.高抗冲性聚苯乙烯(HIPS)在苯乙烯单体内加入少量合成橡胶(聚丁二烯橡胶或丁苯橡胶)进行接枝共聚，可制得高抗冲型产品。HIPS是白色或微黄色不透明的热塑性树脂，它具有PS的大多数优点，如刚性好、易着色、易成型加工等。其抗冲击强度可大幅度提高，但拉伸强度和透明性却降低。其改性程度与橡胶的含量有关。HIPS主要用于制作包装容器，如薄杯、盘、乳品容器、冷藏食品容器以及多层复合包装材料等。。

1/30/2025162.ABS树脂ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，其分子结构为1/30/202517ABS特性ABS树脂是一种象牙黄色、不透明、有光泽的韧性材料，无味、无毒。ABS分子链上有三种不同性能的组分，所以它兼有三者共同的性能，具有坚韧、质硬、刚性、耐腐蚀等综合性能。丙烯脂使ABS具有耐化学腐蚀性、耐磨性和表面硬度；丁二烯使ABS具有韧性和耐冲击强度；苯乙烯则赋予ABS以刚性、易着色和易加工性能。ABS还具有较好的耐热性和耐低温性，可在80℃以下使用。耐蠕变性好。ABS耐强碱、弱酸、醇类。耐油性好。ABS塑料制品表面极易进行电镀金属化。1/30/202518ABS缺点ABS树脂由于双键的存在，使其耐气候老化性较差；不耐强酸侵蚀，能被酮、醛、酯和某些氯代烃和芳烃等溶解。

1/30/202519包装应用ABS多用于制作电器产品的外壳。因具有很好硬度和刚性，在包装上主要用于制造薄壁包装容器，用于食品的高档包装等。

1/30/202520四、聚乙烯醇

(PVA、PVAL或PVOH)PVA是由聚醋酸乙烯酯水解制得的，而不是由单体乙烯醇聚合而成，因为游离的乙烯醇不稳定，易异构化成乙醛。PVA的分子结构式为:外观：PVA树脂一般为白色或奶黄色粉末，无味、无毒。1/30/202521PVA特性由于PVA的分子链上含有大量的烃基，所以在水中可以溶胀或溶解。水解度在87%～89%的产品能很快溶于冷水，随水解度的增加溶解性降低。水解度在99.7%～100%的产品是结晶性聚合物，有较好的耐水性，只有当加热到80℃以上时才溶解于水。不耐水的PVA产品也可经过160～200℃热处理，形成部分交联，使其具有耐水性；或经过醛处理生成不溶于水的聚乙烯醇缩醛；也可用适当的有机物使其分子交联来提高耐水性。包装工业上使用的主要是耐水PVA产品。1/30/202522PVA特性PVA是极性高分子化合物，其密度为1.27～1.34，具有良好的透明性和韧性。它对气体、有机化学试剂蒸汽的透过率极低，具有优良的气密性和保香性，在干燥状态下甚至优于聚偏二氯乙烯，它也是一种高阻隔性塑料材料。PVA具有较好的机械强度，优良的耐应力开裂性、耐化学药品性和耐油性；不易积累静电，印刷性能好，可以热封合。1/30/202523PVA缺点PVA的主要缺点是吸水性强，吸水率可达30～50％，吸水后使气密性和机械强度下降；其透湿率大，为聚乙烯的5～10倍；且容易受醇类、酯类等溶剂的侵蚀。

1/30/202524包装应用PVA主要以薄膜的形式用于包装，可作为复合薄膜的阻隔层，因其气密性和保香性好，常用于食品包装。水溶性聚乙烯醇薄膜可用于农药、消毒药品等化学物品的计量包装。

1/30/202525PVA与多种醛进行缩合反应制得的聚乙烯醇缩醛产品聚乙烯醇缩甲醛，具有耐热、强度大、刚性和硬度好，主要用作维尼纶纤维原料，也用作包装涂料、粘合剂以及薄膜等。聚乙烯醇缩乙醛，具有坚韧、耐磨、弹性好，透明性较好，主要用于制造清漆、薄膜等制品。聚乙烯醇缩丁醛，具有透明、耐热、耐光等性能，对有机玻璃和金属等有极好的粘接性能，可用作安全玻璃的夹层；能与酚醛、脲醛、环氧等树脂混合，可改进树脂的性能。1/30/202526五、丙烯腈共聚物丙烯腈均聚物性质硬脆，软化点高，不易加工，很少被用作塑料材料，而主要用于制造纤维。现在应用的多为丙烯脂共聚物，在包装上使用的主要有丙烯脂-苯乙烯共聚物(AS或SAN)、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物(XT)。共聚物中丙烯腈约占60%，为了提高其抗冲击性能，在配方中还可加入多达15%的丁二烯。1/30/202527丙烯腈共聚物特性具有优良的气密性、保香性和防潮性；其透气率虽然此丙烯脂均聚物高，但比其它塑料包装材料要低得多；其透湿率与防潮玻璃纸相当。丙烯腈共聚物的机械性能与尼龙、聚酯材料相近，其硬度大、刚性好、尺寸稳定，抗张强度和抗冲击强度高，作为硬质包装材料使用时，其厚度可较其它塑料材料减少20%～50％。具有耐热性，其包装容器可用于热灌装；耐应力开裂性好；化学性质稳定，耐油、耐酸和多种有机溶剂。

1/30/202528包装应用丙烯腈共聚物可制成硬质包装容器和薄膜。因对二氧化碳、氧气的透过率很低，因此可用于啤酒等含气饮料的包装，用于食品的真空包装和充气包装等，能大大延长食品的保存期。其薄膜的阻隔性、透明性好，适于印刷，可用于制作复合薄膜。丙烯腈共聚物因残留有毒的丙烯腈单体，所以目前在包装上的应用受到一定限制。

1/30/202529§5.4聚酰胺、聚脂1/30/202530一、聚酰胺(PA)聚酰胺是一类在主链上含有许多重复酰胺基团的聚合物的总称，通常使用其商品名尼龙。尼龙可由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得；也可由内酰胺通过自聚制得，其品种多达几十种。尼龙的命名由二元胺与二元酸中的碳原子数来决定，例如，已二胺(6个碳原子)和癸二酸(10个碳原子)的缩聚物就称为尼龙-610，并规定前二个数字是二元胺中的碳原子数，而后一个数字为二元酸中的碳原子数。若由氨基酸的自聚制得，则由氨基酸中的碳原子数来决定，如己内酰胺自聚产物称为尼龙-6。1/30/202531分子结构尼龙大分子是由酰胺基和亚甲基组成的线性大分子。酰胺基是一个极性吸水基团，由于酰胺基团的存在使分子间可以形成氢键，大大增强了分子间的吸引力。亚甲基是非极性疏水基团，它赋予大分子以柔性。尼龙大分子的结构规整，易于形成结晶。1/30/202532尼龙特性尼龙大都是坚韧、不甚透明的角质材料，无味、无毒，燃烧时有羊毛烧焦气味。尼龙的结晶性强，熔点高，机械性能优良。韧性好，抗拉强度和抗冲击强度明显优于一般塑料，且抗冲击强度随含水量的增高而增大；耐磨性好，摩擦系数低，有优异的自润滑性；耐弯曲疲劳强度较好。尼龙的熔点大多在200℃以上，由于它的高温稳定性差，易降解老化，所以一般应在100℃以下使用。它的耐低温性良好，可在-40℃使用。尼龙的气密性较聚乙烯、聚丙烯好；不易积累静电；成型加工及印刷性能良好；耐油性优良，耐烃类、酯类等有机溶剂和弱碱。

1/30/202533缺点吸水性强，透湿率大，吸水后使其气密性急剧下降，且影响其尺寸稳定性；不耐酸、氧化剂、苯酚和醇类等极性溶剂。1/30/202534包装应用尼龙常以薄膜的形式用于食品包装，特别适用于油腻性食品的包装；尼龙容器也用于农药、化学试剂等液体产品的包装。

1/30/202535二、聚酯(PET或PETP)聚酯实际上是一大类主链上含有酯基的聚合物的总称。用不同种类的二元酸和二元醇可以合成多种聚酯。采用饱和的二元酸与二元醇，通过缩聚反应可制得线性的热塑性饱和聚酯，一般称为热塑性聚酯。若采用不饱和单体，则可以制得热固性的不饱和聚酯。热塑性聚酯可用作纤维原料和塑料；不饱和聚酯玻璃纤维增强塑料可用于制作大型包装箱。在包装工业上用得最多的是热塑性聚酯，主要有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)两种。PET就是通常所说的聚酯，俗称涤纶。

1/30/202536PET分子结构PET是由对苯二甲酸与乙二醇缩聚制得，其分子结构式为:PET的大分子主链是由刚性次苯基芳环、极性酯基和非极性亚甲基连接而成的线性大分子。酯基的极性增加了PET大分子间的作用力。非极性的亚甲基提供大分子以柔性和疏水性。总的来说PET大分子是以刚性为主，并有一定柔性和弱极性，其结构高度对称规整，所以它可以结晶。1/30/202537PET特性PET是高结晶性聚合物，密度为1.30～1.38，熔点为255～265℃。具有优良的机械性能，在热塑性塑料中，它的强韧性是最大的。其薄膜的抗拉强度与铝箔相当，是聚乙烯的9倍，为尼龙和聚碳酸酯的3倍；抗冲击强度也为一般薄膜的3～5倍。具有良好的刚性、硬度、耐磨性、耐折性和尺寸稳定性，耐蠕变性较好。PET具有优良的防止异味透过性，良好的气密性和防潮性。耐热、耐寒性好，在较宽的温度范围内能保持其优良的物理机械性能。能在190℃下长期使用，在150℃下短期使用，在-200℃的液氮中仍不硬脆，在-40℃时仍可保持其抗冲击强度，可在-70～150℃之间使用。能耐弱酸、弱碱和大多数有机溶剂，耐油性好；适于印刷。

1/30/202538PET缺点由于酯键的存在使其对热水和碱溶液敏感，在热水中煮沸易降解，强酸、氯代烃等对其也有侵蚀作用；易带静电，且尚无适当的防止静屯的方法；不能热封。由于PET的结晶速度太馒而使其加工性能较差，目前主要通过增强、加入成核剂及其它助剂等来提高它的结晶速度和改善成型加工性能。

1/30/202539包装应用PET的价格较高，目前在包装上主要用于制作薄膜和容器。PET薄膜适于冷冻食品和蒸煮食品的包装。聚酯瓶则大量用于饮料的包装。

1/30/202540§5.5聚碳酸醋、聚氨酯1/30/202541一、聚碳酸酯(PC)PC是在分子主链中含有碳酸酯基的一类聚合物。根据R基种类的不同，可以是脂肪族、脂环族、芳香族、或脂肪-芳香族的聚碳酸酯。目前应用最广的是双酚A型芳香族聚碳酸酯。其分子结构式为:PC有两种工业化生产方法，即酯交换法和光气法。外观：PC是一种无色透明(或淡黄色透明)、刚硬而坚韧的材料，无毒、无味，外观类似于有机玻璃。1/30/202542聚碳酸酯(PC)特性PC的透明度高达88%以上，折光率约为1.58，适于作光学材料。PC具有优良的保香性，良好的气密性和防潮性。机械性能优良，其突出的冲击韧性是热塑性塑料中最高的；蠕变小，尺寸稳定性好；PC的抗拉强度、刚性、耐磨性以及电绝缘性等也很好。PC具有优良的耐热性和耐寒性，其热变形温度可达130℃，脆化温度为一]00℃，可在-60～130℃下长期使用。PC没有明显的熔点，在220～230℃呈熔融状态，热分解温度在310℃以上。能耐稀酸、氧化剂、还原剂、盐、油脂类、脂肪烃等。1/30/202543聚碳酸酯(PC)的主要缺点PC的主要缺点是成型中制品易产生内应力，并易应力开裂，一般不适宜成型带金属嵌件的制品，制品成型后经过热处理可消除内应力。pC的耐疲劳强度也较差；其薄膜热封时，封口部位的强度降低并易起泡；PC不耐碱、胺、酮、酯、芳香烃，在很多有机溶剂或蒸汽中溶胀，并导致应力开裂；能被二氯甲烷、二氯乙烷、甲酚等溶解。1/30/202544包装应用PC是一种理想的蒸煮或冷冻食品包装材料，主要制成薄膜和容器用于食品包装。1/30/202545二、聚氨酯(PU)聚氨酯是分子主链上含有重复氨基甲酸酯基团()的高分子化合物，通称为聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯。它是由多异氰酸酯与多羟基化合物进行逐步聚合反应制得。

1/30/202546PU特性线性结构的聚氨醋具有热塑性；弹性好，可用于制造弹性体、软质泡沫塑料、纤维、薄膜和涂料；体型结构的聚氨酯是热固性的，多用于制造硬质泡沫塑料、弹性体和粘合剂等。聚氨酯按所用单体原料不同，又分聚醚型和聚酯型。聚醚型聚氨酯制品柔软、耐寒性、耐水性和耐酸性好，但耐碱性较差；聚酯型聚氨酯具有较高的机械强度和耐油性，但成本较高。聚氨酯具有优良的耐磨、抗冲击性以及耐热、耐寒性；耐老化、耐油性好；能耐酸碱等。与金属材料、木材、纸张、塑料、玻璃、陶瓷等有很强的粘接性。

1/30/202547包装应用聚氨酯主要用于制作泡沫塑料、涂料、粘合剂、弹性体等。聚氨酯还可制成包装薄膜。其薄膜透明、无味、无毒，对水蒸气和气体的阻隔性好；有较好的机械强度、弹性和耐磨性，耐冲击强度高；耐热、，耐寒性好，耐热温度在88～90℃，脆化温度为-70～-50℃；耐油脂，耐老化性优良。但耐溶剂性及耐强酸、强碱性较差。聚氨酯薄膜可与PE、PP薄膜复合制作蒸煮袋或用于油脂类产品的包装。1/30/202548§5.6纤维素塑料纤维素塑料是用天然纤维素经化学改性制成的，是一种天然高分子加工产品。由于纤维素大分子链中含有大量的羟基，使分子间容易形成氢键，因而纤维素本身是不可塑材料。若将纤维素进行酯化或醚化等化学处理，便可削弱大分子链间氢键的作用力，得到具有可塑性的材料。根据改性方法不同，纤维素塑料有许多品种，在包装工业中常用的有:硝酸纤维素、醋酸纤维素和乙基纤维素等。1/30/202549一、硝酸纤维素(CN)CN是纤维素中的-OH被硝酸酯化成-ONO2的产物。其分子结构式为：[C6H7O2(ONO2)x(oH)3-x]n式中:x为酯化度，n为聚合度。在CN中加入增塑剂(通常是20%的樟脑)、颜料等助剂后成为CN塑料，俗称赛璐珞，是人类第一次合成的塑料。外观：CN是白色无味的固体。CN塑料是角质状、坚韧的热塑性塑料，着色鲜艳，不加填料的CN塑料是透明的。1/30/202550CN特性具有较高的机械强度，耐冲击性能好；软化点为80～90℃，有良好的加工性能；制品尺寸稳定性好，吸水率低于其它纤维素塑料。能耐稀酸、弱碱、盐、烃类和油类等。

1/30/202551缺点CN塑料的主要缺点是易燃，在光、热影响下会褪色，甚至发脆；耐热性较低，连续使用温度约为60℃。不耐浓酸、强碱，易溶于酯类、酮类等有机溶剂。

1/30/202552包装应用CN在包装上可用作粘合剂、涂料，小型包装容器如化妆品盒等。CN塑料大量地用于制作各种文具、眼镜框、手柄等。

1/30/202553二、醋酸纤维素(CA)CA是目前纤维素塑料中应用最广泛的一种，CA薄膜大量使用在包装上。其分子结构式为：[C6H7O2(OCOCH3)x(oH)3-x]n将其与增塑剂、抗氧剂、颜料等助剂配合经成型可制成各种CA塑料制品。

外观：CA为白色颗粒或粉末状或棉絮状固体，无味、无毒。1/30/202554醋酸纤维素(CA)包装性能及应用作为包装材料，CA的透气、透湿率及吸水率较大；耐热性差，软化温度为52～90℃；耐寒性也不好，不适宜作冷藏包装，适合于采后有呼吸的果蔬产品的包装；易受强碱、强酸的侵蚀，能溶于酮类、醋酸酯、二氯甲烷等有机溶剂。CA薄膜及其复合薄膜大量用于食品、药品及化妆品的包装；CA厚片可通过热成型制成薄壁容器，用于泡罩包装、吸塑包装等；CA塑料也可制成化妆品以及油类包装容器等。1/30/202555三、乙基纤维素(EC)EC是一种纤维素醚。它是纤维素羟基中的H原子被乙基取代的产物。其分子结构式为:[C6H7O2(OC2H5)x(oH)3-x]n外观：EC为白色或浅琥珀色的纤维或粉粒，加入增塑剂、稳定剂等助剂后经成型可制得EC塑料制品。1/30/202556乙基纤维素(EC)性能EC塑料质地坚韧，是热塑性塑料中最强韧的品种之一。其密度为1.14，也是纤维素塑料中最轻的。EC塑料透明度高；着色性好，不易燃烧。具有优良的机械强度、电绝缘性和耐寒性(-40℃仍保持足够的弹性)，使用温度为-46～85℃；吸湿性小，尺寸稳定性好。EC的熔点低，熔融温度为165～]68℃，可塑性较好。它能与多种有机溶剂和增塑剂相混，常使用的溶剂是4:1的甲苯-乙醇混合液，但不易与其它纤维素相混。EC具有优良的化学稳定性，耐碱性好。

1/30/202557