天津科技大學包裝材料學【習題答案】

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1、天津科技大學包裝材料學【習題答案】 第一篇　紙包裝材料與制品（習題解答） 　 -------------------------------------------------------------------------------- 　 第一章 1. a原料來源廣、生產(chǎn)成本低； b保護性能優(yōu)良； c加工儲運方便； d印刷裝潢適性好； e安全衛(wèi)生； f綠色環(huán)保，易于回收處理； g復合加工性能好。 2. 隨著科學技術(shù)的發(fā)展和人類文明的進步，人們對社會的可持續(xù)性發(fā)展越來越重視。包裝材料作為原料和能源消耗的重要組成部分，尤其是包裝廢棄物對環(huán)境保護帶來的重大壓力。使人們在開發(fā)包裝新

2、材料和新技術(shù)的同時，要將包裝領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展放在首要位置。綠色包裝是實現(xiàn)包裝工業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的重要途徑，即在使用包裝材料制造包裝制品時，要考慮到包裝減量（Reduce）、重復使用（Reuse）、回收利用（Recycle）和再生（Recover），盡量使用可降解材料（Degradable），減少包裝帶來的環(huán)境污染。 3. 包裝紙和紙板的種類繁多，根據(jù)加工工藝可分為包裝紙、包裝紙板、加工紙和紙板等大類。 作為包裝材料，紙和紙板應(yīng)該具備各種包裝適性，以滿足不同商品包裝的要求，如外觀性能、強度性能、抗彎曲及壓縮性能、表面性能、透氣與吸收性能、光學性能、適印性能、衛(wèi)生和化學性能。 第二章 1

3、. 纖維是造紙原料中最主要、最基本的植物細胞，細胞壁是由原生質(zhì)體所分泌的物質(zhì)形成的。根據(jù)細胞壁形成的先后和結(jié)構(gòu)方面的差異，細胞壁可以分為胞間層(ML)、初生壁(P)和次生壁(S)三個部分。根據(jù)形成順序，次生壁可分為外層(S1)、中層(S2)和內(nèi)層(S3)。次生壁是細胞（纖維）的主體。 化學組成：纖維素、半纖維素、木素和其他化學成分。 纖維素是植物纖維原料最主要的化學成分，增加紙和紙板的強度；保留較高的半纖維素含量，對于提高紙張的裂斷長、耐折度、吸收性和不透明性是有利的；保留少量木素可提高紙和紙板的挺度，過多則使紙張發(fā)脆，影響白度；其他成分為樹脂、果膠質(zhì)等，它們在紙和紙板中保留較少。 2.

4、原料――料片――紙漿――打漿――調(diào)料――抄造――紙張 3. 首先制漿過程中保留適量的木素，在保證紙張挺度的同時使纖維保持良好的柔韌性和強度。其次適度打漿，提高紙張強度的同時保證纖維具有一定長度。調(diào)料要適當，適度施膠、加填、加入化學助劑。抄造時，控制流漿箱的速度，使紙頁質(zhì)量均勻，網(wǎng)部速度決定紙頁厚度和定量均勻，控制壓榨部壓力，使紙幅脫水均勻，在干燥初期要避免高溫造成水分蒸發(fā)過快，否則要影響纖維之間的結(jié)合力，使成紙出現(xiàn)強度差、松軟、施膠度低、收縮不均勻、翹曲等紙病。壓光，使紙頁緊密、表面平整，盡量消除兩面差。 4. 紙和紙板的含水量對其物理性能有十分明顯的影響，為了能準確地反映和比較各種紙

5、包裝材料的性能，除了測試紙和紙板的水分外，其它性能指標的測試一般都要在恒溫恒濕的標準大氣中進行。 5. 紙和紙板的物理性能包括抗張強度、耐破度、撕裂度、耐折度、挺度、環(huán)壓強度等。他們分別可用拉力機、耐破度儀、撕裂度儀、耐折度儀、挺度儀和環(huán)壓機等。 6.評價紙和紙板質(zhì)量主要通過紙張橫幅定量差、厚度差，紙張水分、抗張強度、撕裂度、耐破度、耐折度、挺度、施膠度、平滑度等性能優(yōu)劣來衡量。 第三章 1. 滿足產(chǎn)品包裝的防潮、防水、熱封、阻隔、防銹、高強度、高印刷適性和裝潢、裝飾效果及其它功能性要求。 2.顏料涂布紙 原理：將顏料、粘合劑和輔助材料制成涂料，通過專門設(shè)備將其涂布在紙和紙

6、板表面，經(jīng)干燥、壓光后在紙面形成光潔、致密的涂層，獲得表面性能和印刷性能優(yōu)良的顏料涂布紙。 用途：主要用途：用于商標標簽、煙盒、化妝品、藥品、小家電、高檔小百貨包裝及畫報、日歷印制。 樹脂涂布紙 原理：樹脂涂布紙是將樹脂分散溶解在不同溶劑中，或直接熔融成涂料涂于原紙表面，以提高紙的防油、防水、不透氣等能力，或為了提高紙的絕緣性，改善紙的外觀性能等。 用途：膠帶、標簽紙基、吸潮粉末、化學藥品、醫(yī)藥品包裝、冷凍食品、肉制品包裝。 3.藥劑涂布紙： 將不同藥劑分散在一定濃度的粘合劑或溶劑中，然后涂布在紙面上，獲得功能不同的包裝紙，有時為了不使藥劑有效成分穿過紙頁逸散，涂布藥劑前先在紙的另一面進行

7、涂蠟或樹脂涂布處理。可用來生產(chǎn)防銹紙、抗菌防霉紙、防蟲紙和防鼠紙等。 真空鍍膜紙：在高真空下蒸發(fā)金屬、氧化物、非金屬等，使之在紙面形成均勻鍍膜，提高阻隔性能。廣泛用于防潮、防水、裝飾性包裝，尤其在香煙、食品飲料、藥品、化妝品、高級脂和包裝方面。 4.浸漬原紙對浸漬液要有良好的吸收性，紙頁組織均勻，不能施膠，具有一定的強度，以保證在浸漬過程中不斷裂。 5.浸漬加工紙是用樹脂、油類、瀝青、蠟質(zhì)、化學藥劑等對原紙進行浸漬處理，使之具有防由、防水、防潮、耐磨等性能，可用于商品的防護性包裝，保證內(nèi)裝商品在某些特殊惡劣環(huán)境下不受損壞。同時一些功能型浸漬液還能改變紙和紙板的耐酸堿性、耐化學腐蝕性能等

8、，或者經(jīng)浸漬后的紙和紙板具有防火阻燃、果蔬保鮮等功能。 浸漬加工工藝一種是將原紙浸沒在浸漬液內(nèi)，紙頁在浸漬液內(nèi)運行過程中被浸透飽和，因此這種方法也成為飽和浸漬法，它適合于某些吸收量大的生產(chǎn)要求；另一種是使紙在浸漬液面運行，保持一定的間隙，在浸漬液與原紙接觸后，借助于浸漬液與紙頁間的粘附力形成一個浸漬液的接觸層，使紙頁吸收一定量的浸漬液，這種方法又稱為珠式浸漬法，改變運行車速可調(diào)整浸漬量大小，它適合于藥劑浸漬。 樹脂浸漬紙浸漬處理后的紙具有防油、防水、透明、耐腐、絕緣等性能，耐稀酸但一般不耐堿。膠乳浸漬紙浸漬加工后可大大提高紙頁的內(nèi)部結(jié)合強度，具有較高的耐磨及抗撕強度，表面平滑，耐酸堿，但大都不

9、耐醇、脂酮、醚等有機溶劑。 主要用來包裝金屬制品、刀具、工具，食物油浸漬紙可用來包裝水果、肉類及冷凍商品等。蠟紙主要用來包裝面包、糖果、餅干、冷凍食品等。防火紙用于易爆、易燃物品包裝，能在一定的程度上提高其儲存和運輸時的安全系數(shù)。 6. 變性加工紙是將原紙進行化學處理，使紙頁發(fā)生潤脹、膠化、降解或纖維素再生，結(jié)果使紙的性質(zhì)發(fā)生了根本的變化，出現(xiàn)了許多新的性能，滿足各種包裝的要求，用于包裝的變性加工紙主要有植物羊皮紙、鋼紙、玻璃紙等。 用粘合劑將紙、紙板與其它塑料、鋁箔、布等層合起來，得到復合加工紙。復合加工不僅能改善紙和紙板的外觀性能和強度，更主要的是提高了防水、防潮、耐油、氣密、保香等性

10、能，同時還會獲得熱封型、阻光性、耐熱性等，可用于特殊要求的包裝。大量的復合紙板還是用于制作包裝液體、糊狀、膏狀商品的紙容器。 第四章 1.根據(jù)瓦楞的齒形，瓦楞紙板可以分成V、U、UV型三種類型。V型瓦楞挺力好，用紙量少。但楞頂面與面紙板粘結(jié)面窄，故粘合劑用量少，粘結(jié)強度也低。在壓制時，芯紙的波紋頂面容易壓潰破裂。現(xiàn)在幾乎不用。U型瓦楞楞峰圓弧半經(jīng)較大，富有彈性，在彈性限度內(nèi)，還原性能較好。在受壓變形過程中能吸收較高的能量，具有良好的緩沖作用，粘結(jié)強度高。UV型瓦楞的齒型弧度較V型瓦楞大，較U型瓦楞小，從而綜合了二者的優(yōu)點。它的抗壓強度高，彈性好，恢復力強，粘結(jié)強度好。目前各種瓦楞機經(jīng)常

11、采用這種齒型的瓦楞輥。 根據(jù)瓦楞楞型分類分為A、B、C、E四種。A型瓦楞高而寬，富有彈性，緩沖性好，垂直耐壓強度高，但平壓性能不好。一般利用其的緩沖保護性包裝容易破裂的玻璃制品、水果、玩具、洗衣粉等，另外也用作襯墊隔板。B型瓦楞低而密，單位長度上瓦楞個數(shù)多，使之具有光滑的印刷表面。平壓和平行壓縮強度高，但緩沖性稍差，垂直支承力低，故適合于包裝自身具有一定強度和支撐力的電器、罐頭等商品。C型瓦楞性能介于A、B型瓦楞之間，既具有良好的緩沖保護性能，又具有一定的剛性，許多工廠喜歡用它來代替A型瓦楞使用，適合于包裝各種商品。E型瓦楞紙板較薄，挺度好，一般用于制做紙盒作為銷售包裝；也可以單獨使用E型瓦楞

12、紙作為安瓿緩沖隔紙。 根據(jù)瓦楞的層數(shù)分為單楞雙層瓦楞紙板、單楞雙面瓦楞紙板、雙楞雙面（五層）瓦楞紙板、三楞雙面(七層)瓦楞紙板。單楞雙層瓦楞紙板，即在一層瓦楞芯紙表面粘上一層紙板而形成。一般用做玻璃、陶瓷器皿、燈管、燈泡的緩沖保護性包裝。單楞雙面瓦楞紙板，由一層瓦楞芯紙和兩層面紙貼合在一起而形成的瓦楞紙板，故亦稱三層瓦楞紙板。它適合于作內(nèi)箱、展銷包裝和一般運輸包裝。 雙楞雙面（五層）瓦楞紙板由兩層瓦楞芯紙、一層夾層和兩層面紙組成，中央層可以用紙板、也可以用瓦楞原紙和質(zhì)量、定量較低的薄紙板。一般用它來制作包裝較重、體積較大的物品的紙箱，主要用于運輸包裝、其特點是強度高，能承擔重物的各向作用力。三

13、楞雙面(七層)瓦楞紙板由三層芯紙、二層夾層和二層面紙貼合而形成的瓦楞紙板，用于制做重型商品包裝箱，包裝大型電器、小型機床及塑料原料等。 2. 為了使生產(chǎn)的瓦楞紙板不僅滿足使用質(zhì)量要求，而且成本合理，就必須正確選配瓦楞原紙和箱紙板。 （1）質(zhì)量選配 一般應(yīng)選用質(zhì)量等級近似的瓦楞原紙和箱紙板來生產(chǎn)瓦楞紙板，如A、B級箱紙板應(yīng)盡量選用A級瓦楞原紙；D、E級箱紙板則可選用C、D級瓦楞原紙。選用強度高的箱紙板與等級低的瓦楞原紙制成的瓦楞紙板容易塌楞，平壓強度低。質(zhì)量不符合合同要求時，會造成原材料浪費，或成本不合理。 （2）定量選配 提高瓦楞原紙的定量有利于降低成本。在保持強度不變的情況下，瓦楞原紙定

14、量每增加1g/m2，箱紙板可以同時降低1g/m2，因此國際上目前出現(xiàn)了采用高定量瓦楞原紙來生產(chǎn)瓦楞紙板的趨勢；但瓦楞原紙定量過高，瓦楞紙板會出現(xiàn)表面不平整，產(chǎn)生明顯的瓦楞條紋，影響外觀質(zhì)量和印刷效果。因此一般箱紙板與瓦楞原紙的定量比維持在2:1的范圍內(nèi)比較好。如果選用瓦楞原紙定量過低，貼合后會使瓦楞的齒形變形，由圓弧形變成矩形結(jié)構(gòu)，影響瓦楞紙板的厚度、邊壓強度及緩沖性能。 3. 單面機的主要作用是借助瓦楞輥的作用將瓦楞原紙壓制成瓦楞，并與一層箱紙板粘結(jié)在一起，形成單楞單面瓦楞紙板。單面機是由原紙架、預(yù)熱輥、水分調(diào)整輥、瓦楞輥、涂膠裝置、導紙爪、貼壓輥和輸送橋架等組成 4. 導紙爪作用固然

15、很大，但在涂膠過程中會由于其本身的厚度而使瓦楞峰面出現(xiàn)一條條無粘合劑的白線，使該處起不到粘結(jié)作用，導紙爪的消耗及更新費時費料。目前較先進的瓦楞紙板機都應(yīng)用了無導紙爪技術(shù)。無導紙爪單面機采用真空式、抽真空罩式和加壓氣墊式等方法來完成瓦楞芯的轉(zhuǎn)移與貼壓工作。應(yīng)用無導紙爪技術(shù)不僅大大節(jié)省了時間，提高生產(chǎn)速度，而且對于保證瓦楞紙板的質(zhì)量有十分積極的作用。 5.調(diào)整好上、下瓦楞輥之間嚙合的配合壓力；保持上、下瓦楞輥軸線的平行度；平行度不好，生產(chǎn)出來的瓦楞紙板厚薄不勻，性能惡化?？刂坪猛呃爿伒闹懈?；調(diào)整好齒面包角。 6.瓦楞紙板機主要是由單面機系統(tǒng)和多面機系統(tǒng)組成的。單面機系統(tǒng)的主要作用是壓制瓦楞

16、芯并使其與一層面紙貼合，雙面機系統(tǒng)的作用是給單面單楞的瓦楞紙板貼合另一層面紙或者是利用單面單楞的瓦楞紙板生產(chǎn)出成五層、七層甚至更多層的瓦楞紙板來。 7.瓦楞原紙――預(yù)熱――潤濕――壓塄――涂膠――貼壓 箱紙板――預(yù)熱 所用設(shè)備為瓦楞紙板生產(chǎn)線，包括單面機、雙面機系統(tǒng)。 8.Q＝0.011WV＋0.1＝0.0112180＋0.1＝4.06（t/h） 9. 通過以下指標來評價瓦楞紙板的質(zhì)量： 外觀質(zhì)量、定量、厚度、耐破強度、邊壓強度、平壓強度、戳穿強度、粘結(jié)強度等 10.功能型瓦楞紙板主要有防水瓦楞紙板、保鮮瓦楞紙板、防靜電瓦楞紙板。防水瓦楞紙板主要是通過涂布、浸漬等方法提高紙板的防

17、水性能。主要用來包裝干燥粉狀物品、鹽腌制品、冷凍食品和果蔬類產(chǎn)品。保鮮瓦楞紙板可以保持水果、蔬菜新鮮的方法是減少失水、抑制生物呼吸和細菌生長，同時除去促使它們老化、熟化的乙烯氣體。主要處理方法有夾塑、復合等。 第五章 1.（1）國際紙箱規(guī)程： 瓦楞紙箱有各種規(guī)格與型號，國外對瓦楞紙箱分類方法較多，國際上比較通用的是國際紙箱規(guī)程來分類，即由ASSCO和EFECO提出、經(jīng)國際瓦楞紙板協(xié)會（Internation Corrugated Case Association）批準的紙箱分類辦法，規(guī)定將紙箱分成如表1-39所示的六類基本箱型，另外還有09一類，包括44種箱內(nèi)隔襯附件。 （2）國家標準

18、 我國對瓦楞紙箱的分類，主要根據(jù)箱型和制造紙箱原材料等級來進行區(qū)分。 a. 根據(jù)箱型結(jié)構(gòu)分類 九種紙箱型號（0201、0202、0203、0204、0205、0206、0310、0325和0402）及09類隔板襯墊等內(nèi)容。 b. 根據(jù)生產(chǎn)原材料分類 單瓦楞紙箱和雙瓦楞紙箱。 2.（1）.印刷圖文應(yīng)盡可能設(shè)計簡潔。 （2）避免多次印刷（即套印次數(shù)）。一般紙箱單色或雙色印刷即可符合要求。 （3）箱角在堆碼時起十分重要的作用，因此設(shè)計時要避免在箱角印刷圖文；也不要設(shè)計環(huán)周長的印刷直線，因為它很可能使紙箱受壓時沿此線彎折。 3.單機生產(chǎn)工藝： 瓦楞紙板——分紙——印刷——壓線——開縫切角——釘

19、箱——配套附件——捆扎——瓦楞紙箱 分紙壓線機作用是切邊、縱橫向壓線。切角開槽機作用是將箱蓋之間的連接部分切開，并切出箱體接舌。 模切機生產(chǎn)工藝： 瓦楞紙板——印刷——模切——釘箱或粘結(jié)成箱——配套附件——捆扎——瓦楞紙箱 模切機首先要制造模切板，根據(jù)紙箱展開圖，在膠合板上相當于瓦楞紙板需要切口開槽的位置裝設(shè)鋼質(zhì)切刀，在壓痕處裝圓刃壓線，然后將模板安裝在模壓機上，制造箱坯。可同時完成壓線、切角、沖切提手和透氣孔，尤其適合制作異型紙箱 自動制箱工藝： 瓦楞紙板——印刷、切角、開縫、壓線、沖孔——自動釘箱或粘箱——自動捆扎——配套附件——瓦楞紙箱 自動上料機將紙板生產(chǎn)線送過來的紙板堆放到送紙臺上，

20、并使其印刷面朝上。印刷裝置完成雙色印刷。壓線裝置完成縱向壓線。切角開縫裝置完成紙箱的切角開縫。 4.將箱坯接合成紙箱，根據(jù)使用材料不同分為釘接、粘接和膠帶粘接3種接合方式。 釘接成箱操作簡單，設(shè)備成本低，適合小廠使用。粘接成箱既可單獨使用，又可以與印刷開槽機聯(lián)合在一起，構(gòu)成印刷、壓線、切角、開槽、成箱一體化的自動制箱機生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率和減輕勞動強度。膠帶接合成箱時箱坯不需要設(shè)制搭接舌，將箱體對接后，用強度較高的增強膠帶粘貼即可。箱內(nèi)、外表面平整，密封性好。 5. 解：①、 該紙箱應(yīng)具備的抗壓強度 K=2.8 H=3.5m=350cm h=32cm W=17.3Kgf=169.54N

21、 取n＝10層 ∴P＝2.8（10－1）169.54＝4272.41（N） ②確定制造方案并估算紙箱抗壓強度 方案Ⅰ 里、面紙：優(yōu)等品掛面牛皮箱紙板，280g/m2 芯紙：A級瓦楞原紙，140g/m2 A楞：查知r1＝r2＝10.6Nm/g Rm=7.1Nm/g α=1.58 又根據(jù)：Z＝（50＋30）2＝160㎝ 查得：F＝62㎝ =76.4(N/cm) ∵P=PxF =76.462 =4736.8(N)>4256N ∴強度符合要求 方案Ⅱ 里、面紙：合格品普通箱紙板，320g/㎡ 芯、夾紙：D級瓦楞紙板， 160g/㎡ AB楞 查知：r1＝r2＝7.0Nm/g r3=rm3.5Nm/g 又

22、根據(jù)：Z＝160cm α1＝1.58 α2＝1.38 查得：F＝78 ＝67（N/㎝） ∵P=PxF =6778 =5226(N)>4256N ∴強度符合要求 6.（1）原材料質(zhì)量 原紙是決定紙箱壓縮強度的決定因素，由Kellicutt公式即可看出。然而瓦楞紙板生產(chǎn)過程中其它條件的影響也不允許忽視，如粘合劑用量、楞高變化、浸漬、涂布、復合加工處理等。 （2）水分 紙箱用含水量過高的瓦楞紙板制造，或者長時間貯存在潮濕的環(huán)境中，都會降低其耐壓強度。當紙箱水分從10%提高到14%時紙箱強度下降30%以上。因此對于在潮濕環(huán)境下流通的紙箱，最好進行防潮加工。 （3）箱型 箱型是指箱的類型（02類、0

23、3類、04類等）和同等類型箱的尺寸（長、寬、高）比例，它們對抗壓強度也有明顯的影響。有的紙箱箱體為雙層瓦楞紙板構(gòu)成，耐壓強度較同種規(guī)格的單層箱明顯提高；在相同條件下，箱體越高，穩(wěn)定性就差，耐壓強度降低。 （4）印刷與開孔 印刷會降低紙箱抗壓強度。包裝有透氣要求的商品在箱面開孔，或在箱側(cè)沖切提手孔，都會降低紙箱強度，尤其開孔面積大，偏向某一側(cè)等，影響更為明顯。 （5）加工工藝偏差 在制箱過程中壓線不當（過深或過淺），開槽過深，接合不牢等，也會降低成箱耐壓強度。 第六章 1.紙盒的生產(chǎn)原料有白紙板、黃紙板、復合紙板和一些鑄涂紙板、茶紙板、厚紙板、灰紙板、瓦楞紙板等。紙盒按結(jié)構(gòu)可分成折疊式、

24、組合式和固定式紙盒，按成盒方式可分為粘接式、釘接式和插接自鎖式。 固定紙盒生產(chǎn)工藝：紙板―分切―切角壓痕―裱糊成盒―干燥―固定紙盒 膠紙板―印刷―分切―標簽紙 折疊紙盒生產(chǎn)工藝：紙板―分切―印刷―模切―接合―折疊紙盒 設(shè)備：雙色印刷機、模切機、糊盒機或釘盒機。 2.紙袋通?？煞譃殇N售包裝紙袋和運輸包裝紙袋。常用生產(chǎn)原料有牛皮紙、紙袋紙、涂布膠印紙和普通包裝紙等。 銷售包裝紙袋工藝：紙袋紙――印刷――涂膠――折疊――縱向粘接――切斷――成型粘底 運輸包裝紙袋工藝：紙袋坯片――涂膠――折合中縫――粘接壓貼――轉(zhuǎn)向――底舌涂膠――折合底封舌――粘合壓貼――干燥――紙袋 一般紙袋所用制袋設(shè)備有印刷

25、機和制袋機。 銷售包裝紙袋常用來包裝紡織品、衣帽、日用品、小商品、小食品、像紙、唱片等結(jié)構(gòu)簡單的小型包裝紙袋。 運輸包裝紙袋一般指用于水泥、農(nóng)藥、化肥、砂糖、食鹽和豆類等的大包裝紙袋。 3.復合罐的生產(chǎn)原料有紙和紙板、鋁箔、塑料薄膜、粘合劑與涂料等。生產(chǎn)工藝按桶體成型方法可分為螺旋式卷繞法和回旋式卷繞法兩種。然后套底粘接，上蓋既可。 4.紙漿模的原料一般為廢紙或紙制品加工后的邊角余料，但是紙漿模餐具的原料要求較高，一般為漂白植物纖維原漿（如稻麥草、蘆葦、蔗渣、竹、木漿），然后添加部分化學藥品。 紙漿模生產(chǎn)工藝：漿料制備、模塑成型、干燥。常用設(shè)備有水力碎漿機、模具和烘道。 5.提倡發(fā)

26、展蜂窩紙板，因為其具有以下特點： （1）材質(zhì)消耗少，比強度、比剛度高，且易于調(diào)節(jié)，重量輕。 （2）優(yōu)異的緩沖隔震性能，同時隔音隔熱。 （3）穩(wěn)定性好，各向性能接近，易于防潮、防霉、增強處理。 （4）成本低，不污染環(huán)境，符合出口包裝要求。 蜂窩紙板主要包括蜂窩芯和面紙，另外還要有粘合劑。 蜂窩紙板生產(chǎn)工藝：蜂窩芯--拉伸--潤濕--干燥定型--涂膠--覆面--干燥--切斷--蜂窩紙板 　 第二篇　塑料包裝材料與制品（習題解答） 　 -----------------------------------------------------------------------------

27、--- 　 第一章 概述 1、簡述塑料包裝材料的優(yōu)缺點。 塑料包裝材料之所以發(fā)展迅速，是由于與其他包裝材料相比，有很多優(yōu)點： 　　 1. 質(zhì)輕、機械性能好 塑料的相對密度一般為0.9～2.0g/cm3，只有鋼的1/8～1/4，鋁的1/3～2/3，玻璃的1/3～2/3，按材料單位重量計算的強度比較高。制成同樣容積的包裝，使用塑料材料將比使用玻璃、金屬材料輕得多，這對長途運輸將起到節(jié)省運輸費用、增加實際運輸能力的作用。 塑料包裝材料在其拉伸強度、剛性、沖擊韌性、耐穿刺性等機械性能中，某些強度指標上較之金屬、玻璃等包裝材料差一些，但較紙材要高得多；且在包裝行業(yè)中應(yīng)用的塑料材料，某些特性可以滿

28、足包裝的不同要求，如塑料良好的抗沖性優(yōu)于玻璃，能承受擠壓；可以制成泡沫塑料，起到緩沖作用，保護易碎物品。 　　 2. 適宜的阻隔性與滲透性 選擇合適的塑料材料可以制成阻隔性適宜的包裝，包括阻氣包裝、防潮包裝、防水包裝、保香包裝等，用來包裝易因氧氣、水分作用而氧化變質(zhì)、發(fā)霉腐敗的食品等包裝材料。對某些蔬菜水果類生鮮食品，對包裝要求有一定的氣體和水分的透過性，以滿足蔬菜水果的呼吸作用，用塑料制得的保鮮包裝能滿足上述要求。 　　 3. 化學穩(wěn)定性好 塑料對一般的酸、堿、鹽等介質(zhì)均有良好的抗耐能力，足以抗耐來自被包裝物（如食品中的酸性成份、油脂等）和包裝外部環(huán)境的水、氧氣、二氧化碳及各種化學介質(zhì)的

29、腐蝕，這一點較之金屬有很強的優(yōu)勢。 　　 4. 光學性能優(yōu)良 許多塑料包裝材料具有良好的透明性，制成包裝容器可以清楚地看清內(nèi)裝物，起到良好的展示、促銷效果。 　　 5. 衛(wèi)生性良好 純的聚合物樹脂幾乎是沒有毒性的，可以放心地用于食品包裝。但個別樹脂的單體（如聚氯乙烯的單體氯乙烯等）如果在用做食品包裝容器時含量過高，超過一定濃度時，容易遷移到被包裝的食品中，經(jīng)食品進入人體后有一定的危害作用，如果在樹脂聚合過程中盡量將單體控制在一定數(shù)量之下，則可確保其衛(wèi)生性。 　　 6. 良好的加工性能和裝飾性　塑料包裝制品可以用擠出、注射、吸塑等方法成型，還能很容易地染上美麗的顏色或印刷上裝潢圖案。塑料薄

30、膜還可以很方便地在高速自動包裝機上自動成型、灌裝、熱封，生產(chǎn)效率高。 塑料材料雖然有上述優(yōu)點，但同時也有許多缺點，如強度和硬度不如金屬材料高，耐熱性和耐寒性比較差，材料容易老化等，這些缺點使得它們的使用范圍受到限制。 2、塑料在包裝材料方面的主要應(yīng)用有哪些？ 塑料在包裝方面的主要應(yīng)用主要包括： 1．薄膜 包括單層薄膜、復合薄膜和薄片，這類材料做成的包裝也稱軟包裝，主要用于包裝食品、藥品等。單層薄膜的用量最大，約占薄膜的2/3，其余的則為復合薄膜及薄片。 厚度為0.15～0.4mm的透明塑料薄片，經(jīng)熱成型制成吸塑包裝，又稱泡罩包裝，在包裝藥片、藥丸、食品或其他小商品方面已普遍應(yīng)用。

31、 2．容器 (1) 塑料瓶、桶、罐及軟管容器 使用的材料以高、低密度聚乙烯和聚丙烯為主，也有用聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯等樹脂的。這類容器容量可小至幾毫升，大至幾千升。耐化學性、氣密性及抗沖擊性好，自重輕，運輸方便，破損率低。如聚酯吹塑薄壁瓶，透氣性低，能承受壓力，已普遍用來盛飲用水、汽水等充氣飲料。 (2) 杯、盒、盤、箱等容器 以高、低密度聚乙烯、聚丙烯以及聚苯乙烯的發(fā)泡或不發(fā)泡片材，通過熱成型方法制成，用于包裝食品。塑料包裝箱的性能比紙箱或木箱好得多，用低發(fā)泡鈣塑材作包裝箱可降低包裝商品的成本。用高密度聚乙烯制成的各種周轉(zhuǎn)箱，比木箱容易清洗、消毒，使用壽命長。 3．

32、防震緩沖包裝材料 用聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚氨酯和聚氯乙烯制成的泡沫塑料。泡沫塑料按發(fā)泡程度和交聯(lián)與否，分硬質(zhì)和軟質(zhì)兩類；按泡沫結(jié)構(gòu)，分閉孔和開孔兩種，密度0.02～0.06g/cm3，具有良好的隔熱和防震性，主要用作包裝箱內(nèi)襯。 在兩層低密度聚乙烯薄膜之間充以氣泡制成的薄膜，稱為氣泡塑料薄膜或氣墊薄膜，密度為0.008～0.03g/cm3，適用于包裝食品、醫(yī)藥品、化妝品和小型精密儀器。 將聚苯乙烯或低密度聚乙烯在擠出機內(nèi)通入加壓易于汽化的氣體，經(jīng)擠出吹塑而成低發(fā)泡薄片，稱為泡沫紙，再用熱成型方法，可制成食品包裝托盤、餐盤、蛋盒及快餐食品包裝盒等。 4．密封材料 包括密封劑和瓶蓋襯、墊片

33、等，是一類具有粘合性和密封性的液體稠狀糊或彈性體，以聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯酯樹脂為主要成分，用作桶、瓶、罐的封口材料。橡膠或無毒軟聚氯乙烯片材，可作瓶蓋、罐蓋的密封墊片。 5．帶狀材料 包括打包帶、撕裂膜、膠粘帶、繩索等。 膠粘帶是一種壓敏膠帶，將壓敏膠涂于薄膜帶基或牛皮紙帶基上，帶的背面有防粘層。如果用玻璃纖維順軸向增強膠粘帶，可提高拉伸強度，作捆扎材料使用極為方便。將壓敏膠涂于紙質(zhì)或鋁箔彩色標貼背面，俗稱不干膠標貼。熱熔膠和乙烯-醋酸乙烯酯樹脂乳液是包裝箱盒封口的主要膠粘劑，消耗量占包裝用膠粘劑的80％以上。 3、用示意圖表示：(1)線型聚合物，(2)短支鏈聚合物，(3)長支鏈聚合

34、物，(4)低交聯(lián)聚合物，(5) 高交聯(lián)聚合物。 （略） 4、區(qū)別下列概念：單體與重復結(jié)構(gòu)單元；加聚反應(yīng)與縮聚反應(yīng)；熱塑性塑料與熱固性塑料；聚合度與分子量。 單體與重復結(jié)構(gòu)單元； 高聚物在聚合以前的低分子化合物稱為單體。高聚物是由特定的結(jié)構(gòu)單位多次重復組成的。即重復結(jié)構(gòu)單元，二者的化學組成可以相同，也可以不相同。 加聚反應(yīng)與縮聚反應(yīng)； （1）加聚反應(yīng) 加聚反應(yīng)的單體一般都是含有雙鍵的有機化合物，例如烯烴和二烯烴等。 高聚物經(jīng)過光照，加熱或用催化劑處理等引發(fā)作用，就可以把雙鍵打開，第一個分子便和第二個分子連結(jié)起來，第二個分子又和第三個分子連結(jié)，一直連成一條大分子鏈。這樣的化學作用就象分

35、子和分子一個一個相加起來成為一個大分子，所以稱為加聚反應(yīng)。 （2）縮聚反應(yīng) 縮聚反應(yīng)是由相同或不同的低分子物質(zhì)聚合，在生成高聚物的同時常有H2O、NH3、鹵化氫、醇等低分子物質(zhì)的析出。所得到的高聚物，其組成與原料物質(zhì)的組成不同。 熱塑性塑料與熱固性塑料； 熱塑性塑料本身多為長鏈大分子，線型或支鏈型聚合物。當加熱此類材料超過一定溫度時，材料就軟化，進而產(chǎn)生流動，很少有化學反應(yīng)發(fā)生，僅僅是物理的熔融過程；當溫度降至一定溫度時，材料就硬化恢復原來的狀態(tài)；再受熱又可軟化，冷卻再變硬；這類材料在某些特定溶劑的作用下還可溶解，成為高分子樹脂溶液，溶劑揮發(fā)后，材料仍可回復到原來的狀態(tài)。 熱固性塑料本身原

36、來是由較低分子量的物質(zhì)構(gòu)成，也為線型結(jié)構(gòu)。但一經(jīng)加熱，材料首先軟化，呈現(xiàn)出流動性，隨即發(fā)生縮聚反應(yīng)，脫出小分子物質(zhì)并生成中間縮聚物，進而該中間縮聚物分子間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，生成具三維交聯(lián)的體型結(jié)構(gòu)高分子化合物，最終固化成為不熔、不溶的高分子材料。 聚合度與分子量。 高分子化合物是由特定的結(jié)構(gòu)單位多次重復組成的。其中特定的結(jié)構(gòu)單位，稱為鏈節(jié)；特定結(jié)構(gòu)單位的重復個數(shù)，稱為聚合度。 高分子化合物中每個鏈節(jié)好象一條長鏈條里的每一個環(huán)節(jié)，聚合度即鏈上環(huán)節(jié)的數(shù)目。 高分子化合物的分子量＝鏈節(jié)分子量聚合度 5、什么是聚合物老化？老化時常發(fā)生哪些物理化學變化？ 高分子材料在長期使用過程中，由于受到氧、熱、

37、紫外光線、機械力、水蒸氣以及微生物等因素的作用，逐漸失去彈性，出現(xiàn)龜裂；變硬變脆或發(fā)粘軟化，失去光澤或變色，物理-機械性能變差等現(xiàn)象，稱為聚合物的老化。高分子材料的老化是一個復雜的化學變化過程，它涉及到高分子化合物本身的結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件等因素。這些因素造成高分子的交聯(lián)和高分子的裂解，是引起老化的主要原因。 老化以大分子的交聯(lián)為主時，則表現(xiàn)為失去彈性、變硬變脆、出現(xiàn)龜裂等。老化以大分子的裂解為主時，則表現(xiàn)為失去剛性、變軟發(fā)粘、出現(xiàn)蠕變等。 6、聚合物常用的分類方法有那些？ 高分子材料的分類方法有多種，可按反應(yīng)類型、化學結(jié)構(gòu)和所用原料類別等進行分類，但應(yīng)用最多的是將高分子材料按其熱行為分為熱塑

38、性高分子材料和熱固性高分子材料兩種。 7、寫出六種你經(jīng)常遇到的聚合物的名稱，包括商品名稱和工業(yè)命名名稱。 習慣命名 工業(yè)命名 聚丙烯腈? 聚丙烯腈? 聚酯 聚對苯二甲酸乙二醇酯 聚異丁烯 聚異丁烯 有機玻璃 聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯? 聚丙烯 聚苯乙烯 聚苯乙烯 聚(四氟乙烯) 聚四氟乙烯 尼龍-6 聚酰胺-6 聚乙烯醇 聚乙烯醇 聚(氯乙烯 聚氯乙烯 8、什么溫度下，聚苯乙烯的性質(zhì)同室溫下的天然橡膠的性質(zhì)相似？ 聚苯乙烯在Tg溫度以上，Tf溫度以下時，即處在高彈態(tài)時其性質(zhì)同室溫下的天然橡膠的性質(zhì)相似。 第二章 塑料包裝材料

39、常用樹脂和助劑 1、 簡述包裝常用塑料材料的品種和性能。 1. 聚乙烯 聚乙烯是包裝中用量最大的塑料品種之一，其分子結(jié)構(gòu)式為： 　　 —[—CH2—CH2—]n— 聚乙烯是乙烯通過加成反應(yīng)得到的一組聚合體的總和。聚乙烯可以是均聚和共聚的，同時也可以是線性和非線性的。聚乙烯為無臭、無毒、外觀呈乳白色的蠟狀固體。主要性質(zhì)如下： 　　(1) 分子結(jié)構(gòu)為線型或支鏈型結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單規(guī)整、對稱性好、易于結(jié)晶，材料柔軟性好，不易脆化。 　　 　　(2) 分子中無活性反應(yīng)基團又無雜原子，因此化學穩(wěn)定性極好，在常溫下幾乎不與任何物質(zhì)反應(yīng)。常溫下不溶于任何一種已知的溶劑，但對烴類、油類的穩(wěn)定性較差，

40、可能引起溶脹或變色。在70℃以上能溶于二甲苯、四氫萘、十氫萘等溶劑。 　　(3) 聚乙烯有優(yōu)良的耐低溫性能，且在低溫下性能變化極小。 　　(4) 阻濕性好，但具有一定的透氣性。 　　(5) 熱封性好。 　　(6) 由于聚乙烯分子無極性，極性油墨等對其附著力較差，導致適印性不好，故在印刷前應(yīng)進行表面處理。同樣，在聚乙烯薄膜與其他薄膜進行干法復合前，也需要進行表面處理，以增加印刷或復合的牢度。 聚乙烯的品種類型有多種，在使用中通常將聚乙烯按密度和結(jié)構(gòu)的不同分為低密度聚乙烯（LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和線型低密度聚乙烯（LLDPE）等。 2. 聚丙

41、烯 　　 　　 聚丙烯屬聚烯烴品種之一，也是包裝中最常用的塑料品種之一，其結(jié)構(gòu)式為： 　　 聚丙烯是以丙烯單體進行聚合的熱塑性聚合物。聚丙烯外觀與聚乙烯相似，但聚丙烯的相對密度為0.90～0.91，是目前常用塑料中最輕的一種。通常有均聚聚丙烯和無規(guī)共聚聚丙烯二類。聚丙烯有很高的耐化學性及耐機械性能。聚丙烯樹脂常用于制造薄膜和硬的容器。 　　(1) 均聚聚丙烯 與低密度聚乙烯及高密度聚乙烯相比，聚丙烯密度低，熔點高；聚丙烯的機械性能好，拉伸強度、屈服強度、壓縮強度、挺度、硬度等都優(yōu)于聚乙烯，尤其是具有較好剛性和抗彎曲性；耐化學性極好，耐熱性良好，在無外力作用下，加熱到150℃也不變

42、形；并能耐沸水煮，能經(jīng)受高溫消毒；聚丙烯的阻濕性極好，阻氣性優(yōu)于聚乙烯，但耐低溫性能遠不如聚乙烯；由于同樣的原因，聚丙烯的印刷性與粘合性不好，在印刷或粘合前多需進行表面處理。 聚丙烯的這些特性決定了均聚聚丙烯有很廣的應(yīng)用。例如，聚丙烯薄膜可以包裝食品，其通過吹膜和流延二種方法制成，雙向拉伸提高了薄膜的光學性能和強度。聚丙烯薄膜通常通過不同的涂層來改善其熱封性、阻隔性及光學性能，同時鍍鋁聚丙烯膜有很低的透氣及透濕性能。雙向拉伸的聚丙烯薄膜（BOPP）其透明性、阻隔性等均優(yōu)于未拉伸的聚丙烯薄膜（CPP）（如表2-6所示），從而廣泛地應(yīng)用于復合薄膜的制造。高挺度與易拉性能使均聚聚丙烯非常適合纏繞及拉

43、伸應(yīng)用；聚丙烯還可用來制造瓶、罐及各種形式的中空容器。利用聚丙烯的優(yōu)良抗彎性和回彈性，可制作蓋及本體和一的箱殼。同時其很好的耐熱性則可以用這種材料制成的耐熱的微波食品容器以及耐蒸煮容器。聚丙烯也是一種極好的注塑材料以代替高密度聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和玻璃瓶。 均聚聚丙烯有極好的流變性和很好的加工性能。其熔體質(zhì)量流動速率范圍在0.5～50g/10min。寬熔指材料容易用來作為注塑材料。但是，均聚聚丙烯在加工和使用中較聚乙烯更容易受光和熱而氧化降解。因此，應(yīng)該加一些抗氧劑來阻止氧化。在包裝應(yīng)用中，抗靜電劑也通常被加入用來消除靜電。 　　(2) 無規(guī)共聚聚丙烯 無規(guī)共聚聚丙烯通常含有1.5

44、～7％的乙烯，在分子鏈上乙烯單體位置的無規(guī)律就阻礙了順式聚丙烯的那種分子鏈的有規(guī)立構(gòu)和高結(jié)晶，因此無規(guī)共聚聚丙烯就具有低結(jié)晶度，低熔點，高透明度及柔軟性的性能。無規(guī)共聚聚丙烯相對均聚聚丙烯較輕，其密度0.89～0.90g/cm3，具有更好的耐低溫沖擊強度。無規(guī)共聚聚丙烯對酸、堿、醇及低沸點的碳氫化合物有很好的耐化學性。無規(guī)共聚聚丙烯可用來吹膜或注塑，拉伸薄膜可以作為玩具等的收縮膜包裝。防濕性能也好，在包裝中的其他應(yīng)用有醫(yī)藥、食品及服裝的包裝；7％的乙烯共聚物用于作熱封層。 3. 聚苯乙烯（Polystyrene，PS） 　　聚苯乙烯的分子結(jié)構(gòu)式為： 　　聚苯乙烯是目前世界上應(yīng)用

45、最廣的塑料之一。聚苯乙烯大分子主鏈上帶有體積較大的苯環(huán)側(cè)基，使得大分子的內(nèi)旋受阻，故大分子的柔順性差，且不易結(jié)晶，屬線型無定型聚合物。聚苯乙烯的一般性能如下：　　 　　 　　 (1) 機械性能好，密度低，剛性好、硬度高，但脆性大，耐沖擊性能差。 　　 　　 (2) 耐化學性能好，不受一般酸、堿、鹽等物質(zhì)侵蝕，但易受有機溶劑如烴類、酯類等的侵蝕，且溶于芳烴類溶劑。 　　 　　 (3) 連續(xù)使用溫度不高，但耐低溫性能良好。 　　 　　 (4) 阻氣、阻濕性差。 　　 　　 (5) 具有高的透明度，有良好的光澤性，染色性良好，印刷、裝飾性好。 　　 (6) 無色、無毒、無味，尤其適用于

46、食品包裝。 4. 聚氯乙烯 　　 　　聚氯乙烯樹脂的化學結(jié)構(gòu)式為： 　　聚氯乙烯塑料是多組分塑料，它包括聚氯乙烯樹脂、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、填料、顏料等多種助劑，各助劑的品種及數(shù)量都直接影響聚氯乙烯塑料的性能。 聚氯乙烯大分子中含有的C－Cl鍵有較強的極性，大分子間的結(jié)合力較強，故聚氯乙烯分子柔順性差，且不易結(jié)晶。加入不同數(shù)量的增塑劑可將剛硬的聚氯乙烯樹脂制成硬質(zhì)聚氯乙烯（不加或加入5％左右的增塑劑）和軟質(zhì)聚氯乙烯（加30～50％增塑劑）。聚氯乙烯的主要特性如下： 　　 　　(1) 性能可調(diào)，可制成從軟到硬不同機械性能的塑料制品。 　　 　　(2) 化學穩(wěn)定性好，在常溫下不

47、受一般無機酸、堿的侵蝕。 　　 　　(3) 耐熱性較差，受熱易變形。純樹脂加熱至85℃時就有氯化氫析出，并產(chǎn)生氯化氫刺激氣體，故加工時必須加入熱穩(wěn)定劑。制品受熱還會加劇增塑劑的揮發(fā)而加速老化。在低溫作用下，材料易脆裂，故使用溫度一般為-15～55℃。 　　 　　(4) 阻氣、阻油性好，阻濕性稍差。硬質(zhì)聚氯乙烯阻隔性優(yōu)于軟質(zhì)聚氯乙烯，軟質(zhì)聚氯乙烯的阻隔性與其加入助劑的品種和數(shù)量有很大關(guān)系。 　　 　　(5) 聚氯乙烯樹脂光學性能較好，可制成透光性、光澤度皆好的制品。 　　 　　(6) 由于聚氯乙烯分子中含有C－Cl極性鍵，與油墨的親和性好，與極性油墨結(jié)合牢固，另外熱封性也較好。 　　

48、　　(7) 純的聚氯乙烯樹脂本身是無毒聚合物，但若樹脂中含有過量的未聚合的氯乙烯單體時，在制成食品包裝后，若所含的氯乙烯通過所包裝的食品進入人體，可對人體肝臟造成損害，還易產(chǎn)生致癌和致畸作用。因此，我國規(guī)定食品包裝用聚氯乙烯樹脂的氯乙烯單體含量應(yīng)小于5PPM，食品包裝用壓延聚氯乙烯硬片中未聚合的氯乙烯單體含量必須控制在1PPM以下。此外還要注意的是，聚氯乙烯在用于食品包裝時，所加入的助劑必須符合相關(guān)衛(wèi)生標準。 根據(jù)聚合方法的不同，常用的聚氯乙烯樹脂可分為懸浮法樹脂與乳液法樹脂兩種。在包裝方面，80％的商品聚氯乙烯是用懸浮聚合法生產(chǎn)，其他是用乳液和溶液聚合法。 在聚氯乙烯樹脂中加入不同種類的增塑

49、劑等助劑，可制得符合衛(wèi)生要求、不同強度、透明或不透明的各種食品包裝。因此，欲制得理想的制品，首先需合理地選擇配方，按照國家規(guī)定的衛(wèi)生標準，全面考慮制品的物理性能、化學性能、成型加工性能來選擇各種助劑的品種與用量。 （其余略） 2、簡述高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的主要差別。 　　低密度聚乙烯（LDPE）是一種非線性熱塑性聚乙烯，密度范圍為 0.915～0.942 g/cm3，熔體質(zhì)量流動速率 為0.2～20g/min；結(jié)晶度低，約在60～80％左右；低密度聚乙烯中支鏈較多，并對透明性、柔軟性、可熱封性和易加工性有較大的影響，這些特性真正取決于分子量的平衡、分子量的分布和分子的交聯(lián)；其機械

50、強度、阻氣性、耐溶劑性都比高密度聚乙烯差；但它的柔軟性、斷裂伸長率、耐沖擊性、透明度則比高密度聚乙烯好。 低密度聚乙烯的最大產(chǎn)品是薄膜，大約有55%的低密度聚乙烯被加工成薄膜。與其它材料相比，低密度聚乙烯具有優(yōu)秀的阻濕性，同時對氧氣、二氧化碳氣體及有機蒸氣也有較高的阻隔性能。 低密度聚乙烯可普遍運用于食品、服裝包裝袋、阻濕層、農(nóng)用薄膜、日用品包裝和收縮纏繞膜等，以及復合薄膜中的熱封和黏合層。 高密度聚乙烯（HDPE）含支鏈少，結(jié)晶度高達90％，有些品種使用溫度可達120℃，耐寒性能良好。由于密度高，結(jié)晶度高，故其機械強度、阻隔性、耐熱性等性能均好于低密度聚乙烯。多用來制造食品包裝用瓶、罐、桶等

51、中空容器，也可制成薄膜或復合膜。 3、 PVC的性能與什么因素有關(guān)？ 　　聚氯乙烯塑料是多組分塑料，它包括聚氯乙烯樹脂、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、填料、顏料等多種助劑，樹脂的型號還有所加入的各助劑的品種及數(shù)量都直接影響聚氯乙烯塑料的性能。 4、 塑料材料中為什么要加入助劑?按其作用可分為哪幾種? 　　在塑料加工和使用過程中加入塑料助劑。是因為有些樹脂或產(chǎn)品其固有性能不適應(yīng)其產(chǎn)品所需的加工工藝的要求，添加助劑僅僅是需要改變其加工性；而有些材料其加工性能較好，而產(chǎn)品性能卻達不到我們的要求，這也要添加助劑，以改變其產(chǎn)品性能。 5、 什么叫做增塑劑?它是如何起增塑作用的? 　　增

52、塑劑，顧名思義是增加材料的塑性，即添加到樹脂中，一方面使樹脂在成型時流動性增大，改善加工性能，另一方面可使制成后的制品柔韌性和彈性增加的物質(zhì)。 從理論上講，增塑劑對塑料有兩種理想的塑化效應(yīng)：一種是將聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度向低溫轉(zhuǎn)移，達到或接近材料的實際使用溫度范圍，從而使塑料制品柔軟(這稱為低溫塑化，是最普通的塑化效應(yīng))；另一種是將聚合物的軟化熔融溫度移向低溫，以改善加工性能易于成型加工，(這種塑化效應(yīng)稱為高溫塑化)。實質(zhì)上，某些改變?nèi)垠w粘度，但不影響低溫塑化性能的內(nèi)潤滑劑或其他加工助劑也具有此類高溫塑化效應(yīng)。其作用機理大致可分為兩種： 　?。?）非極性增塑劑 主要作用是插入到高分子鏈之間，

53、增大高分子鏈間的距離，從而削弱它們之間的范德華力，使高分子鏈易于活動，在較低的溫度下就可發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變。增塑劑用量越多，則隔離作用也越大，而且小分子易活動，易使高聚物粘度降低。 　?。?）極性增塑劑 其主要作用是：增塑劑的極性基團與高聚物分子的極性基團相互作用，代替了高聚物極性分子間的作用，從而削弱了高聚物間的范德華力，因此達到增塑的目的。增塑劑的效能是與增塑劑的摩爾數(shù)成正比。 由以上討論可知，無論是極性還是非極性增塑劑，因它的加入(到高聚物中)，改變了高聚物間的范德華力，使高分子鏈間作用力減弱，同時因為增塑劑一般為小分子物質(zhì)，在高分子鏈間易于移動，也相對為高分子鏈的運動起了潤滑作用。增塑

54、劑能增塑的關(guān)鍵就在于它改變了大分子間的作用力。 6、 何謂增塑劑效率?試說明其用途及局限性。 　　所謂增塑效率是以改變聚合物的一定量的物理性能所需加入增塑劑的量作為標記的。可是物理性能有多種，這里是以添加相同重量份增塑劑的情況下，比較抗拉強度、彈性模量、斷裂伸長率、硬度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等下降的程度。增塑效率越高的增塑劑將使性能下降的程度越大。但能測出的數(shù)據(jù)的排列次序是一定的。通常以100份PVC樹脂中添加50份DOP所得性能為標準，為達到同樣性能指標值所需要添加的其他各種增塑劑的重量份數(shù)分別除以50份所得的商值作為該增塑劑的增塑效率值，其增塑效率值越大，表明該種增塑劑的增塑效率低。這就

55、是為什么DOP是標準增塑劑的緣故。選用DOP的原因是因為此種增塑劑有比較全面的性能，用量也較高的緣故。并不是說DOP在任何場合下都是最好的增塑劑。其局限性在于：各種手冊中報導的增塑效率值其性能指標不同，數(shù)值也各異。例如有的是以硬度為比較性能，提供的性能是100份PVC添加67份增塑劑條件下測定的：DOP得硬度70，DBP得硬度62；當以斷裂伸長率來比較時，DOP的增塑效率又比DBP高，與前者正好倒過來了。當然評價一種增塑劑的優(yōu)劣，不能只以增塑效應(yīng)為唯一選擇，還要考慮到相容性、揮發(fā)性、抽取性、遷移性等因素。 7、 請以聚氯乙烯為例，說明熱穩(wěn)定劑的作用機理。 　　熱穩(wěn)定劑是以改善樹脂熱穩(wěn)定

56、性為目的而添加的助劑。聚氯乙烯最明顯的缺點是熱穩(wěn)定性差，聚氯乙烯分子中存在許多結(jié)構(gòu)上的缺陷，如雙鍵、支化點、殘存的引發(fā)劑端基、含氧結(jié)構(gòu)等，這些缺陷經(jīng)熱或光的活化很容易形成自由基，熱降解中形成的自由基除了參與脫氯化氫反應(yīng)外，還可能引起斷鏈或交聯(lián)等其它反應(yīng)。與氧接觸后，發(fā)生自動氧化過程，也會造成分子斷裂或交聯(lián)，而且脫出的氯化氫對聚氯乙烯還有催化降解的作用。聚氯乙烯的加工溫度與其分解溫度很相近，當在160～200℃的溫度下加工時，聚氯乙烯會發(fā)生劇烈的熱降解，從分子鏈上脫下HCl小分子，形成分子鏈上不穩(wěn)定的自由基，給分子鏈造成雙鍵、支化點等缺陷。脫下的HCl又加速其他分子鏈上的氯和氫脫出，成為熱分解的

57、催化劑。如不能排除脫下的游離HCl，則聚氯乙烯制品會迅速變色且性能惡化。因此我們在加工聚氯乙烯制品時，必須添加熱穩(wěn)定劑，使聚氯乙烯能夠承受所需的加工溫度。其實，聚氯乙烯的熱降解過程十分復雜。聚氯乙烯在熱降解過程中，幾乎不產(chǎn)生單體，而是產(chǎn)生大量氯化氫。 綜合目前的研究成果，熱穩(wěn)定劑的穩(wěn)定機理包括如下幾點： ① 捕捉游離HCl小分子，抑制并消除它的自動催化作用； ② 限制雙鍵共軛體系的形成，減少色變； ③ 置換聚氯乙烯分子中不穩(wěn)定的烯丙基氯原子或叔碳位氯原子，改變了主鏈的分子結(jié)構(gòu)，抑制脫氯化氫； ④ 捕捉自由基，阻止氧化反應(yīng)。防止聚氯乙烯主鏈的斷裂、交聯(lián)等反應(yīng)。熱穩(wěn)定機理直接與不同的熱穩(wěn)定劑有關(guān)。

58、從上述機理出發(fā)使用的幾類熱穩(wěn)定劑均有一定的熱穩(wěn)定效果。 8、 抗氧劑和光穩(wěn)定劑主要有哪些類型?試舉例說明其穩(wěn)定作用機理。 答： 抗氧劑作用機理和類型： a. 鏈終止劑 這類抗氧劑能夠與自動氧化反應(yīng)中的鏈增長自由基反應(yīng)，使鏈式反應(yīng)中斷，故又稱自由基抑制劑。 b. 自由基捕獲劑 此類抗氧劑能與自由基反應(yīng)，形成不再引發(fā)氧化反應(yīng)的穩(wěn)定產(chǎn)物，醌類抗氧劑的作用方式就屬此類。炭黑具有多芳核烴結(jié)構(gòu)，又具有醌的結(jié)構(gòu)，也是一種自由基捕獲利。 c. 電子給予體 一些叔胺類化合物，雖無N-H基，但可給出電子。當與活性自由基如ROO相遇時，由于電子的轉(zhuǎn)移，使活性自由基成為低活性的負離子，從而中斷鏈式氧化反應(yīng)。

59、d. 過氧化物分解劑 主要包括亞磷酸酯類和有機硫化物類，它們能夠與氫過氧化物結(jié)合成不活潑產(chǎn)物，抑制其自動催化作用。 e. 金屬離子鈍化劑 它包括各種向心配位體，如雙水楊叉二胺、草酰胺，它們能夠與變價金屬離子絡(luò)合，將其穩(wěn)定在一個價態(tài)，從而消除這些金屬離子對氧化反應(yīng)的催化活性，這類物質(zhì)也叫金屬螯合物或“銅抑制劑”。 　　而對于光穩(wěn)定劑，按照光穩(wěn)定劑的作用機理，可將其分為四類： ① 光屏蔽劑 這是一類能夠吸收或反射紫外光的物質(zhì)，它們在聚合物和光輻射之間設(shè)置了一層遮蔽物，使光不能直接射到聚合物內(nèi)部，從而有效地抑制光老化。具有這種功能的物質(zhì)主要是一些無機填料和顏料，如炭黑、二氧化鈦、氧化鈦等。 利用

60、光屏蔽劑把有害的紫外光與聚合物隔絕開，是一種行之有效的防護措施，構(gòu)成了光穩(wěn)定化的第一個層次，但是它只適用于著色制品，不適于透明制品。 ② 紫外線吸收劑 這是光穩(wěn)定劑的主體，能夠強烈地吸收紫外光，并將其能量轉(zhuǎn)變成無害的熱能形式放出，這構(gòu)成了光穩(wěn)定化的第二個層次。按其結(jié)構(gòu)可分為水楊酸酯類、二苯甲酮類。使用時要考慮各種聚合物的敏感波長和紫外線吸收劑的有效吸收波長范圍的一致性。 ③ 紫外線淬滅劑 未被遮蔽或吸收的紫外光，被高聚物吸收后，使聚合物處于不穩(wěn)定的“激發(fā)態(tài)”，為了防止其進一步分解產(chǎn)生自由基，紫外線淬滅劑能夠從受激聚合物分子上將激發(fā)能消除，使之回到低能狀態(tài)。這類光穩(wěn)定劑對聚烯烴的穩(wěn)定效果很好，多

61、用于薄膜和纖維，它們在溶劑中的溶解性極小，用于纖維時耐洗性優(yōu)良，并兼有助染劑的功能，這類光穩(wěn)定劑多與二苯甲酮類、苯并三唑類等紫外線吸收劑并用，有良好的協(xié)同效應(yīng)。 ④ 自由基捕獲劑 這可以說是最后一道阻止光降解作用的防線。它們可看做有空間阻礙的哌啶衍生物，它特別適用于聚烯烴，其穩(wěn)定效能很好，它的主要功能就是捕獲自由基。即一旦聚合物吸收了紫外線并分解產(chǎn)生出了導致自動氧化反應(yīng)的活性自由基后，它就可以捕獲這種活性自由基，阻止鏈式反應(yīng)繼續(xù)下去，并生成穩(wěn)定的化合物。 9、 阻燃劑是怎樣起阻燃作用的? 　　(1) 含鹵化合物 含鹵的有機或無機阻燃劑的作用機理都是捕捉活性自由基。在高溫下含鹵阻燃劑分解

62、產(chǎn)生的鹵原子，與聚合物反應(yīng)生成鹵化氫，鹵化氫與高活性羥基自由基或氫原子反應(yīng)，生成水或氫氣，從而中斷鏈式氧化過程，使燃燒減緩，以至停止。鹵素的阻燃效果是溴＞氯＞碘，溴的效果是最好；這是因為碳溴鍵的離解能比碳氯鍵的離解能低。 　　(2) 磷化合物 磷化合物的阻燃效果相當大，燃燒時生成的偏磷酸可聚合成穩(wěn)定的高聚態(tài)，成為塑料的保護層，隔絕氧和可燃物。磷酸能促進塑料的炭化，當磷與鹵素共存時阻燃效果更大，兩者反應(yīng)可生成鹵化磷，具有較大的蒸汽密度，覆蓋于火焰表面可隔絕氧氣和沖淡可燃物，同時產(chǎn)生的鹵化氫又可捕捉活性自由基。 　　(3) 三氧化二銻與鹵化物 三氧化二銻在鹵化物的存在下顯示了很大的協(xié)同效應(yīng)

63、，因其在塑料表面，反應(yīng)生成揮發(fā)性的鹵化銻和鹵氧化銻，它們的揮發(fā)可以吸取熱量，同時產(chǎn)生的氣體可隔絕氧氣和沖稀可燃物。 由于含鹵阻燃材料在聚合物燃燒時，會伴隨產(chǎn)生大量煙霧和有毒的腐蝕性氣體，并且其擴散速度遠大于火焰的擴散速度，在某些時候不能不說是另一種危害，對金屬的腐蝕也是很嚴重的，所以，有時采用無鹵阻燃劑是重要的。無鹵阻燃劑多是金屬氧化物的水合物，它們在吸熱分解脫水時能夠吸取大量的熱量，抑制燃燒部分及其附近的溫度上升；分解出的水蒸汽反過來阻止可燃氣體的釋放，使材料在燃燒時產(chǎn)生的熱量和表面溫度降低，這種阻燃劑用量一般較大，在阻燃的同時，起著填充劑的作用。在使用無機阻燃劑時，為了防止其在燃燒時的滴落

64、和材料的電學性能的降低，有時要同時填加硼化物、磷化物等能促進樹脂炭化的阻燃增效劑，同時，由于一些非極性的聚合物具有憎水性，與無機阻燃劑的相容性差，填充體系界面難于良好的結(jié)合。為了改善、提高兩者的親和性，并提高其物理力學性能，經(jīng)常采用硬脂酸、硬脂酸鹽等表面活性劑以及硅烷偶聯(lián)劑等對其進行表面處理。 第三章 塑料包裝材料的性能 1、聚乙烯和聚苯乙烯哪一個在室溫下有較大的蠕變傾向? 　　聚合物蠕變的本質(zhì)是大分子鏈段運動，因而柔順的大分子鏈易于發(fā)生蠕變。主鏈含有芳環(huán)的和分子鏈比較僵硬的高聚物抗蠕變性能較好。所以聚乙烯在室溫下有較大的蠕變傾向。 2、怎樣才能制得接近透明的低密度聚乙烯薄膜?

65、 　　塑料的透明性大小與其制品的結(jié)晶度大小和結(jié)晶結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此，通過控制制品的不同形態(tài)結(jié)構(gòu)，可以改善其透明性。 控制結(jié)晶質(zhì)量 （1）晶型 （2）球晶含量 （3）晶體尺寸 （4）晶體規(guī)整性 提高折射率 主要是通過加入不影響透明性的高折射率有機物或無機物來提高其折射率。 降低雙折射 可通過控制加工中的取向，即降低取向度而達到降低雙折射的目的。 綜上所述，塑料的透明性的提高可以通過控制制品的聚集形態(tài)或加入其它物質(zhì)來達到。 3、常見的透明塑料有哪些？塑料的透明性與什么有關(guān)？ 　　塑料的透明性 衡量一種材料的透明性好壞，有許多性能指標都需要考慮。常用的指標有：透光率、霧度、折光指數(shù)、雙折射及

66、色散等。在上述指標中，透光率和霧度二個指標主要表征材料的透光性，而折光指數(shù)、雙折射及色散三個指標主要用于表征材料的透光質(zhì)量。一種好的透明性材料，要求上述性能指標優(yōu)異且均衡。 透明性的分類 按材料的透光率大小，可將其分為如下三類： 透明材料——波長400nm—800nm可見光的透光率在80%以上； 半透明材料——波長400nm—800nm可見光的透光率在50%—80%之間； 不透明材料——波長400nm—800nm可見光的透光率在50%以下。 按上述的分類方法，可將樹脂分成如下幾類。 （1）透明性樹脂 主要包括：PMMA、PC、PS、PET、 （2）半透明樹脂 主要包括PP和PA兩種。 8、何謂聚合物老化？老化時常發(fā)生哪些物理化學變化？ 　　塑料包裝物材料在加工、貯存和使用過程中，物理化學性質(zhì)和機械性能變壞的現(xiàn)象稱為老化。老化現(xiàn)象表現(xiàn)為材料變硬、變脆、變性或表面龜裂、發(fā)粘、變色等。老化因素由內(nèi)因和外因構(gòu)成。材料的化學結(jié)構(gòu)和物理狀態(tài)是耐老化性好壞的基本因素。例如，聚丙烯的耐熱、光、氧老化性能比較差，因為在聚丙烯的分子結(jié)構(gòu)有大量叔碳原子，叔碳原子