第二篇 塑料包装材料与制品(习题集) -------------------------------------------------------------------------------- 第一章 概述思考题: 1.简述塑料包装材料的优缺点。 2.塑料在包装材料方面的主要应用有哪些? 3.用示意图表示:(1)线型聚合物,(2)短支链聚合物,(3)长支链聚合物,(4)低交联聚合物, (5) 高交联聚合物。 4.区别下列概念:单体与重复结构单元;加聚反应与缩聚反应;热塑性塑料与热固性塑料; 聚合度与分子量。 5.什么是聚合物老化?老化时常发生哪些物理化学变化? 6.聚合物常用的分类方法有那些? 7.写出六种你经常遇到的聚合物的名称,包括商品名称和工业命名名称。 第二章 塑料包装材料常用树脂和助剂 思考题: 1.述包装常用塑料材料的品种和性能。 2.简述高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的主要差别。 3.PVC 的性能与什么因素有关? 4.塑料材料中为什么要加入助剂?按其作用可分为哪几种? 5.什么叫做增塑剂?它是如何起增塑作用的? 6.何谓增塑剂效率?试说明其用途及局限性。 7.请以聚氯乙烯为例,说明热稳定剂的作用机理。 8.抗氧剂和光稳定剂主要有哪些类型?试举例说明其稳定作用机理。 9.阻燃剂是怎样起阻燃作用的? 第三章 塑料包装材料的性能 思考题: 1.简述高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的差别。 2.聚乙烯和聚苯乙烯哪一个在室温下有较大的蠕变倾向? 3.聚苯乙烯和全同立构聚丙烯哪一个更为透明? 4.怎样才能制得接近透明的低密度聚乙烯薄膜? 5.常见的透明塑料有哪些?塑料的透明性与什么有关? 6.试验温度下降对抗拉强度会产生什么影响? 7.试验时间增加对抗拉强度会产生什么影响? 8.什么温度下聚苯乙烯的性质同室温下的天然橡胶的性质类似? 9.何谓聚合物老化?老化时常发生哪些物理化学变化? 第四章 塑料软包装及成型 思考题: 1.软包装材料有哪些基材? 2.软包装材料的构成原理是什么? 3.单层薄膜的种类和制作方法有哪些? 4.复合薄膜有哪几种成型工艺?原理是什么? 5.薄膜包装袋的品种有哪些?特点是什么? 6.薄膜包装袋的热封合的方法和原理是什么? 7.如何鉴别塑料薄膜? 第五章 塑料包装容器及成型 思考题: 1.简述挤出成型过程。 2.根据挤出机中塑料熔化过程,料筒温度的选择对物料的机械降解有何影响? 3.何为注射成型?影响制品质量的因素有哪些? 4.简述注—拉—吹工艺流程及其优点。 5.热成型过程中塑料温度对熔体粘度变化有何影响?热成型中影响制品质量的工艺因素有哪 些?怎样控制? 6.简述挤出、注射、热成型及其它方法成型制品特点及基本成型工艺过程。 第六章 其它塑料包装材料及成型 思考题: 1.泡沫塑料有那些种类? 2.泡沫塑料在包装行业有那些用途? 3.泡沫塑料分别用那些方法加工的? 4.捆扎材料有哪些种类? 5.牵伸材料有哪些用途? 第一章 概述 1、 简述塑料包装材料的优缺点。 塑料包装材料之所以发展迅速, 是由于与其他包装材料相比, 有很多优点: 1. 质轻、 机械性能好 塑料的相对密度一般为 0.9~2.0g/cm3, 只有钢的 1/8~1/4, 铝的 1/3~ 2/3,玻璃的 1/3~2/3,按材料单位重量计算的强度比较高。制成同样容积的包装,使用塑料 材料将比使用玻璃、金属材料轻得多,这对长途运输将起到节省运输费用、增加实际运输能力 的作用。 塑料包装材料在其拉伸强度、刚性、冲击韧性、耐穿刺性等机械性能中,某些强度 指标上较之金属、玻璃等包装材料差一些,但较纸材要高得多;且在包装行业中应用的塑料材 料,某些特性可以满足包装的不同要求,如塑料良好的抗冲性优于玻璃,能承受挤压;可以制 成泡沫塑料,起到缓冲作用,保护易碎物品。 2. 适宜的阻隔性与渗透性 选择合适的塑料材料可以制成阻隔性适宜的包装,包括阻气包装、 防潮包装、防水包装、保香包装等,用来包装易因氧气、水分作用而氧化变质、发霉腐败的食 品等包装材料。对某些蔬菜水果类生鲜食品,对包装要求有一定的气体和水分的透过性,以满 足蔬菜水果的呼吸作用,用塑料制得的保鲜包装能满足上述要求。 3. 化学稳定性好 塑料对一般的酸、碱、盐等介质均有良好的抗耐能力,足以抗耐来自被包装 物(如食品中的酸性成份、油脂等)和包装外部环境的水、氧气、二氧化碳及各种化学介质的 腐蚀,这一点较之金属有很强的优势。 4. 光学性能优良 许多塑料包装材料具有良好的透明性,制成包装容器可以清楚地看清内装 物,起到良好的展示、促销效果。 5. 卫生性良好 纯的聚合物树脂几乎是没有毒性的,可以放心地用于食品包装。但个别树脂的 单体(如聚氯乙烯的单体氯乙烯等)如果在用做食品包装容器时含量过高,超过一定浓度时, 容易迁移到被包装的食品中,经食品进入人体后有一定的危害作用,如果在树脂聚合过程中尽 量将单体控制在一定数量之下,则可确保其卫生性。 6. 良好的加工性能和装饰性 塑料包装制品可以用挤出、注射、吸塑等方法成型,还能很容 易地染上美丽的颜色或印刷上装潢图案。塑料薄膜还可以很方便地在高速自动包装机上自动成 型、灌装、热封,生产效率高。 塑料材料虽然有上述优点,但同时也有许多缺点,如强度和 硬度不如金属材料高,耐热性和耐寒性比较差,材料容易老化等,这些缺点使得它们的使用范 围受到限制。 2、塑料在包装材料方面的主要应用有哪些? 塑料在包装方面的主要应用主要包括: 1.薄膜 包括单层薄膜、复合薄膜和薄片,这类材料做成的包装也称软包装,主要用于包装食 品、药品等。单层薄膜的用量最大,约占薄膜的 2/3,其余的则为复合薄膜及薄片。 厚度为 0.15~0.4mm 的透明塑料薄片,经热成型制成吸塑包装,又称泡罩包装,在包装药片、药丸、 食品或其他小商品方面已普遍应用。 2.容器 (1) 塑料瓶、桶、罐及软管容器 使用的材料以高、低密度聚乙烯和聚丙烯为主,也 有用聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯等树脂的。这类容器容量可小至几毫升, 大至几千升。耐化学性、气密性及抗冲击性好,自重轻,运输方便,破损率低。如聚酯吹塑薄 壁瓶,透气性低,能承受压力,已普遍用来盛饮用水、汽水等充气饮料。 (2) 杯、盒、盘、 箱等容器 以高、低密度聚乙烯、聚丙烯以及聚苯乙烯的发泡或不发泡片材,通过热成型方法 制成,用于包装食品。塑料包装箱的性能比纸箱或木箱好得多,用低发泡钙塑材作包装箱可降 低包装商品的成本。用高密度聚乙烯制成的各种周转箱,比木箱容易清洗、消毒,使用寿命长。 3.防震缓冲包装材料 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 塑料按发泡程度和交联与否, 分硬质和软质两类; 按泡沫结构, 分闭孔和开孔两种, 密度 0.02~ 0.06g/cm3,具有良好的隔热和防震性,主要用作包装箱内衬。 在两层低密度聚乙烯薄膜之间 充以气泡制成的薄膜,称为气泡塑料薄膜或气垫薄膜,密度为 0.008~0.03g/cm3,适用于包装 食品、医药品、化妆品和小型精密仪器。 将聚苯乙烯或低密度聚乙烯在挤出机内通入加压易 于汽化的气体,经挤出吹塑而成低发泡薄片,称为泡沫纸,再用热成型方法,可制成食品包装 托盘、餐盘、蛋盒及快餐食品包装盒等。 4.密封材料 包括密封剂和瓶盖衬、垫片等,是一类具有粘合性和密封性的液体稠状糊或弹性 体,以聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯酯树脂为主要成分,用作桶、瓶、罐的封口材料。橡胶或无毒 软聚氯乙烯片材,可作瓶盖、罐盖的密封垫片。 5.带状材料 包括打包带、撕裂膜、胶粘带、绳索等。 胶粘带是一种压敏胶带,将压敏胶涂 于薄膜带基或牛皮纸带基上,带的背面有防粘层。如果用玻璃纤维顺轴向增强胶粘带,可提高 拉伸强度,作捆扎材料使用极为方便。将压敏胶涂于纸质或铝箔彩色标贴背面,俗称不干胶标 贴。热熔胶和乙烯-醋酸乙烯酯树脂乳液是包装箱盒封口的主要胶粘剂,消耗量占包装用胶粘 剂的 80%以上。 3、用示意图表示:(1)线型聚合物,(2)短支链聚合物,(3)长支链聚合物,(4)低交联聚合物, (5) 高交联聚合物。 (略) 4、区别下列概念:单体与重复结构单元;加聚反应与缩聚反应;热塑性塑料与热固性塑料; 聚合度与分子量。 单体与重复结构单元; 高聚物在聚合以前的低分子化合物称为单体。高聚物是由特定的结构 单位多次重复组成的。即重复结构单元,二者的化学组成可以相同,也可以不相同。 加聚反 应与缩聚反应; (1)加聚反应 加聚反应的单体一般都是含有双键的有机化合物,例如烯烃和二烯烃等。 高 聚物经过光照,加热或用催化剂处理等引发作用,就可以把双键打开,第一个分子便和第二个 分子连结起来,第二个分子又和第三个分子连结,一直连成一条大分子链。这样的化学作用就 象分子和分子一个一个相加起来成为一个大分子,所以称为加聚反应。 (2)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。 热 塑性塑料与热固性塑料; 热塑性塑料本身多为长链大分子,线型或支链型聚合物。当加热此 类材料超过一定温度时,材料就软化,进而产生流动,很少有化学反应发生,仅仅是物理的熔 融过程;当温度降至一定温度时,材料就硬化恢复原来的状态;再受热又可软化,冷却再变硬; 这类材料在某些特定溶剂的作用下还可溶解,成为高分子树脂溶液,溶剂挥发后,材料仍可回 复到原来的状态。 热固性塑料本身原来是由较低分子量的物质构成,也为线型结构。但一经 加热,材料首先软化,呈现出流动性,随即发生缩聚反应,脱出小分子物质并生成中间缩聚物, 进而该中间缩聚物分子间发生交联反应,生成具三维交联的体型结构高分子化合物,最终固化 成为不熔、不溶的高分子材料。 聚合度与分子量。 高分子化合物是由特定的结构单位多次重 复组成的。其中特定的结构单位,称为链节;特定结构单位的重复个数,称为聚合度。 高分 子化合物中每个链节好象一条长链条里的每一个环节,聚合度即链上环节的数目。 高分子化 合物的分子量=链节分子量×聚合度 5、什么是聚合物老化?老化时常发生哪些物理化学变化? 高分子材料在长期使用过程中,由于受到氧、热、紫外光线、机械力、水蒸气以及微生物等因 素的作用,逐渐失去弹性,出现龟裂;变硬变脆或发粘软化,失去光泽或变色,物理-机械性 能变差等现象,称为聚合物的老化。高分子材料的老化是一个复杂的化学变化过程,它涉及到 高分子化合物本身的结构和环境条件等因素。这些因素造成高分子的交联和高分子的裂解,是 引起老化的主要原因。 老化以大分子的交联为主时,则表现为失去弹性、变硬变脆、出现龟 裂等。老化以大分子的裂解为主时,则表现为失去刚性、变软发粘、出现蠕变等。 6、聚合物常用的分类方法有那些? 高分子材料的分类方法有多种,可按反应类型、化学结构和所用原料类别等进行分类,但应用 最多的是将高分子材料按其热行为分为热塑性高分子材料和热固性高分子材料两种。 7、写出六种你经常遇到的聚合物的名称,包括商品名称和工业命名名称。 习惯命名 聚丙烯腈? 聚酯 聚异丁烯 有机玻璃 聚丙烯? 聚苯乙烯 聚(四氟乙烯) 尼龙-6 聚乙烯醇 聚(氯乙烯 工业命名 聚丙烯腈? 聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚异丁烯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯 聚苯乙烯 聚四氟乙烯 聚酰胺-6 聚乙烯醇 聚氯乙烯 8、什么温度下,聚苯乙烯的性质同室温下的天然橡胶的性质相似? 聚苯乙烯在 Tg 温度以上,Tf 温度以下时,即处在高弹态时其性质同室温下的天然橡胶的性质 相似。 第二章 塑料包装材料常用树脂和助剂 1、 简述包装常用塑料材料的品种和性能。 1. 聚乙烯 聚乙烯是包装中用量最大的塑料品种之一,其分子结构式为: —[—CH2—CH2—]n— 聚乙烯是乙烯通过加成反应得到的一组聚合体的总和。聚乙烯可以是均 聚和共聚的,同时也可以是线性和非线性的。聚乙烯为无臭、无毒、外观呈乳白色的蜡状固体。 主要性质如下: (1) 分子结构为线型或支链型结构,结构简单规整、对称性好、易于结晶,材料柔软性好, 不易脆化。 (2) 分子中无活性反应基团又无杂原子,因此化学稳定性极好,在常温下几乎不与任何物 质反应。常温下不溶于任何一种已知的溶剂,但对烃类、油类的稳定性较差,可能引起溶胀或 变色。在70℃以上能溶于二甲苯、四氢萘、十氢萘等溶剂。 (3) 聚乙烯有优良的耐低温性能,且在低温下性能变化极小。 (4) 阻湿性好,但具有一定的透气性。 (5) 热封性好。 (6) 由于聚乙烯分子无极性,极性油墨等对其附着力较差,导致适印性不好,故在印刷前 应进行表面处理。同样,在聚乙烯薄膜与其他薄膜进行干法复合前,也需要进行表面处理,以 增加印刷或复合的牢度。 聚乙烯的品种类型有多种,在使用中通常将聚乙烯按密度和结构的 不同分为低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和线型低密 度聚乙烯(LLDPE)等。 2. 聚丙烯 聚丙烯属聚烯烃品种之一,也是包装中最常用的塑料品种之一,其结构式为: 聚丙烯是以丙烯单体进行聚合的热塑性聚合物。聚丙烯外观与聚乙烯相似,但聚丙烯的 相对密度为 0.90~0.91,是目前常用塑料中最轻的一种。通常有均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯 二类。聚丙烯有很高的耐化学性及耐机械性能。聚丙烯树脂常用于制造薄膜和硬的容器。 (1) 均聚聚丙烯 与低密度聚乙烯及高密度聚乙烯相比,聚丙烯密度低,熔点高;聚丙烯 的机械性能好,拉伸强度、屈服强度、压缩强度、挺度、硬度等都优于聚乙烯,尤其是具有较 好刚性和抗弯曲性;耐化学性极好,耐热性良好,在无外力作用下,加热到 150℃也不变形; 并能耐沸水煮,能经受高温消毒;聚丙烯的阻湿性极好,阻气性优于聚乙烯,但耐低温性能远 不如聚乙烯;由于同样的原因,聚丙烯的印刷性与粘合性不好,在印刷或粘合前多需进行表面 处理。 聚丙烯的这些特性决定了均聚聚丙烯有很广的应用。例如,聚丙烯薄膜可以包装食品, 其通过吹膜和流延二种方法制成,双向拉伸提高了薄膜的光学性能和强度。聚丙烯薄膜通常通 过不同的涂层来改善其热封性、阻隔性及光学性能,同时镀铝聚丙烯膜有很低的透气及透湿性 能。双向拉伸的聚丙烯薄膜(BOPP)其透明性、阻隔性等均优于未拉伸的聚丙烯薄膜(CPP) (如表 2-6 所示),从而广泛地应用于复合薄膜的制造。高挺度与易拉性能使均聚聚丙烯非常 适合缠绕及拉伸应用;聚丙烯还可用来制造瓶、罐及各种形式的中空容器。利用聚丙烯的优良 抗弯性和回弹性,可制作盖及本体和一的箱壳。同时其很好的耐热性则可以用这种材料制成的 耐热的微波食品容器以及耐蒸煮容器。聚丙烯也是一种极好的注塑材料以代替高密度聚乙烯、 聚对苯二甲酸乙二醇酯和玻璃瓶。 均聚聚丙烯有极好的流变性和很好的加工性能。其熔体质 量流动速率范围在 0.5~50g/10min。宽熔指材料容易用来作为注塑材料。但是,均聚聚丙烯在 加工和使用中较聚乙烯更容易受光和热而氧化降解。因此,应该加一些抗氧剂来阻止氧化。在 包装应用中,抗静电剂也通常被加入用来消除静电。 (2) 无规共聚聚丙烯 无规共聚聚丙烯通常含有 1.5~7%的乙烯,在分子链上乙烯单体位 置的无规律就阻碍了顺式聚丙烯的那种分子链的有规立构和高结晶,因此无规共聚聚丙烯就具 有低结晶度,低熔点,高透明度及柔软性的性能。无规共聚聚丙烯相对均聚聚丙烯较轻,其密 度0.89~0.90g/cm3,具有更好的耐低温冲击强度。无规共聚聚丙烯对酸、碱、醇及低沸点的 碳氢化合物有很好的耐化学性。无规共聚聚丙烯可用来吹膜或注塑,拉伸薄膜可以作为玩具等 的收缩膜包装。防湿性能也好,在包装中的其他应用有医药、食品及服装的包装;7%的乙烯 共聚物用于作热封层。 3. 聚苯乙烯(Polystyrene,PS) 聚苯乙烯的分子结构式为: 聚苯乙烯是目前世界上应用最广的塑料之一。聚苯乙烯大分子主链上带有体积较大的苯环 侧基,使得大分子的内旋受阻,故大分子的柔顺性差,且不易结晶,属线型无定型聚合物。聚 苯乙烯的一般性能如下: (1) 机械性能好,密度低,刚性好、硬度高,但脆性大,耐冲击性能差。 (2) 耐化学性能好,不受一般酸、碱、盐等物质侵蚀,但易受有机溶剂如烃类、酯类等 的侵蚀,且溶于芳烃类溶剂。 (3) 连续使用温度不高,但耐低温性能良好。 (4) 阻气、阻湿性差。 (5) 具有高的透明度,有良好的光泽性,染色性良好,印刷、装饰性好。 (6) 无色、无毒、无味,尤其适用于食品包装。 4. 聚氯乙烯 聚氯乙烯树脂的化学结构式为: 聚氯乙烯塑料是多组分塑料,它包括聚氯乙烯树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、填料、颜 料等多种助剂,各助剂的品种及数量都直接影响聚氯乙烯塑料的性能。 聚氯乙烯大分子中含 有的 C-Cl 键有较强的极性, 大分子间的结合力较强,故聚氯乙烯分子柔顺性差,且不易结晶。 加入不同数量的增塑剂可将刚硬的聚氯乙烯树脂制成硬质聚氯乙烯(不加或加入 5%左右的增 塑剂)和软质聚氯乙烯(加30~50%增塑剂)。聚氯乙烯的主要特性如下: (1) 性能可调,可制成从软到硬不同机械性能的塑料制品。 (2) 化学稳定性好,在常温下不受一般无机酸、碱的侵蚀。 (3) 耐热性较差,受热易变形。纯树脂加热至 85℃时就有氯化氢析出,并产生氯化氢刺激 气体,故加工时必须加入热稳定剂。制品受热还会加剧增塑剂的挥发而加速老化。在低温作用 下,材料易脆裂,故使用温度一般为-15~55℃。 (4) 阻气、阻油性好,阻湿性稍差。硬质聚氯乙烯阻隔性优于软质聚氯乙烯,软质聚氯乙 烯的阻隔性与其加入助剂的品种和数量有很大关系。 (5) 聚氯乙烯树脂光学性能较好,可制成透光性、光泽度皆好的制品。 (6) 由于聚氯乙烯分子中含有 C-Cl 极性键,与油墨的亲和性好,与极性油墨结合牢固, 另外热封性也较好。 (7) 纯的聚氯乙烯树脂本身是无毒聚合物,但若树脂中含有过量的未聚合的氯乙烯单体 时, 在制成食品包装后, 若所含的氯乙烯通过所包装的食品进入人体, 可对人体肝脏造成损害, 还易产生致癌和致畸作用。因此,我国规定食品包装用聚氯乙烯树脂的氯乙烯单体含量应小于 5PPM,食品包装用压延聚氯乙烯硬片中未聚合的氯乙烯单体含量必须控制在 1PPM 以下。此外 还要注意的是,聚氯乙烯在用于食品包装时,所加入的助剂必须符合相关卫生标准。 根据聚 合方法的不同,常用的聚氯乙烯树脂可分为悬浮法树脂与乳液法树脂两种。在包装方面,80% 的商品聚氯乙烯是用悬浮聚合法生产,其他是用乳液和溶液聚合法。 在聚氯乙烯树脂中加入 不同种类的增塑剂等助剂,可制得符合卫生要求、不同强度、透明或不透明的各种食品包装。 因此,欲制得理想的制品,首先需合理地选择配方,按照国家规定的卫生标准,全面考虑制品 的物理性能、化学性能、成型加工性能来选择各种助剂的品种与用量。 (其余略) 2、简述高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的主要差别。 低密度聚乙烯(LDPE)是一种非线性热塑性聚乙烯,密度范围为 0.915~0.942 g/cm3, 熔体质量流动速率 为0.2~20g/min;结晶度低,约在 60~80%左右;低密度聚乙烯中支链较 多,并对透明性、柔软性、可热封性和易加工性有较大的影响,这些特性真正取决于分子量的 平衡、分子量的分布和分子的交联;其机械强度、阻气性、耐溶剂性都比高密度聚乙烯差;但 它的柔软性、断裂伸长率、耐冲击性、透明度则比高密度聚乙烯好。 低密度聚乙烯的最大产 品是薄膜,大约有 55%的低密度聚乙烯被加工成薄膜。与其它材料相比,低密度聚乙烯具有优 秀的阻湿性,同时对氧气、二氧化碳气体及有机蒸气也有较高的阻隔性能。 低密度聚乙烯可 普遍运用于食品、服装包装袋、阻湿层、农用薄膜、日用品包装和收缩缠绕膜等,以及复合薄 膜中的热封和黏合层。 高密度聚乙烯(HDPE)含支链少,结晶度高达 90%,有些品种使用温 度可达 120℃,耐寒性能良好。由于密度高,结晶度高,故其机械强度、阻隔性、耐热性等性 能均好于低密度聚乙烯。多用来制造食品包装用瓶、罐、桶等中空容器,也可制成薄膜或复合 膜。 3、 PVC 的性能与什么因素有关? 聚氯乙烯塑料是多组分塑料,它包括聚氯乙烯树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、填料、颜 料等多种助剂,树脂的型号还有所加入的各助剂的品种及数量都直接影响聚氯乙烯塑料的性 能。 4、 塑料材料中为什么要加入助剂?按其作用可分为哪几种? 在塑料加工和使用过程中加入塑料助剂。是因为有些树脂或产品其固有性能不适应其产品 所需的加工工艺的要求,添加助剂仅仅是需要改变其加工性;而有些材料其加工性能较好,而 产品性能却达不到我们的要求,这也要添加助剂,以改变其产品性能。 5、 什么叫做增塑剂?它是如何起增塑作用的? 增塑剂,顾名思义是增加材料的塑性,即添加到树脂中,一方面使树脂在成型时流动性增 大,改善加工性能,另一方面可使制成后的制品柔韧性和弹性增加的物质。 从理论上讲,增 塑剂对塑料有两种理想的塑化效应:一种是将聚合物玻璃化转变温度向低温转移,达到或接近 材料的实际使用温度范围,从而使塑料制品柔软(这称为低温塑化,是最普通的塑化效应);另 一种是将聚合物的软化熔融温度移向低温,以改善加工性能易于成型加工,(这种塑化效应称 为高温塑化)。实质上,某些改变熔体粘度,但不影响低温塑化性能的内润滑剂或其他加工助 剂也具有此类高温塑化效应。其作用机理大致可分为两种: (1)非极性增塑剂 主要作用是插入到高分子链之间,增大高分子链间的距离,从而削弱 它们之间的范德华力,使高分子链易于活动,在较低的温度下就可发生玻璃化转变。增塑剂用 量越多,则隔离作用也越大,而且小分子易活动,易使高聚物粘度降低。 (2)极性增塑剂 其主要作用是:增塑剂的极性基团与高聚物分子的极性基团相互作用, 代替了高聚物极性分子间的作用,从而削弱了高聚物间的范德华力,因此达到增塑的目的。增 塑剂的效能是与增塑剂的摩尔数成正比。 由以上讨论可知,无论是极性还是非极性增塑剂, 因它的加入(到高聚物中),改变了高聚物间的范德华力,使高分子链间作用力减弱,同时因为 增塑剂一般为小分子物质,在高分子链间易于移动,也相对为高分子链的运动起了润滑作用。 增塑剂能增塑的关键就在于它改变了大分子间的作用力。 6、 何谓增塑剂效率?试说明其用途及局限性。 所谓增塑效率是以改变聚合物的一定量的物理性能所需加入增塑剂的量作为标记的。可是 物理性能有多种,这里是以添加相同重量份增塑剂的情况下,比较抗拉强度、弹性模量、断裂 伸长率、硬度、玻璃化转变温度等下降的程度。增塑效率越高的增塑剂将使性能下降的程度越 大。但能测出的数据的排列次序是一定的。通常以 100 份PVC 树脂中添加 50 份DOP 所得性能 为标准,为达到同样性能指标值所需要添加的其他各种增塑剂的重量份数分别除以 50 份所得 的商值作为该增塑剂的增塑效率值,其增塑效率值越大,表明该种增塑剂的增塑效率低。这就 是为什么 DOP 是标准增塑剂的缘故。选用 DOP 的原因是因为此种增塑剂有比较全面的性能,用 量也较高的缘故。并不是说 DOP 在任何场合下都是最好的增塑剂。其局限性在于:各种手册中 报导的增塑效率值其性能指标不同,数值也各异。例如有的是以硬度为比较性能,提供的性能 是100 份PVC 添加 67 份增塑剂条件下测定的:DOP 得硬度 70,DBP 得硬度 62;当以断裂伸长 率来比较时,DOP 的增塑效率又比 DBP 高,与前者正好倒过来了。当然评价一种增塑剂的优劣, 不能只以增塑效应为唯一选择,还要考虑到相容性、挥发性、抽取性、迁移性等因素。 7、 请以聚氯乙烯为例,说明热稳定剂的作用机理。 热稳定剂是以改善树脂热稳定性为目的而添加的助剂。聚氯乙烯最明显的缺点是热稳定性 差,聚氯乙烯分子中存在许多结构上的缺陷,如双键、支化点、残存的引发剂端基、含氧结构 等,这些缺陷经热或光的活化很容易形成自由基,热降解中形成的自由基除了参与脱氯化氢反 应外,还可能引起断链或交联等其它反应。与氧接触后,发生自动氧化过程,也会造成分子断 裂或交联,而且脱出的氯化氢对聚氯乙烯还有催化降解的作用。聚氯乙烯的加工温度与其分解 温度很相近,当在 160~200℃的温度下加工时,聚氯乙烯会发生剧烈的热降解,从分子链上脱 下HCl 小分子, 形成分子链上不稳定的自由基, 给分子链造成双键、 支化点等缺陷。 脱下的 HCl 又加速其他分子链上的氯和氢脱出,成为热分解的催化剂。如不能排除脱下的游离 HCl,则聚 氯乙烯制品会迅速变色且性能恶化。因此我们在加工聚氯乙烯制品时,必须添加热稳定剂,使 聚氯乙烯能够承受所需的加工温度。其实,聚氯乙烯的热降解过程十分复杂。聚氯乙烯在热降 解过程中,几乎不产生单体,而是产生大量氯化氢。 综合目前的研究成果,热稳定剂的稳定 机理包括如下几点: ① 捕捉游离 HCl 小分子,抑制并消除它的自动催化作用; ② 限制双键 共轭体系的形成, 减少色变; ③ 置换聚氯乙烯分子中不稳定的烯丙基氯原子或叔碳位氯原子, 改变了主链的分子结构,抑制脱氯化氢; ④ 捕捉自由基,阻止氧化反应。防止聚氯乙烯主链 的断裂、交联等反应。热稳定机理直接与不同的热稳定剂有关。从上述机理出发使用的几类热 稳定剂均有一定的热稳定效果。 8、 抗氧剂和光稳定剂主要有哪些类型?试举例说明其稳定作用机理。 答: 抗氧剂作用机理和类型: a. 链终止剂 这类抗氧剂能够与自动氧化反应中的链增长自由 基反应,使链式反应中断,故又称自由基抑制剂。 b. 自由基捕获剂 此类抗氧剂能与自由基 反应,形成不再引发氧化反应的稳定产物,醌类抗氧剂的作用方式就属此类。炭黑具有多芳核 烃结构,又具有醌的结构,也是一种自由基捕获利。 c. 电子给予体 一些叔胺类化合物,虽无N-H 基,但可给出电子。当与活性自由基如 ROO·相遇时,由于电子的转移,使活性自由基 成为低活性的负离子,从而中断链式氧化反应。 d. 过氧化物分解剂 主要包括亚磷酸酯类和 有机硫化物类,它们能够与氢过氧化物结合成不活泼产物,抑制其自动催化作用。 e. 金属离 子钝化剂 它包括各种向心配位体,如双水杨叉二胺、草酰胺,它们能够与变价金属离子络合, 将其稳定在一个价态,从而消除这些金属离子对氧化反应的催化活性,这类物质也叫金属螯合 物或“铜抑制剂”。 而对于光稳定剂,按照光稳定剂的作用机理,可将其分为四类: ① 光屏蔽剂 这是一类 能够吸收或反射紫外光的物质,它们在聚合物和光辐射之间设置了一层遮蔽物,使光不能直接 射到聚合物内部,从而有效地抑制光老化。具有这种功能的物质主要是一些无机填料和颜料, 如炭黑、二氧化钛、氧化钛等。 利用光屏蔽剂把有害的紫外光与聚合物隔绝开,是一种行之 有效的防护措施,构成了光稳定化的第一个层次, 但是它只适用于着色制品, 不适于透明制品。 ② 紫外线吸收剂 这是光稳定剂的主体,能够强烈地吸收紫外光,并将其能量转变成无害的热 能形式放出,这构成了光稳定化的第二个层次。按其结构可分为水杨酸酯类、二苯甲酮类。使 用时要考虑各种聚合物的敏感波长和紫外线吸收剂的有效吸收波长范围的一致性。 ③ 紫外线 淬灭剂 未被遮蔽或吸收的紫外光,被高聚物吸收后,使聚合物处于不稳定的“激发态”,为 了防止其进一步分解产生自由基,紫外线淬灭剂能够从受激聚合物分子上将激发能消除,使之 回到低能状态。这类光稳定剂对聚烯烃的稳定效果很好,多用于薄膜和纤维,它们在溶剂中的 溶解性极小,用于纤维时耐洗性优良,并兼有助染剂的功能,这类光稳定剂多与二苯甲酮类、 苯并三唑类等紫外线吸收剂并用,有良好的协同效应。 ④ 自由基捕获剂 这可以说是最后一 道阻止光降解作用的防线。它们可看做有空间阻碍的哌啶衍生物,它特别适用于聚烯烃,其稳 定效能很好,它的主要功能就是捕获自由基。即一旦聚合物吸收了紫外线并分解产生出了导致 自动氧化反应的活性自由基后,它就可以捕获这种活性自由基,阻止链式反应继续下去,并生 成稳定的化合物。 9、 阻燃剂是怎样起阻燃作用的? (1) 含卤化合物 含卤的有机或无机阻燃剂的作用机理都是捕捉活性自由基。在高温下含 卤阻燃剂分解产生的卤原子,与聚合物反应生成卤化氢,卤化氢与高活性羟基自由基或氢原子 反应,生成水或氢气,从而中断链式氧化过程,使燃烧减缓,以至停止。卤素的阻燃效果是溴 >氯>碘,溴的效果是最好;这是因为碳溴键的离解能比碳氯键的离解能低。 (2) 磷化合物 磷化合物的阻燃效果相当大,燃烧时生成的偏磷酸可聚合成稳定的高聚态, 成为塑料的保护层,隔绝氧和可燃物。磷酸能促进塑料的炭化,当磷与卤素共存时阻燃效果更 大, 两者反应可生成卤化磷, 具有较大的蒸汽密度, 覆盖于火焰表面可隔绝氧气和冲淡可燃物, 同时产生的卤化氢又可捕捉活性自由基。 (3) 三氧化二锑与卤化物 三氧化二锑在卤化物的存在下显示了很大的协同效应,因其在 塑料表面,反应生成挥发性的卤化锑和卤氧化锑,它们的挥发可以吸取热量,同时产生的气体 可隔绝氧气和冲稀可燃物。 由于含卤阻燃材料在聚合物燃烧时,会伴随产生大量烟雾和有毒 的腐蚀性气体,并且其扩散速度远大于火焰的扩散速度,在某些时候不能不说是另一种危害, 对金属的腐蚀也是很严重的,所以,有时采用无卤阻燃剂是重要的。无卤阻燃剂多是金属氧化 物的水合物, 它们在吸热分解脱水时能够吸取大量的热量, 抑制燃烧部分及其附近的温度上升; 分解出的水蒸汽反过来阻止可燃气体的释放,使材料在燃烧时产生的热量和表面温度降低,这 种阻燃剂用量一般较大,在阻燃的同时,起着填充剂的作用。在使用无机阻燃剂时,为了防止 其在燃烧时的滴落和材料的电学性能的降低,有时要同时填加硼化物、磷化物等能促进树脂炭 化的阻燃增效剂,同时,由于一些非极性的聚合物具有憎水性,与无机阻燃剂的相容性差,填 充体系界面难于良好的结合。为了改善、提高两者的亲和性,并提高其物理力学性能,经常采 用硬脂酸、硬脂酸盐等表面活性剂以及硅烷偶联剂等对其进行表面处理。 第三章 塑料包装材料的性能 1、聚乙烯和聚苯乙烯哪一个在室温下有较大的蠕变倾向? 聚合物蠕变的本质是大分子链段运动,因而柔顺的大分子链易于发生蠕变。主链含有芳环 的和分子链比较僵硬的高聚物抗蠕变性能较好。所以聚乙烯在室温下有较大的蠕变倾向。 2、怎样才能制得接近透明的低密度聚乙烯薄膜? 塑料的透明性大小与其制品的结晶度大小和结晶结构有关,因此,通过控制制品的不同形 态结构,可以改善其透明性。 控制结晶质量 (1)晶型 (2)球晶含量 (3)晶体尺寸 (4) 晶体规整性 提高折射率 主要是通过加入不影响透明性的高折射率有机物或无机物来提高其 折射率。 降低双折射 可通过控制加工中的取向, 即降低取向度而达到降低双折射的目的。 综 上所述,塑料的透明性的提高可以通过控制制品的聚集形态或加入其它物质来达到。 3、常见的透明塑料有哪些?塑料的透明性与什么有关? 塑料的透明性 衡量一种材料的透明性好坏,有许多性能指标都需要考虑。常用的指标有: 透光率、雾度、折光指数、双折射及色散等。在上述指标中,透光率和雾度二个指标主要表征 材料的透光性,而折光指数、双折射及色散三个指标主要用于表征材料的透光质量。一种好的 透明性材料,要求上述性能指标优异且均衡。 透明性的分类 按材料的透光率大小,可将其分 为如下三类: 透明材料——波长 400nm—800nm 可见光的透光率在 80%以上; 半透明材料—— 波长 400nm—800nm 可见光的透光率在 50%—80%之间; 不透明材料——波长 400nm—800nm 可 见光的透光率在 50%以下。 按上述的分类方法,可将树脂分成如下几类。 (1)透明性树脂 主 要包括:PMMA、PC、PS、PET、 (2)半透明树脂 主要包括 PP 和PA 两种。 8、何谓聚合物老化?老化时常发生哪些物理化学变化? 塑料包装物材料在加工、贮存和使用过程中,物理化学性质和机械性能变坏的现象称为老 化。老化现象表现为材料变硬、变脆、变性或表面龟裂、发粘、变色等。老化因素由内因和外 因构成。材料的化学结构和物理状态是耐老化性好坏的基本因素。例如,聚丙烯的耐热、光、 氧老化性能比较差,因为在聚丙烯的分子结构有大量叔碳原子,叔碳原子上的氢易被氧化。又 如硅氧链结构的高分子,由于硅氧键结合的键能比碳—碳键能大,需要较大的能量硅氧键才能 断裂,因此硅氧链结构的聚合物耐老化性能就较好。热固性聚合物是网状结构,有较好的耐热 老化性能。 第四章 塑料软包装及成型 1、软包装材料有哪些基材? 目前软包装普遍采用的塑料单膜品种有 LDPE、HDPE、BOPP、CPP、PA、PET、EVA、PVDC、 PVC 等十多种, 其中以聚乙烯、 聚丙烯的用量为最大; 还有铝箔塑料镀铝薄膜等。 复合材料 复 合结构的包装材料发展很快,其品种已有几百种。现在已经能够达到耐蒸煮、高温烘烤和深度 低温冷冻、隔气、防潮、遮光等防护功能,同时具有足够的抗张、揉曲、撕裂、戳穿及冲击等 物理、机械性能。 除上述塑料软包装形式以外,塑料材料还可制成收缩包装和拉伸包裹薄膜, 以及特殊用途的包装薄膜如用于包装鲜花、瓜果,达到保鲜目的的微孔透气性塑料薄膜、防锈 薄膜等。 2、 软包装复合材料的构成原理是什么? 许多种类的食品要求包装材料必须具备多功能性,如阻湿、阻气、阻香、阻光及为适应机 械包装而需要有一定的强度等,同时还要求包装薄膜的定量低、成本低。单一的塑料薄膜很难 满足各方面的要求。如果将具有各种不同性能的塑料薄膜复合起来,可制得性能全面的复合软 包装薄膜。 3、 单层薄膜的种类和制作方法有哪些? 单膜品种有 LDPE、HDPE、BOPP、CPP、PA、PET、EVA、PVDC、PVC 等十多种,制作方法主 要有挤出和流延。 4、 复合薄膜有哪几种成型工艺?原理是什么? 复合薄膜的加工工艺有干法复合、湿法复合、共挤复合、挤出复合等。 有的复合膜依靠 粘合剂将基材粘在一起,形成一个单一结构,粘合剂本身是溶剂型的或水基的,在“湿法”复 合过程中,先将粘合剂涂到一个基材上,再和另一种基材粘在一起,然后将复合好的材料放在 烘道中干燥,蒸发掉粘合剂中的溶剂完成复合工艺。为使该工艺得以实施,基材之中必须有一 层是多孔的,以便水或有机溶剂能挥发出来。 在“干法”复合的过程中,先把粘合剂涂布到 单独的基材上,进入烘道进行干燥,然后把第二种基材与第一种基材复合。 在热熔复合工艺 中,先对 100%的固体热熔粘合剂加热,直到其熔化,再将其涂布到基材上,随着热熔粘合剂 的冷却便把它们粘合在一起了。 在挤出复合中,熔化的聚合物在冷却以后在两个基材之间产 生粘性。在挤出复合过程中,聚乙烯等聚合物在挤出机中熔融,在热复合过程中,热量熔化了 一个基材上的预先涂布的热熔粘合剂层,随后同第二种基材粘在一起。 共挤出薄膜是由多层 塑料薄膜组成的,采用平挤或吹胀工艺使用两种以上塑料树脂由一步法成型的,特点是薄膜的 基材不易分开。其制造方法是每一种树脂分别在独立的挤出机中熔融塑化,然后塑化的熔体通 过共挤出机头,并使它们保持在均匀一致的各层中而不混合。 5、 薄膜包装袋的品种有哪些?特点是什么? 薄膜包装袋大多用热封方法制得,也有使用粘接方法制造的。按它们的几何形状,基本可 以分为三大类:枕形袋、三边密封袋、四边密封袋;还可以按照袋子在无支撑情况下能否直立 站起来分为两类:直立型袋和非直立型袋。 1.枕形袋 枕形袋也有叫背封袋,形袋有后、上、下接缝(见图),使得它们具有枕头的形状, 许多小食品的袋子常用枕形袋来包装。 枕形袋的后接缝形成一个鱼鳍状的封装, 在这种结构中, 薄膜内层被放在一起封上, 接缝从被封装好的袋子后面突出来。 另外一种封口形式就重叠封口, 其中一边的内层与另外一边的外层粘接起来,形成一个平的封口。由于“鱼鳍”形封口比较结 实而且只要包装材料的内层是热封的就可以,所以使用广泛。而“重叠”形封口相对不结实, 并且要求袋的内外层都为热封材料,所以使用的不是很多。 图 枕形袋和鳍状、叠式封装 2.三边封口袋 三边封口袋有两个侧接缝和一个顶边接缝(见图 a)。 袋的底边是由水平折叠薄膜 而形成的,所有封口是薄膜内层材料粘接而成的。 这种袋可以有折边也可以没有,当有折边时, 它们可以直立站在架子上。 三边封口袋的一种变形就是将原边折叠形成的底边,用粘接的方 法实现,这样,从本质上讲就变成了一个四边封口袋。 3.四边封口袋 四边封口袋通常是两种(卷)材料的顶、两侧和底边封口制成(见图 b)。同以前所 提到的袋子相比,有可能用两种不同的塑料树脂材料,如果它们可以相互粘接的话,制成前边 粘接的四边封口袋。四边封口袋可以制成各种形状,如心形或椭圆形。 图 袋子 (a)三边封口式 (b)四边封口式 4.立型袋 直立型袋至少在装满东西时,可以支撑自己直立在架子上。直立型袋有折边,当有 东西装入时折边就会撑开,使得袋有一个相对平的底部来站立。它们被广泛地用来包装液体产 品如厨房清洁剂等,由于它们可以替代罐子和瓶子等硬包装材料,所以它们的用量越来越大。 直立袋的设计中包含有一个水平的底折边,大多用两片软包装材料制成。在另外一种产品中, 仅使用一片薄膜,薄膜被折叠成 M 形形成底边;也可设计不用底折边、而用侧边折叠或折边, 形成一个重叠的平的片材底部。这种袋子不如底部有折边的袋子站得牢靠,它们多用于装干货 而不是液体产品。在这两种情况下,一定的产品重量将包装袋的边折撑开,使得袋自能够自行 站立。 5.大容积袋和高强度袋 大容积袋和高强度袋通常用来包装散装产品, 其承重最大可达 5000kg。 这种袋子具有高拉伸强度,既可用来装液体产品又可装固体产品。袋子的材质可以使用 HDPE、 PVC 和聚酯纤维,但使用最多的材料是由 PP 扁丝编织而成的。 编织袋和装液体产品用的袋子, 通常含有 PE 薄膜作为内衬层。当要求更好的阻隔性能时,可以使用铝箔或 PVDC 共聚物。为了 防水,可以用 PVC 或橡胶材料对袋子内进行涂层。 根据材料和应用特点,袋子的封口可以热 封或者缝合。通常大容积袋是从顶部灌装,从底部排放的,也可以装有喷嘴或其他分流装置, 或者用简单的割破法打开袋子。对于露天堆放的袋子,要在树脂配料中加入紫外线稳定剂,以 防止袋子过早老化使强度降低。 6、 薄膜包装袋的热封合的方法和原理是什么? 通常热封是在制袋时,依赖于热和压力的结合,把两层热塑性塑料材料熔合在一起。热封 合是最牢固的,被封合的材料没有变薄或减少。 其热量的来源有直接热封合、高频封合、磁 性封合和感应封合 还有些封合方法不全是直接或间接地依靠热量,而是使用粘合剂、溶剂封 合。该方法是把溶剂涂到需要粘合的表面,当溶剂溶解了材料的表面,再把表面压在一起,使 软化的接触面融合在一起。为了使粘合表面更好地融合在一起,给材料加压的时间要长些。 7、 如何鉴别塑料薄膜? 一般来说,应用以下几种方法可以初步确定塑料的材质: (1)产品的外观、形状与用途; (2)物理特性;(3)燃烧特性;(4)溶解性;(5)相对密度等。 根据塑料的用途来 判断,单层的食品袋大多是聚乙烯制造的;塑料肠衣多是聚偏氯乙烯制造的;现在许多塑料包 装制品上面都标明了材质,通过观察相应的标记可以确定制品的材质。 1.单层塑料的鉴别 对单层塑料薄膜通常可以通过观察其外观和用途来区分出来,当然这 需要一定的经验作为基础。例如拿到一种薄膜后,可以先查看其外观,查看光泽度、透明度、 挺力。如无色透明、表面有光泽、光滑而且比较挺实的薄膜是双向拉伸的聚丙烯、或聚对苯二 甲酸乙二醇酯。手感柔软的是聚乙烯醇,软聚氯乙烯。透明薄膜经揉搓后变为乳白色的是聚乙 烯、聚丙烯,抖动薄膜发出清脆的声音的是聚对苯二甲酸乙二醇酯。经过上述分析,再结合对 薄膜进行物理特性和燃烧等分析,就可以鉴别出来了。 塑料材料在相应的溶剂中可以溶解, 根据不同溶剂对塑料的溶解性的不同,可以鉴别不同的塑料材料。 2.复合包装薄膜的鉴别 塑料包装薄膜是用多种单层薄膜复合制成,故鉴定方法也有所不 同。首先,要结合单层薄膜的性能特点和进行复合的目的要求,可先作大致的区分。如透明性, 铝箔、镀铝膜等一般是不透明的复合膜;高阻隔性功能,一般为复合膜;从薄膜的外观和机械 性能等大致判断出基膜材料,如高强度的 PET、耐穿刺的 PA、易撕裂的 PP 等;PET 和PA 一般 通过与 PE 或CPP 复合来解决热封问题。 另外还可以用以下的方法鉴别: 1.复合薄膜一般有自然卷曲的现象,如将其放在热水中 更为明显。 2.复合薄膜如最里层与最外层材质不同时,则薄膜的两面手感不同,细心触摸可 分辨出来。3.在薄膜上切一小口,然后缓慢斜向撕开,对撕裂性不同的基材所构成的复合薄 膜极易分出层次。 4.若是印刷好的薄膜,如果印刷层磨擦不掉,则说明印刷层夹在两层膜当 中,为复合膜。 这是都是比较简便的单膜和复合膜的区分方法。更可靠的方法是物性测定法, 即用热分析法对测定的热谱图中的特征温度作出判断,若是 PP/PE、PET/PB、PA/PE 等复合 膜,谱图中会出现相应各组分的熔融峰温。显微镜法也可以鉴别复合薄膜,这是因为各种塑料 的折射率不同,拉伸后的双折射值不同,在相差或偏光显微镜中观察时,复合各层将呈现不同 的颜色,从而可区分单膜和复合膜。 其次,要将确定的复合薄膜的各个组成部分进行分离并进行鉴定。 1.剥离法 对挤出复 合或干式复合等制得的复合膜,经拉扯或揉搓后,因其形变不一致而发生剥离;或进行一定的 加热处理,使粘合剂层软化而使粘合在一起的薄膜剥离;也可依据结晶性高聚物熔点不同,把 它们分离开来。 2.溶解法或溶剂法 利用不同树脂溶解或溶胀性能不同,或溶剂渗入界面后 改变界面张力,来分离复合膜各层。 将复合薄膜的基材分离开后,要弄清是哪几种基材复合, 可对剥离开的复合膜的基材进行分析确定,但此时要注意粘合剂的干扰。 第五章 塑料包装容器及成型 1、简述挤出成型过程。 塑料挤出机的功能是采用加热、加压和剪切等方式,将固态的塑料原料或混合有色母料等 助剂、共混树脂或回料的物料变成均匀一致的熔体,并以足够大的压力将熔体送到机头,机头 上有形成制品截面的口模,以形成具有固定截面的连续制品。 2、根据挤出机中塑料熔化过程,料筒温度的选择对物料的机械降解有何影响? 料筒温度的选择应高于物料的 Tf 低于物料的 Td,否则加上物料在加工时的内摩擦生热, 会使物料的机械降解加大。 3、何为注射成型?影响制品质量的因素有哪些? 注射成型时,使用的设备是注射成型机,简称注射机。注射机在结构上很像塑料挤出机, 但是注射机要求螺杆能在机筒里前后移动。塑料在注射机的机筒里熔化。随着螺杆的转动,熔 体聚集在螺杆头部,产生压力使螺杆在机筒里后移。当聚集了所需要量的熔体时,螺杆停止旋 转,螺杆再以机械方式或液压为动力向前迅速移动,将熔体由喷嘴挤出通过流道注入模具。当 制品冷却到能够保持其形状不变形时,模具沿着分模线打开,顶出制品。整个注射周期根据注 射制品的尺寸以及注射条件来决定。一副模具可以含有一个到数个模腔(有时可多达 64 个), 因此在同一时间可成型数件制品。在这种情况下,均衡塑料的流量使模腔均匀充满是非常重要 的。要注意在设计模具时应使注射模具的流道到每一个模腔的距离和几何形状应是均等的,以 使得同模的每一个制品性能一致。同时也要注意注射模流道的几何形状,避免死角。对注射模 流道加热的结构(热流道模具)正变得越来越普遍。由于加热流道里的塑料不会固化,并且成为 下次循环操作时注到模具里的一部分材料。 热流道模塑大大减少了边角料, 也提高了生产效率。 4、简述注—拉—吹工艺流程及其优点。 注-拉-吹,是由生产型坯开始,先用注射的方法生产型坯,型坯的长度比成品瓶的长度要 短些。瓶子成型方法如下:先将型坯在高于它的 Tg 温度下均匀加热,加热时瓶子的螺口部分 要保持冷却,防止变形,然后放入吹瓶模具内,插入拉坯杆,拉坯杆进行竖向移动,在模具内 拉伸型坯,再通过拉坯杆吹气,使瓶子膨胀成最终制品的形状(见图)。 图 注射拉伸吹塑 (a) 型坯的注射成型; (b) 型坯再加热及拉伸吹塑 1-注射成型机; 2-型坯模具; 3-型坯; 4-型坯加热装置; 5-拉伸吹塑模具; 6-容器得到的双轴向取向的容器提高了耐冲击强度、气体阻隔性、亮度和表面光洁度。该方法可 以使容器壁做得更薄,由于轻量化而降低了成本。大多数 PET 瓶是采用注射拉伸吹塑生产的, 包括所有 PET 软饮料瓶。PEN 瓶和一些 PP 瓶也是用注射拉伸吹塑生产的, 在一步拉伸吹塑过 程中,型坯的制作、拉伸和吹塑是在同一台机器里完成,型坯吹出之后迅速冷却到拉伸温度, 然后立即拉伸并吹塑。在两步成型过程中,型坯被完全冷却,在拉伸吹塑之前再重新加热。一 步生产过程的最大优点是节省能源,效率高。两步成型吹塑过程的最大优点是型坯和成品可以 在不同时间、 不同地点吹塑。 两步成型过程广泛用在饮料瓶制作上, 型坯可以在集中地方生产, 吹瓶在灌装线上进行。 5、热成型过程中塑料温度对熔体粘度变化有何影响?热成型中影响制品质量的工艺因素有哪 些?怎样控制? 塑料热成型温度对伸长率和抗张强度有明显的影响,提高温度塑料的伸长率增大,达某一 温度时有一极大值,超过这一点伸长率反而下降,抗张强度随温度升高而下降。将片材加热到 成型温度所需时间,约占整个成型周期的 50%~80%,因此提高加热效率十分重要。