第三章塑料包装材料的性能解读.ppt

第二节 塑料包装材料力学性能 1.热塑性塑料的应力-应变曲线 2.聚合物的粘弹性 线型无定形聚合物 三种物 理状态 运动单 元 力学行为特征 应用 玻璃态 Tb～Tg 键长、 键角 基团 形变小，并且形变可 逆，属于普弹性能。 结构类似玻璃，弹性 模量大。 塑料、纤 维 高弹态 Tg～Tf 链段 形变大，形变可 逆，弹性模量较 橡胶 黏流态 Tf～Td 链段、大 分子链 形变为不可逆，属于 永久形变，无强度。 流动取决于相对分子 质量大小。 成型加 工、油 漆、黏合 ●线型非晶态高聚物的三种物理状态的对比 剂 典型的玻璃态聚合物单轴拉伸时 的应力—应变曲线 a-d温度逐渐升高 当温度很低时(T远远小于Tg)，应力随应变成正比地增 加，应变不到10％就发生断裂(曲线a)。当温度稍稍 升高，但仍在Tg以下，应力-应变曲线上出现了一个 转折点y，此点称为屈服点，应力在y点达到极大值， 此应力称为屈服应力。过了y点应力下降，应变增 大，总应变小于20％便会断裂(曲线b)。如果温度升 高到Tg以下几十度的范围，拉伸的应力-应变曲线如 曲线c所示。屈服点之后，试样在不增加外力或外力 增加不大的情况下，能发生很大的应变，在后一阶 段，曲线又明显上升，直至断裂。断裂点C的应力称 为断裂应力，对应的应变称为断裂伸长率。温度升至 Tg以上，试样进入高弹态，在不大的应力下，便可以 发生高弹形变，曲线不再出现屈服点，而呈现一段较 长的平台，直到试样断裂前曲线才又急剧上升，如曲 线d所示。 ? 玻璃态聚合物拉伸时，曲线的起始阶段是一段 直线，应力与应变成正比，从这段直线的斜率可 以计算试样的杨氏模量。 ? 曲线a有高的模量和大的断裂强度，但不出现屈 服点。材料出现屈服之前发生的断裂称为脆性断 裂，这种聚合物为硬而脆材料。例如室温下的聚 苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。 ? 在材料屈服之后的断裂称为韧性断裂，如曲线 b、c。材料在屈服后出现了较大的应变，其分子 机理主要是大分子的链段运动，即在大外力作用 下，玻璃态聚合物本来被冻结的链段开始运动， 大分子链的伸展提供了材料大的形变。 结晶聚合物的应力一应变曲线 ? 比玻璃态聚合物的拉伸曲线有更明显的转 折，整个曲线可分为三段。 ? 第一段应力随应变线性地增加，试样被均 匀拉长到ｙ点，出现“细颈“； ? 第二阶段细颈部分不断扩展，非细颈部分 逐渐缩短，直至整个试样完全变细为止， 此时应力几乎不变而应变不断增加； ? 第三阶段是成颈后的试样重新被均匀拉 伸，应力又随应变的增加而增大，直至断 裂点。 ？ 聚合物的粘弹性 ? 弹性——材料恢复形变的能力，与时间无关。 ? 粘性——阻碍材料产生形变的特性与时间相关。 ? 粘弹性——材料既有弹性，又有粘性。 ? 蠕变 ? 应力松弛 蠕变 蠕变是指材料在一定的温度和较小的恒定 外力作用下，材料的形变随时间的增加而 逐渐增大的现象。 聚合物蠕变性能反映了材料的尺寸稳定性。 例如作纤维用的聚合物。再如，用泡沫塑 料做缓冲材料的电器包装产品。 除分子结构的内因外，温度和外力大小等也 影响蠕变性能。温度愈高或外力愈大，蠕 变倾向也愈大。 应力松弛 ? 聚合物在恒定温度和形变的情况下，内部应 力随时间增加而逐渐衰减的现象。例如用塑 料绳捆扎物品，经过很长时间，塑料绳松 动，失去捆扎功用。 ? 应力松弛也是聚合物链段运动的结果。聚合 物在一定形变下，内部产生较大的应力，为 减少或消除内部应力，伸展的大分子链力图 回复卷曲状态。由于应变恒定，作用在高聚 物上的外力(应力)随之减小。 ? 应力松弛是在恒定形变下逐渐衰减其应力 ? 应力松弛和蠕变是同一事物的两种不同表 现。 ? 蠕变是在恒定应力下逐渐发展其形变。 e ? t / ? 第三节 塑料包装材料的卫生性 1. 塑料树脂的卫生性 2.塑料助剂的卫生性 1）增塑剂的卫生性 2）稳定剂的卫生性 3）着色剂和油墨的卫生性 4）其他塑料添加剂的卫生性 ? 一般树脂是比较稳定的,不向食品迁移,可 以认为是低毒或无毒的. 但是加入的助剂却有不同程度的毒性。 ? 在设计无毒配方（食品、医药包 装、儿童玩具）时则应考虑他们 的毒性及对人体损害的情况 毒性评价 毒性的相对性： ? 物质 ? 食盐 ? 砂糖 ? 葡萄糖 ? 醋 ? 乙醇 ? 甘油 半数致死量mg/kg LD50 8000-10000 8000-12000 8000-12000 3300 6000-13700 25000 ? 以白鼠等动物进行毒性试验，出现阳性结