包装材料学--何新快 第02章 树脂的结构与性能
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第1篇 第4章树脂的结构和性能
三． 聚合物的结晶
聚合物的结晶与小分子晶体不同，一般具有晶体 不完善、熔点范围宽及结晶速度慢等特点。
（1）不完全结晶 Fc（％）＝pc（ps－pa）/ps（pc－pa）
（2）无确定熔点，在一定范围内熔化。（熔程） （3）分子取向利于结晶
▪ 聚合物结晶过程的特点 聚合物结晶是高分子链从无序转变为有序的过程，有以下特 点： （1）结晶必须在玻璃化温度Tg与熔点Tm之间的温度范围内进行。 控制加工条件可以得到不同结晶度的产品。 （2）同一聚合物在同一结晶温度下，结晶速度随结晶过程而变化。 一般最初结晶速度较慢，中间有加速过程，最后结晶速度又减 慢。 （3）结晶聚合物没有精确的熔点，只存在一个熔融范围，也称熔 限。 熔限大小与结晶温度有关。结晶温度低，熔限宽，反之则窄。这 是由于结晶温度较低时，高分子链的流动性较差，形成的晶体不完 善，且各晶体的完善程度差别大，因而熔限宽。
二．内聚能
内聚能：将1 mol分子分开至相互作用力为零的距离，所 需要的能量。
ΔU=ΔH —RT 内聚能密度(CED)：单位体积的内聚能。CED的平方根 (CED)1/2定义为溶解度参数，代号为δ或SP。
CED<336j/cm3 分子柔顺，弹性好。PE、PS 336j/cm3<CED<420j/cm3 分子具有中等结合力 CED>420j/cm3 机械强度大，结晶度高。PAN、PET、Ny
（2）聚合物的溶解度与分子量有关。一般分子量越大， 溶解度越小；反之，溶解度越大。 （3）非极性晶态聚合物比非晶态聚合物难溶解。
由于非极性晶态聚合物中分子链之间排列紧密，相互 作用强，溶剂分子难以渗入，因此在室温条件下只能微 弱溶胀；只有升温到其熔点附近，使其晶态结构熔化为 非晶态，才能溶解。如线形聚乙烯。
第1篇第4章树脂结构和性能
整个过程出现的快慢由两个因素决定，一是渗透分子
在聚合物表面渗透溶解的快慢，由溶解度参数表示；二 是渗透分子在聚合物基体内移动的快慢，由扩散系数表 述。
2.影响聚合物渗透性的因素
一．（1） 分子链的极性
二．（2）分子链的刚性和侧基
三．（3）结晶度
四．（4）高聚物的密度
五．（5）取向度
六．（6）湿敏度
E
§4.3 树脂的物理性质
• 聚合物的溶解性
1、溶解过程及特点 由于聚合物分子量大，具有多分散性，可有线形、支
化和交联等多种分子形态，聚集态又可表现为晶态、非晶 态等，因此聚合物的溶解现象比小分子化合物复杂的多， 具有许多与小分子化合物溶解不同的特性：
（1）聚合物的溶解是一个缓慢过程，包括两个阶段： （i）溶胀： （ii）溶解：
三．聚合物的结晶
聚合物的结晶与小分子晶体不同，一般具有晶体 不完善、熔点范围宽及结晶速度慢等特点。
（1）不完全结晶 Fc（％）＝pc（ps－pa）/ps（pc－pa）
（2）无确定熔点，在一定范围内熔化。（熔程） （3）分子取向利于结晶
▪ 聚合物结晶过程的特点 聚合物结晶是高分子链从无序转变为有序的过程，有以下特 点： （1）结晶必须在玻璃化温度Tg与熔点Tm之间的温度范围内进行。 控制加工条件可以得到不同结晶度的产品。 （2）同一聚合物在同一结晶温度下，结晶速度随结晶过程而变化。 一般最初结晶速度较慢，中间有加速过程，最后结晶速度又减 慢。 （3）结晶聚合物没有精确的熔点，只存在一个熔融范围，也称熔 限。 熔限大小与结晶温度有关。结晶温度低，熔限宽，反之则窄。这 是由于结晶温度较低时，高分子链的流动性较差，形成的晶体不完 善，且各晶体的完善程度差别大，因而熔限宽。
– 蠕变
在聚合物表面渗透溶解的快慢，由溶解度参数表示；二 是渗透分子在聚合物基体内移动的快慢，由扩散系数表 述。
2.影响聚合物渗透性的因素
一．（1） 分子链的极性
二．（2）分子链的刚性和侧基
三．（3）结晶度
四．（4）高聚物的密度
五．（5）取向度
六．（6）湿敏度
E
§4.3 树脂的物理性质
• 聚合物的溶解性
1、溶解过程及特点 由于聚合物分子量大，具有多分散性，可有线形、支
化和交联等多种分子形态，聚集态又可表现为晶态、非晶 态等，因此聚合物的溶解现象比小分子化合物复杂的多， 具有许多与小分子化合物溶解不同的特性：
（1）聚合物的溶解是一个缓慢过程，包括两个阶段： （i）溶胀： （ii）溶解：
三．聚合物的结晶
聚合物的结晶与小分子晶体不同，一般具有晶体 不完善、熔点范围宽及结晶速度慢等特点。
（1）不完全结晶 Fc（％）＝pc（ps－pa）/ps（pc－pa）
（2）无确定熔点，在一定范围内熔化。（熔程） （3）分子取向利于结晶
▪ 聚合物结晶过程的特点 聚合物结晶是高分子链从无序转变为有序的过程，有以下特 点： （1）结晶必须在玻璃化温度Tg与熔点Tm之间的温度范围内进行。 控制加工条件可以得到不同结晶度的产品。 （2）同一聚合物在同一结晶温度下，结晶速度随结晶过程而变化。 一般最初结晶速度较慢，中间有加速过程，最后结晶速度又减 慢。 （3）结晶聚合物没有精确的熔点，只存在一个熔融范围，也称熔 限。 熔限大小与结晶温度有关。结晶温度低，熔限宽，反之则窄。这 是由于结晶温度较低时，高分子链的流动性较差，形成的晶体不完 善，且各晶体的完善程度差别大，因而熔限宽。
– 蠕变
第二章 树脂的结构与性能
结构单元在共聚物分子 链中的排列方式来分，可分为以下四类： ① 无规共聚物：共聚物分子链中两种单体（A和B）结构 单元的排列顺序没有规律性，如： ……A—B—B—A—B—A—A—A—A—B—B……
大多数二元共聚物属于这种情况，例如氯乙烯与醋酸乙 烯酯的共聚物 ； ②交替共聚物：共聚物分子链中两种单体结构单元轮番 交替地排列，如： …A—B—A—B—A—B—A—B—A—B—A—B……
上式中a—A—a、b—B—b为低分子化合物，a、b 为官能团，ab为低分子产物。 a AB 为缩聚物。 b
第二章 树脂的结构与性能
（ 1 ） 均缩聚反应。同一单体分子间进行 缩聚的反应称为均缩聚反应。如尼龙6的 合成：
O O O n H N ( C H ) C O H H N ( C H ) C O H 2 2 5 2 2 5
第二章 树脂的结构与性能
2缩聚反应 是通过一种或几种低分子化合物，它们的分子上含有二 个或二个以上相同或不相同的官能团，进行分子间的 互相缩合而形成高聚物，同时析出水、卤化氢、氨、 醇、或酚等小分子化合物的反应，产品为缩聚物。其 反应可简单表示如下：
a n b B b m aA +
aA (2n B b 1 -b a ) +
第二章 树脂的结构与性能
（ a ）全同构型（所有的甲基都有规律地排在同 一边） C C H C H H 3 C H 3 C H 3 C H 3
H CH CH CH C H H CC C C C C H H H CH CH H C H H H H H H H
3 3
（ b ）间同构型（甲基和同碳上的氢原子交替地 排列在上下两侧）
第二章 树脂的结构与性能
（ c ）无规构型（甲基和氢原子不规则排列在上 下两侧）
大多数二元共聚物属于这种情况，例如氯乙烯与醋酸乙 烯酯的共聚物 ； ②交替共聚物：共聚物分子链中两种单体结构单元轮番 交替地排列，如： …A—B—A—B—A—B—A—B—A—B—A—B……
上式中a—A—a、b—B—b为低分子化合物，a、b 为官能团，ab为低分子产物。 a AB 为缩聚物。 b
第二章 树脂的结构与性能
（ 1 ） 均缩聚反应。同一单体分子间进行 缩聚的反应称为均缩聚反应。如尼龙6的 合成：
O O O n H N ( C H ) C O H H N ( C H ) C O H 2 2 5 2 2 5
第二章 树脂的结构与性能
2缩聚反应 是通过一种或几种低分子化合物，它们的分子上含有二 个或二个以上相同或不相同的官能团，进行分子间的 互相缩合而形成高聚物，同时析出水、卤化氢、氨、 醇、或酚等小分子化合物的反应，产品为缩聚物。其 反应可简单表示如下：
a n b B b m aA +
aA (2n B b 1 -b a ) +
第二章 树脂的结构与性能
（ a ）全同构型（所有的甲基都有规律地排在同 一边） C C H C H H 3 C H 3 C H 3 C H 3
H CH CH CH C H H CC C C C C H H H CH CH H C H H H H H H H
3 3
（ b ）间同构型（甲基和同碳上的氢原子交替地 排列在上下两侧）
第二章 树脂的结构与性能
（ c ）无规构型（甲基和氢原子不规则排列在上 下两侧）
包装材料学复习资料-个人整合
包装材料学复习资料绪论1.包装材料的定义是什么？对于从事包装专业的人员，为什么要学习包装材料？如何学习？答：包装材料是指作包装容器和满足产品包装要求所使用的材料。
对于从事包装专业的人员，只有具备丰富的包装材料的理论与知识，才可能创造出新型的产品包装和包装方法，提高包装的科学技术水平。
在学习、研究包装材料的过程中，要从材料的组成和结构入手，认识和掌握组成、结构、性能、应用四者之间的关系，才能产生最佳的技术比和经济比。
2.对包装材料的要求有哪些？答:保护性、安全性、加工性、方便性、商品性。
第二章塑料包装结构1.名词解释填料：填料又称填充剂，是塑料中的重要组成部分，它是对合成树脂呈现惰性的补充材料。
增塑剂：又称塑化剂，是工业上被广泛使用的高分子材料助剂，可以使其柔韧性增强，容易加工。
塑化：塑化指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的全过程。
塑料：塑料是以合成树脂为主要成分，添加其他添加剂，经一定的温度，压力、时间等塑制成型或制成薄膜的材料。
2.塑料一般由哪几种成分组成？各组分在塑料中作用是什么？答：树脂：黏合剂的作用。
填充剂：增量、降低成本、改变塑料的硬度、冲击强度等。
增塑剂：增强塑料的柔韧性、搞冲击性、弹性等。
稳定剂：抑制塑料的降解。
固化剂：提高塑料硬度。
着色剂：使塑料着色。
3.试从LDPE、LLDPE、HDPE的分子结构特征分析其性能上的差异。
答：LDPE大分子中含有各种式样的长短支链使它不易产生结构致密的晶体；LLDPE分子链上含有许多短小而规整的支链，性能与LDPE相近；HDPE分子中支链很少，且主要呈线形结构，使它分子堆积较密，致使其密度较大。
4.BOPP薄膜与CPP薄膜相比，在性能上有哪些区别？答：BOPP的厚度较小，抗张强度经CPP大得多，延伸率比CPP要小，透湿度和氧气透过度都比CPP要小。
5.PVC和PVDC都是由相同的元素C、H、Cl构成，而PVC为典型的非晶体塑材，PVDC为结晶塑材，为什么？并分析性能上的差别。
包装材料学二1-绪论(最新修正版)
13
1.世界塑料工业概况
• 1998年世界塑料总产量为144308kt，其中亚洲占30.2%，
欧洲占31.4%，北美洲占32.7%，其他地区占5.7%。
• 2000年情况，亚洲占32.2%，欧洲占32.1%，北美洲占
7
（二）包装材料与产品的适应性或相容性
• 必须根据被包装物的理化性质和对包装的不同要
求选择与被包装物相适应的或相容的包装材料， 使产品不与包装材料相互作用并得到全面保护。 例如，液体产品需用防渗透材料；对氧气敏感的 产品需要用阻氧性好的材料并可使用脱氧剂；对 易吸湿性产品应选用防潮材料并可使用干燥剂； 对易锈蚀产品应选用阻氧阻湿材料并加入防锈剂； 对于某些带有香气的产品，应使用保香阻隔材料 并防止异味侵入；对某些油脂食品除了需要阻氧 遮光包装材料防止油脂氧化外，还应防止油脂和 包装材料中的添加剂在包装有效期内发生化学迁 移等等。相容性的问题既有物理方面的因素，又 有化学方面的因素，是一个很复杂的问题，在采 用一种新的包装材料之前，往往要做许多试验才 能确定。
是近几年来兴起的“绿色包装”。因此，包装材
料的选择应满足绿色包装工程的需要。
10
本课程的主要内容：
• 塑料原料与助剂 • 塑料包装制品 • 复合包装材料
11
第一章 绪论
一、塑料定义： 塑料是以树脂（有时用单体在加工过程中直接聚合）为 主要成分，一般含有添加剂，在加工过程中能流动成型的 材料。（目前塑料一词尚无确切的定义，一般不包括弹性 体、纤维、涂料、粘合剂。） 或塑料是以树脂为主要成分，在一定的温度和压力下，可 塑制成一定的形状，并在常温下能保持既定形状的材料。 另：塑料是以合成或天然的高分子化合物为基本成分，在 将其制造或加工过程中的某一阶段能流动成型或原地聚合 或固化而定型，其成型的状态为柔性或刚性固体（非弹性 体）的材料。 聚四氟乙烯可以不加任何助剂。
1.世界塑料工业概况
• 1998年世界塑料总产量为144308kt，其中亚洲占30.2%，
欧洲占31.4%，北美洲占32.7%，其他地区占5.7%。
• 2000年情况，亚洲占32.2%，欧洲占32.1%，北美洲占
7
（二）包装材料与产品的适应性或相容性
• 必须根据被包装物的理化性质和对包装的不同要
求选择与被包装物相适应的或相容的包装材料， 使产品不与包装材料相互作用并得到全面保护。 例如，液体产品需用防渗透材料；对氧气敏感的 产品需要用阻氧性好的材料并可使用脱氧剂；对 易吸湿性产品应选用防潮材料并可使用干燥剂； 对易锈蚀产品应选用阻氧阻湿材料并加入防锈剂； 对于某些带有香气的产品，应使用保香阻隔材料 并防止异味侵入；对某些油脂食品除了需要阻氧 遮光包装材料防止油脂氧化外，还应防止油脂和 包装材料中的添加剂在包装有效期内发生化学迁 移等等。相容性的问题既有物理方面的因素，又 有化学方面的因素，是一个很复杂的问题，在采 用一种新的包装材料之前，往往要做许多试验才 能确定。
是近几年来兴起的“绿色包装”。因此，包装材
料的选择应满足绿色包装工程的需要。
10
本课程的主要内容：
• 塑料原料与助剂 • 塑料包装制品 • 复合包装材料
11
第一章 绪论
一、塑料定义： 塑料是以树脂（有时用单体在加工过程中直接聚合）为 主要成分，一般含有添加剂，在加工过程中能流动成型的 材料。（目前塑料一词尚无确切的定义，一般不包括弹性 体、纤维、涂料、粘合剂。） 或塑料是以树脂为主要成分，在一定的温度和压力下，可 塑制成一定的形状，并在常温下能保持既定形状的材料。 另：塑料是以合成或天然的高分子化合物为基本成分，在 将其制造或加工过程中的某一阶段能流动成型或原地聚合 或固化而定型，其成型的状态为柔性或刚性固体（非弹性 体）的材料。 聚四氟乙烯可以不加任何助剂。
塑料包装材料——树脂的结构与性能
料——树脂的结构与性 能
（iii）均匀压缩（pressurizing) 材料受到均匀压力压缩时发生的体积形变称压缩应变（ V）。
A0
材料经压缩以后，体积由V0缩小为V，则压缩应变： V = （V0 - V）/ V0 = DV / V0
塑
料
包
装
材
料——树脂的结构与性 能
材料受力方式除以上三种基本类型外，还有弯曲和扭转。 （iv）弯曲（bending) 对材料施加一弯曲力矩，使材料发生弯曲。主要有两种形 式： F F
薄膜的双轴拉伸取向：
塑
料
包
装
材
料——树脂的结构与性 能
聚合物的共混 所谓共混聚合物(polymer blend)是通过简单的工艺过程 把两种或两种以上的均聚物或共聚物或不同分子量、不同 分子量分布的同种聚合物混合而成的聚合物材料，也称聚 合物合金。 通过共混可以获得原单一组分没有的一些新的综合性 能，并且可通过混合组分的调配（调节各组分的相对含量） 来获得适应所需性能的材料。 共混与共聚的作用相类似，共混是通过物理的方法把不 同性能的聚合物混合在一起；而共聚则是通过化学的方法 把不同性能的聚合物链段连在一起。
塑
料
包
装
材
料——树脂的结构与性 能
（3）伸直链晶片
由完全伸展的分子链平行规整排列而成的小片状晶体，晶 体中分子链平行于晶面方向，晶片厚度基本与伸展的分子链长 度相当。这种晶体主要形成于极高压力下。 （4）纤维状晶和串晶 纤维状晶是在流动场的作用下使高分子链的构象发生畸变， 成为沿流动方向平行排列的伸展状态，在适当的条件下结晶而 成。分子链取向与纤维轴平行。 聚合物串晶是一种类似于串珠式的多晶体。
分子链主链中心轴互相平行
包装材料的概述课件
• 按照包装功能和目的分： • 1、阻隔性包装材料。包括气体阻隔型、湿气
（水蒸汽）阻隔型、香味阻隔型、光阻隔型等。 • 2、耐热包装材料。如微波炉用包装材料。 • 3、选择渗透性包装材料。包括氧气选择渗透、
二氧化碳气选择渗透、水蒸汽选择渗透、挥发 性气体选择渗透等。
《包装材料的概述》PPT课件
包装材料的概述
• 4、保鲜性包装材料。如既有缓熟保鲜功能又 有抑菌功能的材料。
• 5、导电性包装材料。包括抗静电包装材料、 抗电磁波干扰包装材料等。
• 6、分解性包装材料。包括生物分解型、光分 解型、热分解型等。
• 7、其他功能性包装材料。包括防锈蚀包装、 可食性包装、水溶性包装等。
《包装材料的概述》PPT课件
包装材料的概述
《包装材料的概述》PPT课件
镭射纸
包装材料的概述
• 色彩炫丽，图案多样《。包装适材用料于的烟概述类》、PP酒T课类件、药品及化妆品的外包装或 内包装，提高产品的防伪性。
防锈纸
包装材料的概述
• 纸基一面为气相防锈剂，另一面为塑料涂层气相防锈纸，是对一种金 属有防锈效能，多用于黑色金属。对钢铁、铸铁、粉末冶金制品等有 优异的防锈效果。广泛用于电机、锅炉、仪器、仪表、医疗器械、纺 织印染器材、军械器材、无线电雷达器材、轴承、量具刃具、五金工 具、汽车拖拉机配件《、包机装材床料附的件概等述》方P面PT课的件长期封存包装防锈。
纪
品。
1839
美国人古德伊尔(Charles Goodyear)发现天 然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使 它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断 裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性 的材料。
1869
美国的海厄特(John Wesley Hyatt, 1837～ 1920)把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在 高压下共热，制造出了第一种人工合成塑料 “赛璐珞”《包(装c材e料l的lu概述lo》PsPTe课)件。
（水蒸汽）阻隔型、香味阻隔型、光阻隔型等。 • 2、耐热包装材料。如微波炉用包装材料。 • 3、选择渗透性包装材料。包括氧气选择渗透、
二氧化碳气选择渗透、水蒸汽选择渗透、挥发 性气体选择渗透等。
《包装材料的概述》PPT课件
包装材料的概述
• 4、保鲜性包装材料。如既有缓熟保鲜功能又 有抑菌功能的材料。
• 5、导电性包装材料。包括抗静电包装材料、 抗电磁波干扰包装材料等。
• 6、分解性包装材料。包括生物分解型、光分 解型、热分解型等。
• 7、其他功能性包装材料。包括防锈蚀包装、 可食性包装、水溶性包装等。
《包装材料的概述》PPT课件
包装材料的概述
《包装材料的概述》PPT课件
镭射纸
包装材料的概述
• 色彩炫丽，图案多样《。包装适材用料于的烟概述类》、PP酒T课类件、药品及化妆品的外包装或 内包装，提高产品的防伪性。
防锈纸
包装材料的概述
• 纸基一面为气相防锈剂，另一面为塑料涂层气相防锈纸，是对一种金 属有防锈效能，多用于黑色金属。对钢铁、铸铁、粉末冶金制品等有 优异的防锈效果。广泛用于电机、锅炉、仪器、仪表、医疗器械、纺 织印染器材、军械器材、无线电雷达器材、轴承、量具刃具、五金工 具、汽车拖拉机配件《、包机装材床料附的件概等述》方P面PT课的件长期封存包装防锈。
纪
品。
1839
美国人古德伊尔(Charles Goodyear)发现天 然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使 它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断 裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性 的材料。
1869
美国的海厄特(John Wesley Hyatt, 1837～ 1920)把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在 高压下共热，制造出了第一种人工合成塑料 “赛璐珞”《包(装c材e料l的lu概述lo》PsPTe课)件。
树脂结构特性及应用(09培训)
树脂结构特性及 其在有机颜料中的应用
(Structure Character of Resin and its Application for Organic Pigments)
天津大学
周春隆
2009. 10.20
1
内容：
1.前言 2.树脂结构类型与特性 3.树脂在有机颜料中的应用 3.1 高聚合物工程材料用着色 3.2 印刷油墨连结料用 * 3.3 涂料用树脂 3.4 树脂作为有机颜料之载体 * 3.5 树脂作为有机颜料之分散剂 * 3.6 树脂作为有机颜料膠囊化改性 4.结语
10
塑料着色有机颜料具备的要求
(3).与树脂具有良好相容性与易分散性能，不与塑料组分发生反 应或被塑料中残余催化剂、助剂所分解,影响着色制品质量；粒径 细微、分布集中，鲜艳度、光泽度、透明性，不形成斑点或条痕。 (4).户外使用的塑料制品着色用的有机颜料更应具有优良耐光、 耐气候坚牢度。 (5).电缆材料及其某些工程材料的着色树脂，其中用于电讯材料 聚乙烯的着色剂, 应保证颜料中水洗彻底，不含电解质杂质，具有 规定的阻抗值。 (6).食品包装以及玩具用着色塑料，应限制其中重金属含量. (7). 在聚烯烃注塑中(聚乙烯: 高密度聚乙烯HDPE, 低密度聚乙烯 LDPE)，聚丙烯(PP)中不发生明显的的成型收缩(Mold shrinkage)与 扭变(Distortion, Low Warp)作用或良好尺寸稳定性能。
7
热硬化树脂及热塑性树脂
热硬化树脂 非晶型树脂 环氧树脂 三聚氰胺树 脂 苯酚甲醛树 脂 氨基甲酸酯 EP MF PF PUM 聚氯乙烯 聚乙烯乙酸乙酯 聚乙烯醇 聚乙烯醇缩丁醛 PVC PVAC PVAL PVB 热塑性树脂 结晶型树脂 高密度聚乙烯 低密度聚乙烯 聚丙烯 聚酰胺 HDPE LDPE PP PA
(Structure Character of Resin and its Application for Organic Pigments)
天津大学
周春隆
2009. 10.20
1
内容：
1.前言 2.树脂结构类型与特性 3.树脂在有机颜料中的应用 3.1 高聚合物工程材料用着色 3.2 印刷油墨连结料用 * 3.3 涂料用树脂 3.4 树脂作为有机颜料之载体 * 3.5 树脂作为有机颜料之分散剂 * 3.6 树脂作为有机颜料膠囊化改性 4.结语
10
塑料着色有机颜料具备的要求
(3).与树脂具有良好相容性与易分散性能，不与塑料组分发生反 应或被塑料中残余催化剂、助剂所分解,影响着色制品质量；粒径 细微、分布集中，鲜艳度、光泽度、透明性，不形成斑点或条痕。 (4).户外使用的塑料制品着色用的有机颜料更应具有优良耐光、 耐气候坚牢度。 (5).电缆材料及其某些工程材料的着色树脂，其中用于电讯材料 聚乙烯的着色剂, 应保证颜料中水洗彻底，不含电解质杂质，具有 规定的阻抗值。 (6).食品包装以及玩具用着色塑料，应限制其中重金属含量. (7). 在聚烯烃注塑中(聚乙烯: 高密度聚乙烯HDPE, 低密度聚乙烯 LDPE)，聚丙烯(PP)中不发生明显的的成型收缩(Mold shrinkage)与 扭变(Distortion, Low Warp)作用或良好尺寸稳定性能。
7
热硬化树脂及热塑性树脂
热硬化树脂 非晶型树脂 环氧树脂 三聚氰胺树 脂 苯酚甲醛树 脂 氨基甲酸酯 EP MF PF PUM 聚氯乙烯 聚乙烯乙酸乙酯 聚乙烯醇 聚乙烯醇缩丁醛 PVC PVAC PVAL PVB 热塑性树脂 结晶型树脂 高密度聚乙烯 低密度聚乙烯 聚丙烯 聚酰胺 HDPE LDPE PP PA
树脂材料性能及适应症PPT参考课件
2、小颗粒型（填料粒径范围为3-10μm）； 3、超微型（填料粒径范围为0.04μm以下）。
3
二、复合树脂的
作用
常用化合物
赋予可塑性、固化特 多官能团甲基丙烯酸酯单
性和强度
体，如BIS-GMA、
UDMA和TEG-DMA
增加强度和耐磨性 石英、二氧化硅、玻璃粉
引发体系 引发单体局和固化
16
复合树脂的性能——生物学性能
• 术后过敏（复合树脂在修复后的一段时间内
对牙髓有刺激作用，造成牙髓充血发炎等炎 症）
• 继发龋（原因是由于聚合收缩、热膨胀系数
不匹配和粘接力不足造成的边缘微漏）
• 光损害（易造成操作者视网膜的光化学损害，
初期会出现疲劳和复视等症状，当视网膜损 伤到一定程度，将出现永久性的眼损伤。）
1、体积收缩：现有复合树脂均存在一定的聚合 体积收缩，其收缩率一般为1.7%-3.7%，体积 收缩将导致树脂与牙体之间形成数微米的边缘 裂缝，并产生5-8MPa的收缩应力，最终导致 食物残渣、各种微生物等向裂缝中的渗透，形 成边缘微渗漏。这是复合树脂的一个主要缺陷。 聚合收缩与树脂的种类没有明显关系，但收缩 方向与树脂的种类有关，化学型向材料的中心 收缩，而可见光型则向光源方向收缩。
9
化学性能
• 溶解性和吸水性 复合树脂完全聚合后
形成交联网络结构，不溶于水和唾液，
仅在固化不全和单体不纯的情况下，会 有微量小分子溶出物。
复合树脂
几类复合树脂的吸水性（mg/cm2）
小颗粒型 传统型
混合型
超微型
无填料树脂
吸水性
0.5-0.6
0.5-0.7
0.5-0.7
1.4-1.7
1.7
3
二、复合树脂的
作用
常用化合物
赋予可塑性、固化特 多官能团甲基丙烯酸酯单
性和强度
体，如BIS-GMA、
UDMA和TEG-DMA
增加强度和耐磨性 石英、二氧化硅、玻璃粉
引发体系 引发单体局和固化
16
复合树脂的性能——生物学性能
• 术后过敏（复合树脂在修复后的一段时间内
对牙髓有刺激作用，造成牙髓充血发炎等炎 症）
• 继发龋（原因是由于聚合收缩、热膨胀系数
不匹配和粘接力不足造成的边缘微漏）
• 光损害（易造成操作者视网膜的光化学损害，
初期会出现疲劳和复视等症状，当视网膜损 伤到一定程度，将出现永久性的眼损伤。）
1、体积收缩：现有复合树脂均存在一定的聚合 体积收缩，其收缩率一般为1.7%-3.7%，体积 收缩将导致树脂与牙体之间形成数微米的边缘 裂缝，并产生5-8MPa的收缩应力，最终导致 食物残渣、各种微生物等向裂缝中的渗透，形 成边缘微渗漏。这是复合树脂的一个主要缺陷。 聚合收缩与树脂的种类没有明显关系，但收缩 方向与树脂的种类有关，化学型向材料的中心 收缩，而可见光型则向光源方向收缩。
9
化学性能
• 溶解性和吸水性 复合树脂完全聚合后
形成交联网络结构，不溶于水和唾液，
仅在固化不全和单体不纯的情况下，会 有微量小分子溶出物。
复合树脂
几类复合树脂的吸水性（mg/cm2）
小颗粒型 传统型
混合型
超微型
无填料树脂
吸水性
0.5-0.6
0.5-0.7
0.5-0.7
1.4-1.7
1.7
包装材料学——第二章 塑料包装材料常用树脂和助剂
包装材料学
1.低密度聚乙烯（LDPE）
1.低密度聚乙烯（LDPE）:
是一种非线性热塑性聚乙烯，结晶度低，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。
包装材料学
1.均聚聚丙烯
1.均聚聚丙烯
受结晶及聚合条件的影响，最终聚合物的分子结构存在 等规、间规及无规三种不同的丙烯单体的立体构型。
等规聚丙烯是在Ziegler－Natta催化剂的作用下，通过 控制温度及压力来聚合的高结晶材料，是最常用的聚丙烯 形式。
特性：
密度低、熔点高、力学性能好，拉伸强度、屈服强度、压 缩强度、挺度、硬度等都优于聚乙烯，尤其是具有较好的 刚性和抗弯曲性；耐化学性极好，耐热性良好（150℃不变 形），并能耐沸水煮，能经受高温消毒；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；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，故柔顺性差，且不易结晶，属线型无定型聚合物。
聚苯乙烯的性能：
①力学性能好、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；
应用：
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。它的防湿性能也好，在包装中的其 它应用有医药、食品及服装的包装；7％的乙烯共聚物用于 作热封层。
包装材料学
滴眼剂塑料瓶
包装材料学
包装材料学树脂的结构与性能
树脂易于加工成各种形状和尺寸的包装材 料，适应性强，可以满足不同产品的包装 需求。
成本效益
环保性
树脂原料来源广泛，价格相对较低，可以 降低包装材料的成本，提高企业的经济效 益。
随着环保技术的不断发展，越来越多的树 脂包装材料具有可降解性或可回收利用性 ，有利于减少环境污染和资源浪费。
06 树脂结构与性能改进趋势 及挑战
性能特点
聚丙烯具有较高的熔点、良好的耐热 性和耐化学腐蚀性。此外，聚丙烯还 具有良好的力学性能和加工性能，适 用于各种包装应用。
聚氯乙烯（PVC）
结构特点
聚氯乙烯是由氯乙烯单体通过聚合反应得到的高分子化合物 ，具有线性结构。
性能特点
聚氯乙烯具有良好的耐化学腐蚀性、电绝缘性和阻燃性。同 时，聚氯乙烯还可以通过添加增塑剂、稳定剂等助剂来改善 其加工性能和力学性能，适用于各种包装应用。
聚碳酸酯（PC）
01
02
03
结构特点
PC分子链中含有碳酸酯基 团，赋予其高透明度、高 韧性、耐冲击等特性。
性能优势
PC具有优异的耐热性、耐 寒性、电绝缘性和尺寸稳 定性，广泛应用于电子电 器、汽车、建筑等领域。
加工与应用
PC可通过注塑、挤出、吹 塑等加工方法制成各种制 品，如透明板材、汽车零 部件、医疗器械等。
02 通用树脂结构与性能
聚乙烯（PE）
结构特点
聚乙烯是由乙烯单体通过聚合反应得到的高分子化合物，具有线性或支链结构。
性能特点
聚乙烯具有良好的耐化学腐蚀性、电绝缘性和加工性能。同时，聚乙烯具有较 低的密度和优良的韧性，使其成为包装领域中使用最广泛的塑料之一。
聚丙烯（PP）
结构特点
聚丙烯是由丙烯单体通过聚合反应得 到的高分子化合物，具有线性结构。
包装材料学何新快 绪 论
4、恢复使用 1 、减少
1、机械性能：（拉伸强度、抗压强度、耐斯裂度、耐戳穿能力）
4千年前：古埃及使用玻璃
1、机械性能：（拉伸强度、抗压强度、耐斯裂度、耐戳穿能力）
十二、本课程的教学主要内容 信息智能时代（包装材料的智能化、信息化、功能化）
1841年：发明了金属软管
1841年：发明了金属软管
2、高分子包装材料（塑料、橡胶、粘合剂、化学纤维、涂料） 3、金属包装材料（钢铁、铝、锡、铅） 4、玻璃和陶瓷包装材料
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绪论
5、玻璃和陶瓷包装材料 6、复合包装材料 7、纤维材料（天然纤维、合成纤维、纺织品） 8、木材 9、辅助包装材料：粘合剂、涂料、油墨、缓冲材料、封缄材料 和捆扎材料
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绪论
金属 19%
其它 5%
塑料 27%
玻璃
纸
10%
Hale Waihona Puke 39%2007年我国包装材料使用情况
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纸、塑料、金属和 玻璃占总用量的 90%以上，被称为 四大包装材料
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绪论
六、包装材料的必备性能
1、机械性能：（拉伸强度、抗压强度、耐斯裂度、耐戳穿能力） 2、耐候性能：（耐光、耐寒） 3、阻隔性或透气性：（透气性或阻气性、透光性或阻光性） 4、卫生性 5、印刷适性 6、尺寸稳定性 7、封口性
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绪论
七、包装材料发展简史
50万年前：树叶、哈壳、竹筒、兽皮等。 几千年前：使用布袋 4千年前：古埃及使用玻璃 AC1200年：捷克斯洛伐克的波希米亚发明了镀锡铁皮。 1620年：镀锡铁皮用于包装 1799年，法国人发明了第一台长网抄纸机，纸大量用于包装； 1841年：发明了金属软管 1871年： 人发明了瓦楞纸板 1894年，研制成功了第一个瓦楞纸盒； 1902年瓦楞纸箱正式用于运输包装，取代了木箱； 50-60年代： 和瑞士分别研制成功了缝焊罐 1953年：英国发明了二片冲拔罐 1968年： 推出粘接罐
1、机械性能：（拉伸强度、抗压强度、耐斯裂度、耐戳穿能力）
4千年前：古埃及使用玻璃
1、机械性能：（拉伸强度、抗压强度、耐斯裂度、耐戳穿能力）
十二、本课程的教学主要内容 信息智能时代（包装材料的智能化、信息化、功能化）
1841年：发明了金属软管
1841年：发明了金属软管
2、高分子包装材料（塑料、橡胶、粘合剂、化学纤维、涂料） 3、金属包装材料（钢铁、铝、锡、铅） 4、玻璃和陶瓷包装材料
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金属 19%
其它 5%
塑料 27%
玻璃
纸
10%
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六、包装材料的必备性能
1、机械性能：（拉伸强度、抗压强度、耐斯裂度、耐戳穿能力） 2、耐候性能：（耐光、耐寒） 3、阻隔性或透气性：（透气性或阻气性、透光性或阻光性） 4、卫生性 5、印刷适性 6、尺寸稳定性 7、封口性
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七、包装材料发展简史
50万年前：树叶、哈壳、竹筒、兽皮等。 几千年前：使用布袋 4千年前：古埃及使用玻璃 AC1200年：捷克斯洛伐克的波希米亚发明了镀锡铁皮。 1620年：镀锡铁皮用于包装 1799年，法国人发明了第一台长网抄纸机，纸大量用于包装； 1841年：发明了金属软管 1871年： 人发明了瓦楞纸板 1894年，研制成功了第一个瓦楞纸盒； 1902年瓦楞纸箱正式用于运输包装，取代了木箱； 50-60年代： 和瑞士分别研制成功了缝焊罐 1953年：英国发明了二片冲拔罐 1968年： 推出粘接罐
合成树脂PPT
四、醇酸树脂性质的影响因素 1．油性质的影响 （干燥 性—抗黄变性） ． 2．油度的影响 ． 短油度→长油度：
溶剂汽油溶解性↑、粘度↓、树脂固体份↑；硬度↓、颜料分散性 与贮存稳定性↑。耐候性、附着力以中油度为最好。 3． 3．合成方法的影响 *脂肪酸法 脂肪酸法： 脂肪酸法 酯化反应性：伯羟基＞仲羟基;苯酐＞不饱和酸＞芳酸＞脂肪酸 伯羟基＞仲羟基 苯酐 不饱和酸＞芳酸＞ 苯酐＞ 伯羟基 苯酐都与伯羟基结合、仲羟基与脂肪酸结合------分子量大、酸 值低、漆膜硬 *醇解法 醇解法：甘油一酸酯是脂肪酸伯羟基酯，苯酐与伯羟基-仲羟 醇解法 基都反应酯化------树脂支化、酸值高、漆膜易发粘
4．环氧化烯烃的合成 ．
CHO + （巴豆醛） CHO 异丙醇铝 CH3
O CH2O C CH3 H3C
过醋酸
O CH2OC O CH3 H3C
O CH2OC
O
干性油酯化得良好抗紫外线环氧酯：
O CH2OC O CH3 H3C O BF3,20~80 ℃ CH2O O CH3 H 3C C O OCOR n OH H3C CH2O C O CH3 OCOR OH O + RCO2H 150~180 ℃ OH OCOR
各原料合成醇酸树脂的工作常数调整值
原
料
K值调整值 不变 -0.01 -0.03 +0.02 按二元酸考虑 +0.01 +0.05 不变 -0.01
一元酸：
豆油酸、亚麻油酸、松浆油酸 十碳酸、椰子油酸 松香 脱水蓖麻油酸 桐油酸 二元酸： 苯酐 间苯二甲酸 多元醇： 甘油、季戊四醇、乙二醇 三羟甲基丙烷
五、改性醇酸树脂
*丙烯酸改性醇酸树脂： 丙烯酸改性醇酸树脂： 丙烯酸改性醇酸树脂 丙烯酸单体在醇酸树脂中自由基聚合； 或用低分子量丙烯酸树脂作为醇酸树脂缩聚原料 *水性丙烯酸改性醇酸树脂： 水性丙烯酸改性醇酸树脂： 水性丙烯酸改性醇酸树脂 先用偏苯三酸酐合成醇酸树脂（酸值＞ 50），胺中和； ＞ 再用丙烯酸单体在醇酸树脂水液中自由基乳液聚合 *有机硅改性醇酸树脂： 有机硅改性醇酸树脂： 有机硅改性醇酸树脂 醇酸树脂+少量有机硅树脂→共缩聚
常见树脂的结构性能与用途
常见树脂的结构性能与用途一、聚乙烯（ＰＥ）结构：分子架构为线型或支链型结构。
1.结构2.性能优点：①PE是非极性高分子聚合物，故对水蒸气的透过率低，具很好的防潮性②分子中既无双键，也无活性基团和杂原子，故化学性质稳定，能耐水、耐酸碱水溶液，室温下不溶于任何有机溶剂③优良热粘合性和热封性能④耐寒性好，低温下机械性能变化极小，脆化温度一般在－30度以下⑤较好的耐辐射和电绝缘性缺点：①主要是气密性不良，对气体和有机蒸气的透过率较大②强度和耐热性不高③容易受光、热和氧的作用而引起降解。
（抗氧剂，光、热稳定剂）④耐环境应力开裂性较差，不耐浓硫酸、浓硝酸及其它氧化剂的侵蚀，受热时会不耐某些脂肪烃和氯化烃⑤表面非极性，印刷性能差。
（电晕、火焰、化学处理）3.用途LDPE——农膜、食品包装膜、拉伸膜HDPE——适于制成瓶、罐、桶、箱等多种包装容器，以及对强度和耐热性要求较高的包装薄膜，购物袋、垃圾袋、撕裂膜捆扎绳、编织丝，电线、电缆。
MDPE——适于制成瓶、桶等包装容器LLDPE——特别适宜制作超薄包装薄膜、容器、液体包装UHMW—PE——可制成大型包装容器如：桶、集装箱以及特种薄膜等4.识别特征乳白色，半透明或不透明蜡状固体，无味，无毒，密度较低（比水轻）。
易燃，无自熄性，上黄下蓝火焰，燃烧时有熔滴，气味为石蜡气味。
二、聚丙烯（P P）1.结构2.性能优点：①优良防潮性和抗水性，防止异味透过性较P E好，可以热封合②抗张强度、硬度、耐磨性均优于P E。
尤其是具优良耐热性，在高温时抗张强度保留率高③极好的耐弯曲疲劳强度④能耐80°C以下的酸、碱、盐溶液及大多数有机溶剂缺点：①耐老化性差（抗氧剂，U V吸收剂）②耐寒性差，低温抗冲性＜P E③气密性不良④某些氯代化合物、芳烃、高沸点脂肪酸能使P P发生溶胀并轻微侵蚀其表面⑤非极性材料，印刷性差3.用途①高温蒸煮袋内层以及家庭用品和消毒医疗器械的包材②P P连体包装盒③化妆品、药品、洗涤剂物品的包装④广泛用于食品、饮料、等塑料周转箱、瓶子、编织袋、包装薄膜、打包带、捆扎绳以及泡沫塑料缓冲材料等4.识别特征类似于P E：白色蜡状，无毒、无味。
包装材料学 §4+树脂的结构与性能
气化
6
内聚能密度
内聚能密度是单位体积的内聚能，它等于: ~ ε ＝ ∆U V ~ 为摩尔体积。 V
7
部分线型聚合物的内聚能密度
由于聚合物不能气化，所以不能直接测定它的内聚能 和内聚能密度，只能用与溶剂相比较的办法来进行估 计。 内聚能密度在336J/cm3以下时，分子间作用力较小， 分子链比较柔顺，容易变形，具有较好的弹性； 内聚能密度在420J/cm3以上的聚合物，分子间作用力 较强，具有较高结晶性和强度，常作纤维用； 内聚能密度介于二者之间的聚合物，具有中等程度的 分子间作用力，它们既有一定强度又易于加工，是应 用比较广泛的塑料。
10
结晶聚合物特点
与低分子量及无机结晶物质相比，结晶聚 合物具有以下特点: (1)聚合物结晶是不完全的。 (2)结晶聚合物没有确定的熔点温度 (3)熔点受外力影响
11
(1)聚合物结晶是不完全的
为了描述聚合物的结晶程度，引入了结晶度的 概念： ρ (ρ －ρ a ) f（％）＝ c s ×100％ c ρ s (ρ c − ρ a ) 式中:ƒc为结晶度(%)； ρs是待定结晶度的聚合物样品的密度， ρa是这个聚合物处于全非晶态时的密度； ρc是这个聚合物处于完全晶态时的密度。
29
(1)化学结构对Tg、Tm的影响 化学结构对T 化学结构对
1.
2.
3.
主链是由饱和单键构成的聚合物，因为分子链可以围绕 单键进行内旋转，所以一般Tg都不太高。（聚乙烯的Tg为 -68℃）。当主链中引入苯基、联苯基、萘苯基等芳杂环 以后，链上可以内旋转的单键比例相对地减少，分子链 的刚性增大，因此有利于Tg的提高。与此相反，主链中 含有孤立双键的高分子链都比较柔顺，故Tg都比较低。 在取代乙烯聚合物中，随着取代基-X的体积增大，分子 链内旋转位阻增加，Tg升高。 旁侧基团的极性，对分子链的内旋转和分子间的相互作 用都会产生很大影响。侧基的极性越强，Tg越高。 化学结构是影响聚合物的玻璃化温度和熔点的主要因素。 许多聚合物的Tg与Tm用绝对温度(K)表示时，Tg/Tm比值在 0.5～0.8范围内。由此可见，影响Tg的因素对Tm完全适用。
6
内聚能密度
内聚能密度是单位体积的内聚能，它等于: ~ ε ＝ ∆U V ~ 为摩尔体积。 V
7
部分线型聚合物的内聚能密度
由于聚合物不能气化，所以不能直接测定它的内聚能 和内聚能密度，只能用与溶剂相比较的办法来进行估 计。 内聚能密度在336J/cm3以下时，分子间作用力较小， 分子链比较柔顺，容易变形，具有较好的弹性； 内聚能密度在420J/cm3以上的聚合物，分子间作用力 较强，具有较高结晶性和强度，常作纤维用； 内聚能密度介于二者之间的聚合物，具有中等程度的 分子间作用力，它们既有一定强度又易于加工，是应 用比较广泛的塑料。
10
结晶聚合物特点
与低分子量及无机结晶物质相比，结晶聚 合物具有以下特点: (1)聚合物结晶是不完全的。 (2)结晶聚合物没有确定的熔点温度 (3)熔点受外力影响
11
(1)聚合物结晶是不完全的
为了描述聚合物的结晶程度，引入了结晶度的 概念： ρ (ρ －ρ a ) f（％）＝ c s ×100％ c ρ s (ρ c − ρ a ) 式中:ƒc为结晶度(%)； ρs是待定结晶度的聚合物样品的密度， ρa是这个聚合物处于全非晶态时的密度； ρc是这个聚合物处于完全晶态时的密度。
29
(1)化学结构对Tg、Tm的影响 化学结构对T 化学结构对
1.
2.
3.
主链是由饱和单键构成的聚合物，因为分子链可以围绕 单键进行内旋转，所以一般Tg都不太高。（聚乙烯的Tg为 -68℃）。当主链中引入苯基、联苯基、萘苯基等芳杂环 以后，链上可以内旋转的单键比例相对地减少，分子链 的刚性增大，因此有利于Tg的提高。与此相反，主链中 含有孤立双键的高分子链都比较柔顺，故Tg都比较低。 在取代乙烯聚合物中，随着取代基-X的体积增大，分子 链内旋转位阻增加，Tg升高。 旁侧基团的极性，对分子链的内旋转和分子间的相互作 用都会产生很大影响。侧基的极性越强，Tg越高。 化学结构是影响聚合物的玻璃化温度和熔点的主要因素。 许多聚合物的Tg与Tm用绝对温度(K)表示时，Tg/Tm比值在 0.5～0.8范围内。由此可见，影响Tg的因素对Tm完全适用。
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第二章 树脂的结构与性能
结晶度取决于分子结构与分子间的作用力 线性聚合物分子链中没有较大的侧基，分子链可以堆砌得较紧 密，因此线性聚合物比支链聚合物更容易结晶； 带小支链的聚合物比带有庞大侧基的(如苯环)聚合物结晶度高。 制备方法和工艺不同，可能得到不同结晶度也可能不一样 冷却速度、分子链构型、固化速度等能影响聚合物的结晶度。
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第二章 树脂的结构与性能
（c）无规构型（甲基和氢原子不规则排列在上下两侧）
CH3 CH3 H CH3 CH3 CH3
H H C H C C H C H C C H C C C C C C H H CH3 C H H H H H H H H H H
用一般的方法合成的高聚物，都是无规构型 无规构型。 无规构型
A.一级结构：化学组成和联结方式
-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-
线型（linear chain)
支化型（Branched chain)
交联（Crosslinking） 上一内容 下一内容 回主目录9 返回
B. 二级结构：单健的旋转使高分子链的构象发生变化
伸展的链（Unfolding chain)
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第二章 树脂的结构与性能
B 缩聚反应 通过一种或几种低分子化合物，它们的分子上含有二个或二个 以上相同或不相同的官能团，进行分子间的互相缩合而形成高聚物， 同时析出水、卤化氢、氨、醇、或酚等小分子化合物的反应，产品 为缩聚物。
式中a—A—a、b—B—b为低分子化合物，a、b为 官能团，ab为低分子产物。
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第二章 树脂的结构与性能
4 聚合物物理状态的热转变 分子的局部运动——端基、侧基运动、链节运动至大链段运 动，逐步发展到整个分子的运动. A 线性非晶态聚合物的物理状态 聚合物分子链热运动的特殊形式，决定了线性非晶态聚合物 存在三种物理状态：玻璃态、高弹态和粘流态 (a)玻璃态 热不足以克服分子间的相互作用力，整分子链的活动基本停 止，链段的内旋转运动处于被冻结状态 力学性质和小分子的玻璃差不多，故称为玻璃态
CH
CH n X
第二章 树脂的结构与性能
加聚反应分类：均聚合、共聚合及定向聚合 (1)均聚合 由一种单体进行的聚合反应称为均聚合 (2)共聚合 由两种或两种以上的单体进行的聚合反应称为共聚合（或称 为共聚），产品称为共聚物。 利用共聚合的方法可以大大改善高聚物的性能。
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第二章 树脂的结构与性能
上一内容
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高分子的结构原理
一级结构（Primary Structure)： 化学结构（Chemical Structure)
2 树脂结构
二级结构 (Secondary Structure)：链的构象(Chain Conformation) 三级结构 (Tertiary Structure)： 聚集结构(Aggregative Structure)
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3）影响塑料树脂阻隔性能的因素 a 分子极性 分子极性越大，其树脂透气率越小，阻气性越好。 PET和PVA 强极性树脂 和 PA、PVC 、 极性树脂 PS等 等 弱极性树脂 PE、PP 、 非极性树脂 水蒸气是极性分子，所以水蒸气对极性分子塑料的溶入和扩 散速度均大于非极性塑料分子，透湿系数值也较大。非极性分子 PE透湿系数值小，PE是一种极好的防潮包装材料。
折叠链（Folding chain)
螺旋链（Spiral chain)
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C.三级结构：高分子链之间的堆积方式
无规则线团的微细胞结构
二重螺旋结构
折叠链的聚合物晶体 上一内容 下一内容 回主目录 11
螺旋状胶束（Spiral micelle) 返回
第二章 树脂的结构与性能
聚合物链状结构差异，决定物理和机械性能方面的差异
第二章 树脂的结构与性能
(3)定向聚合 a）全同构型（所有的甲基都有规律地排在同一边）
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 H H H C C C H C H C C H C C C C C C H H H C H H H H H H H H H H
b）间同构型（甲基和同碳上的氢原子交替地排列在上下两侧）
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第二章 树脂的结构与性能
●线型和支链型聚合物一般均可溶解和熔融 支链型结晶倾向没有线型大 ●体型聚合物则不溶不熔，除非将交链键破坏
上一内容
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第二章 树脂的结构与性能
离子聚合物具有热塑和热固性两种特性
… … CH (CH2)x O C O
-
CH C O
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2.3 树脂的力学性质
2.4 树脂的物理性质 溶解性、渗透性、耐热性等 A 聚合物溶解性 聚合物溶解过程包括溶胀和完全溶解二个阶段 分子量大越大，溶解度越小 交联越大，溶胀度越小 非晶态聚合物容易溶胀和溶解，晶态聚合物难溶胀和溶解 溶剂的选择 极性相近的原则 溶解度参数，｜δ1-δ2｜>1.7～2.0时，聚合物就不溶。
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第二章 树脂的结构与性能
1） 均缩聚 同一单体分子间进行的缩聚称为均缩聚。如尼龙6的合成：
2）异缩聚 两种单体分子间进行的缩聚称为异缩聚。例如尼龙66合成：
nHOOC(CH2)4COOH O O HO
上一内容
+ nH2N(CH2)6NH2
C (CH2)4
下一内容
C NH(CH2)6 NH nH + ( 2n-1) H2O
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第二章 树脂的结构与性能
（3）共缩聚 两种以上含双官能团的缩聚或两种单体但含有三种不同官能团 进行的缩聚，生成混合链节聚合物的反应。例如合成聚醚酯：
O HO C OH O
+ HOCH2CH2OH+ HO C
OH + ……
O HO C
O OCH2CH2O C OH n
+ ( 2n-1) H2O
3 聚合物聚集形态 X光衍射研究证明，许多聚合物，包括大部分纤维都是结晶 的或部分结晶的。 聚合物的结晶是由许多无序的和孤立的结晶区组成的。与低 分子量及无机结晶物质相比，结晶聚合物具有以下特点： (1)聚合物结晶是不完全的 (2) 结晶聚合物没有确定的熔点温度 (3) 拉伸可以使缠绕的分子或微晶沿受力方向取向，因而有利于 聚合物结晶而提高熔点。
结晶度 (Crystallinity) (Hardness) 硬度 (Melting point) 熔点 抗拉强度 (Tensile strength) 溶解性 (Solubility) 溶胀 （Swelling) 可塑性 （Plasticity)
分线型（一般为热塑性聚合物） 支链型（一般为热塑性聚合物） 体型（网型）（一般为热固性聚合物）
上一内容
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C 树脂阻隔性 1）定义 树脂的阻隔性是指树脂防止小分子气体如 O2、CO2、N2、水蒸 气、香味及其它有机溶剂蒸汽等透过的能力。 2）表征方法 用于表征塑料阻隔能力大小的指标为透过率，即一定厚度的 塑料制品在一定压力、温度和湿度条件下，单位时间和单位面积 内透过小分子物质的体积或重量。 塑料的透过率越小，说明其阻隔性越高。
第二章 树脂的结构与性能
1 树脂的制备 聚合（加聚）反应和缩合（缩聚）反应。 A 加聚反应 加聚反应是将许多相同或不同的低分子化合物（不饱和的 化合物或环状化合物）分子相互加成聚合成的高分子化合物（树 脂）的过程，加聚反应又称为聚合反应，如下:
n CH =CH 2 X
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第二章 树脂的结构与性能
交联 交联密度增加，分子链活动受约束程度增加，使Tg升高。 分子量 分子量增加使Tg增加，特别是当分子量较低时，这种影响 更为明显。当分子量超过一定程度以后，Tg随分子量的增加变 化不明显。 增塑剂或稀释剂 增塑剂使Tg明显下降 共聚作用对降低熔点的效应比增塑作用更为有效； 增塑作用对降低玻璃化温度的效应比共聚作用更为有效。
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聚合物的渗透性
渗透性能的影响 聚合物的分子结构多数对气体阻隔性能差的材料对水蒸汽的 阻隔性能好。 表在(CH2—CHX)n中不同基团对渗透性的影响
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聚合物的渗透性
（2）聚合物的结晶度及分子侧基。 结晶度越大的聚合物，渗透性较小 侧链基大的聚合物，渗透性较大 。 （3）渗透物质的种类也有很大的影响 小分子比大分子扩散快； 非极性分子在非极性聚合物材料中的扩散比极性分子在非 极性材料中的扩散快，线性分子比不规则形状分子扩散快。
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第二章 树脂的结构与性能
B 结晶性聚合物的物理状态
结晶度高的聚合物，大分子链受晶格能的束缚，链段难于自由运动 温度高于Tg，不能转化高弹态，只有“硬”、“软”玻璃态之分，这便 扩大塑料使用范围。 Tm附近或更高时，大分子热运动突破晶格结构的限制，便软化熔融为 粘流态。
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B 聚合物的渗透性
稳定状态扩散
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聚合物的渗透性
第二章 树脂的结构与性能
结晶度取决于分子结构与分子间的作用力 线性聚合物分子链中没有较大的侧基，分子链可以堆砌得较紧 密，因此线性聚合物比支链聚合物更容易结晶； 带小支链的聚合物比带有庞大侧基的(如苯环)聚合物结晶度高。 制备方法和工艺不同，可能得到不同结晶度也可能不一样 冷却速度、分子链构型、固化速度等能影响聚合物的结晶度。
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第二章 树脂的结构与性能
（c）无规构型（甲基和氢原子不规则排列在上下两侧）
CH3 CH3 H CH3 CH3 CH3
H H C H C C H C H C C H C C C C C C H H CH3 C H H H H H H H H H H
用一般的方法合成的高聚物，都是无规构型 无规构型。 无规构型
A.一级结构：化学组成和联结方式
-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-
线型（linear chain)
支化型（Branched chain)
交联（Crosslinking） 上一内容 下一内容 回主目录9 返回
B. 二级结构：单健的旋转使高分子链的构象发生变化
伸展的链（Unfolding chain)
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第二章 树脂的结构与性能
B 缩聚反应 通过一种或几种低分子化合物，它们的分子上含有二个或二个 以上相同或不相同的官能团，进行分子间的互相缩合而形成高聚物， 同时析出水、卤化氢、氨、醇、或酚等小分子化合物的反应，产品 为缩聚物。
式中a—A—a、b—B—b为低分子化合物，a、b为 官能团，ab为低分子产物。
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第二章 树脂的结构与性能
4 聚合物物理状态的热转变 分子的局部运动——端基、侧基运动、链节运动至大链段运 动，逐步发展到整个分子的运动. A 线性非晶态聚合物的物理状态 聚合物分子链热运动的特殊形式，决定了线性非晶态聚合物 存在三种物理状态：玻璃态、高弹态和粘流态 (a)玻璃态 热不足以克服分子间的相互作用力，整分子链的活动基本停 止，链段的内旋转运动处于被冻结状态 力学性质和小分子的玻璃差不多，故称为玻璃态
CH
CH n X
第二章 树脂的结构与性能
加聚反应分类：均聚合、共聚合及定向聚合 (1)均聚合 由一种单体进行的聚合反应称为均聚合 (2)共聚合 由两种或两种以上的单体进行的聚合反应称为共聚合（或称 为共聚），产品称为共聚物。 利用共聚合的方法可以大大改善高聚物的性能。
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第二章 树脂的结构与性能
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高分子的结构原理
一级结构（Primary Structure)： 化学结构（Chemical Structure)
2 树脂结构
二级结构 (Secondary Structure)：链的构象(Chain Conformation) 三级结构 (Tertiary Structure)： 聚集结构(Aggregative Structure)
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3）影响塑料树脂阻隔性能的因素 a 分子极性 分子极性越大，其树脂透气率越小，阻气性越好。 PET和PVA 强极性树脂 和 PA、PVC 、 极性树脂 PS等 等 弱极性树脂 PE、PP 、 非极性树脂 水蒸气是极性分子，所以水蒸气对极性分子塑料的溶入和扩 散速度均大于非极性塑料分子，透湿系数值也较大。非极性分子 PE透湿系数值小，PE是一种极好的防潮包装材料。
折叠链（Folding chain)
螺旋链（Spiral chain)
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C.三级结构：高分子链之间的堆积方式
无规则线团的微细胞结构
二重螺旋结构
折叠链的聚合物晶体 上一内容 下一内容 回主目录 11
螺旋状胶束（Spiral micelle) 返回
第二章 树脂的结构与性能
聚合物链状结构差异，决定物理和机械性能方面的差异
第二章 树脂的结构与性能
(3)定向聚合 a）全同构型（所有的甲基都有规律地排在同一边）
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 H H H C C C H C H C C H C C C C C C H H H C H H H H H H H H H H
b）间同构型（甲基和同碳上的氢原子交替地排列在上下两侧）
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第二章 树脂的结构与性能
●线型和支链型聚合物一般均可溶解和熔融 支链型结晶倾向没有线型大 ●体型聚合物则不溶不熔，除非将交链键破坏
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第二章 树脂的结构与性能
离子聚合物具有热塑和热固性两种特性
… … CH (CH2)x O C O
-
CH C O
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2.3 树脂的力学性质
2.4 树脂的物理性质 溶解性、渗透性、耐热性等 A 聚合物溶解性 聚合物溶解过程包括溶胀和完全溶解二个阶段 分子量大越大，溶解度越小 交联越大，溶胀度越小 非晶态聚合物容易溶胀和溶解，晶态聚合物难溶胀和溶解 溶剂的选择 极性相近的原则 溶解度参数，｜δ1-δ2｜>1.7～2.0时，聚合物就不溶。
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第二章 树脂的结构与性能
1） 均缩聚 同一单体分子间进行的缩聚称为均缩聚。如尼龙6的合成：
2）异缩聚 两种单体分子间进行的缩聚称为异缩聚。例如尼龙66合成：
nHOOC(CH2)4COOH O O HO
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+ nH2N(CH2)6NH2
C (CH2)4
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C NH(CH2)6 NH nH + ( 2n-1) H2O
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第二章 树脂的结构与性能
（3）共缩聚 两种以上含双官能团的缩聚或两种单体但含有三种不同官能团 进行的缩聚，生成混合链节聚合物的反应。例如合成聚醚酯：
O HO C OH O
+ HOCH2CH2OH+ HO C
OH + ……
O HO C
O OCH2CH2O C OH n
+ ( 2n-1) H2O
3 聚合物聚集形态 X光衍射研究证明，许多聚合物，包括大部分纤维都是结晶 的或部分结晶的。 聚合物的结晶是由许多无序的和孤立的结晶区组成的。与低 分子量及无机结晶物质相比，结晶聚合物具有以下特点： (1)聚合物结晶是不完全的 (2) 结晶聚合物没有确定的熔点温度 (3) 拉伸可以使缠绕的分子或微晶沿受力方向取向，因而有利于 聚合物结晶而提高熔点。
结晶度 (Crystallinity) (Hardness) 硬度 (Melting point) 熔点 抗拉强度 (Tensile strength) 溶解性 (Solubility) 溶胀 （Swelling) 可塑性 （Plasticity)
分线型（一般为热塑性聚合物） 支链型（一般为热塑性聚合物） 体型（网型）（一般为热固性聚合物）
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C 树脂阻隔性 1）定义 树脂的阻隔性是指树脂防止小分子气体如 O2、CO2、N2、水蒸 气、香味及其它有机溶剂蒸汽等透过的能力。 2）表征方法 用于表征塑料阻隔能力大小的指标为透过率，即一定厚度的 塑料制品在一定压力、温度和湿度条件下，单位时间和单位面积 内透过小分子物质的体积或重量。 塑料的透过率越小，说明其阻隔性越高。
第二章 树脂的结构与性能
1 树脂的制备 聚合（加聚）反应和缩合（缩聚）反应。 A 加聚反应 加聚反应是将许多相同或不同的低分子化合物（不饱和的 化合物或环状化合物）分子相互加成聚合成的高分子化合物（树 脂）的过程，加聚反应又称为聚合反应，如下:
n CH =CH 2 X
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第二章 树脂的结构与性能
交联 交联密度增加，分子链活动受约束程度增加，使Tg升高。 分子量 分子量增加使Tg增加，特别是当分子量较低时，这种影响 更为明显。当分子量超过一定程度以后，Tg随分子量的增加变 化不明显。 增塑剂或稀释剂 增塑剂使Tg明显下降 共聚作用对降低熔点的效应比增塑作用更为有效； 增塑作用对降低玻璃化温度的效应比共聚作用更为有效。
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聚合物的渗透性
渗透性能的影响 聚合物的分子结构多数对气体阻隔性能差的材料对水蒸汽的 阻隔性能好。 表在(CH2—CHX)n中不同基团对渗透性的影响
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聚合物的渗透性
（2）聚合物的结晶度及分子侧基。 结晶度越大的聚合物，渗透性较小 侧链基大的聚合物，渗透性较大 。 （3）渗透物质的种类也有很大的影响 小分子比大分子扩散快； 非极性分子在非极性聚合物材料中的扩散比极性分子在非 极性材料中的扩散快，线性分子比不规则形状分子扩散快。
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第二章 树脂的结构与性能
B 结晶性聚合物的物理状态
结晶度高的聚合物，大分子链受晶格能的束缚，链段难于自由运动 温度高于Tg，不能转化高弹态，只有“硬”、“软”玻璃态之分，这便 扩大塑料使用范围。 Tm附近或更高时，大分子热运动突破晶格结构的限制，便软化熔融为 粘流态。
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B 聚合物的渗透性
稳定状态扩散
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聚合物的渗透性