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    近年來，隨著生產(chǎn)和消費(fèi)的擴(kuò)大，以及市場的變革和生活水平的提高，使包裝領(lǐng)域在包裝方法(充氣包裝、無菌包裝、微波殺菌包裝、內(nèi)裝脫氧劑密封包裝)和包裝材料等方面不斷發(fā)展，特別是伴隨著食品、醫(yī)藥品種的多樣化，對塑料包裝材料需求量日益增大，且對其性能要求越來越高。本文結(jié)合實際工作體會，談?wù)勊芰习b材料的結(jié)晶度與性能的關(guān)系。    熱塑性塑料中大分子鏈的聚集方式有兩種：一種是無定型高分子，即非晶態(tài)聚合物，其分子鏈?zhǔn)菬o規(guī)則排列的，眾多長短不一，柔性不同的大分子鏈，象雜亂的線團(tuán)一樣聚集在一起；另一種是晶態(tài)結(jié)構(gòu)。近代X光衍射和電子顯微鏡分析證明了塑料聚合物中還存在著結(jié)晶區(qū)域。    塑料聚合物中結(jié)晶區(qū)域所占的百分比數(shù)為結(jié)晶度。結(jié)晶度對塑料聚合物的性能有重要的影響。由于結(jié)晶區(qū)域分子鏈規(guī)整而緊密地排列，分子間作用力大，鏈運(yùn)動困難，所以塑料聚合物的熔點(diǎn)、密度、強(qiáng)度、剛度、耐熱性、抗溶劑性、阻隔性等都隨著結(jié)晶度的增加而提高；而一些依賴鏈活動能力的性能指標(biāo)，如彈性、斷裂伸長率、耐沖擊性能等則隨著結(jié)晶度的增加而降低。正由于此，對塑料包裝材料結(jié)晶度的研究有很大的意義，尤其是對成型加工過程中影響結(jié)晶度的因素的研究，對塑料包裝行業(yè)來講，就更具有現(xiàn)實意義和實際意義。    一、塑料包裝材料的結(jié)晶度與性能    同一種塑料包裝材料，由于其結(jié)晶度不同，他們的物理、機(jī)械性能有相當(dāng)大的差別，例聚乙烯醇，它含有大量的羥基，對水有很大的親和力。普通的聚乙烯醇結(jié)晶度較底(約30％左右)，由于它的結(jié)晶度較底所以遇熱水就要溶解。若將聚乙烯醇在230℃熱處理85分鐘，其結(jié)晶度可提高到65％左右，它的耐熱性和耐溶劑侵蝕性都有很大的提高，在90℃的熱水中卻很少溶解。再例如聚乙烯是分子量較大的直鏈烴，結(jié)晶可以提高它的強(qiáng)度、耐熱性和耐溶劑侵蝕性。    1. 力學(xué)性能    結(jié)晶度對塑料包裝材料的力學(xué)性能影響很大，在玻璃化溫度以下，當(dāng)結(jié)晶度增加，分子鏈排列趨緊密，孔隙率下降，材料受到?jīng)_擊后，分子鏈段沒有活動的余地，沖擊強(qiáng)度降低。在玻璃化溫度以上，結(jié)晶度的增加使分子間的作用力增加，因而抗張強(qiáng)度提高，但斷裂伸長率減??；在玻璃化溫度以下，塑料包裝材料隨結(jié)晶度增加而變得很脆，抗張強(qiáng)度下降。另外，在玻璃化溫度以上，微晶體可起物理交聯(lián)作用，使鏈的滑移減小，因而結(jié)晶度增加可使蠕變和應(yīng)力松弛降低。表1列出了不同結(jié)晶度的聚乙烯的性能，從表中可知隨著結(jié)晶度的增加，其抗張強(qiáng)度和硬度有較大的升高，而沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率明顯下降。    2. 密度與光學(xué)性質(zhì)    晶區(qū)中的分子鏈排列規(guī)整，其密度大于非晶區(qū)，因而隨著結(jié)晶度的增加，塑料包裝材料的密度增大(見表1)。由于物質(zhì)的折光率與密度有關(guān)，因此，塑料包裝材料中晶區(qū)與非晶區(qū)的折光率顯然不同。光線通過結(jié)晶區(qū)時，在晶區(qū)界面上必然發(fā)生折射和反射，不能直接通過。所以兩相并存的結(jié)晶塑料通常呈乳白色，不透明，例聚乙烯、尼龍等。當(dāng)結(jié)晶度減小時，透明度增加，那些完全非晶的塑料包裝材料，通常是透明的，例聚苯乙烯等。    3．熱性能    對塑料包裝材料來說，在不結(jié)晶或結(jié)晶度低時，最高使用溫度是玻璃化溫度。當(dāng)結(jié)晶度達(dá)到40％以上后，晶區(qū)互相連接，形成貫穿整個材料的連續(xù)相，因此在玻璃化溫度Tg以上，不至軟化，其最高使用溫度可提高到熔點(diǎn)Tm。    4. 其他性能    由于塑料包裝材料晶區(qū)中分子鏈作規(guī)整密堆積，與非晶區(qū)相比，它能更好地阻擋各種試劑的滲入。因此，塑料包裝材料的結(jié)晶度高低，將影響一系列與此有關(guān)的性能。如耐溶劑性，對氣體、蒸汽或液體的阻隔性。表2列出了不同塑料包裝材料的結(jié)晶度對氧透過率的影響。    二、塑料包裝材料結(jié)晶度與其加工成型條件     塑料包裝材料的物理化學(xué)性質(zhì)與結(jié)晶度有關(guān)，而結(jié)晶度又取決于加工成型的條件，我們只有掌握這些規(guī)律，就可以在實際生產(chǎn)中應(yīng)用這些規(guī)律來改善塑料包裝材料的性能，以滿足該包裝物品的各種性能條件。    1. 嚴(yán)格控制加工成型時的溫度    塑料包裝材料加工成型時，在不同的溫度下其結(jié)晶度差別極大，而不同的結(jié)晶度具有不同的綜合性能。因此塑料包裝材料作為薄膜材料使用時，一般希望有較好的韌性和透明度，結(jié)晶度低而不宜高，所以加工成型時溫度應(yīng)控制得適當(dāng)高些；若作為包裝結(jié)構(gòu)材料使用，則要求有足夠的抗張強(qiáng)度和剛性，結(jié)晶度要高些為好，則成型加工時溫度應(yīng)控制得稍低些。所以，為了滿足包裝所需要的性能，除了選擇不同原料外，還要在加工時嚴(yán)格控制加工成型的溫度。    2．采用拉伸和取向來改善薄膜性能    由于塑料包裝材料在薄膜拉伸、注射擠出、模壓和壓延等加工成型過程中，受到高壓力作用，有加速結(jié)晶作用，因此在實際生產(chǎn)中就可以應(yīng)用這一規(guī)律來提高塑料包裝材料的結(jié)晶度以改善塑料薄膜的性能。例：拉伸聚丙烯和末拉伸聚丙烯薄膜其性能就有顯著的差別(見表3)。表4列出了三種塑料拉伸前后幾項力學(xué)性能的數(shù)據(jù)，可以看到，雙向拉伸(取向)后，不僅抗張強(qiáng)度提高了，而且斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度也大幅度地提高?！　?．加工成型時采取合適的冷卻速度    根據(jù)上述分析，塑料包裝制品成型加工時若冷卻速度快，使得塑料制品里外結(jié)晶度差別很大，容易使制品變形，甚至開裂。因此，塑料包裝制品加工過程中應(yīng)采用中等冷卻速度，在這種情況下，塑料制品能在較短的時間內(nèi)冷卻凝固形成殼層，冷卻過程中接近表層的區(qū)域最早結(jié)晶，而制品內(nèi)部有較長時間處于玻璃化溫度Tg以上的溫度范圍，有利于晶核生成和晶體長大。在此種情況下，制品內(nèi)部晶體生長好，結(jié)晶比較完整，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，所以制品的穩(wěn)定性好，且生產(chǎn)周期也較短。    三、結(jié)論    塑料包裝材料的結(jié)晶度對其性能有重要的影響，一般來講結(jié)晶度越高，晶區(qū)范圍越大，分子的作用力越強(qiáng)，塑料包裝材料的熔點(diǎn)，密度，強(qiáng)度，剛性，硬度越高，耐熱性，抗溶劑性，阻隔性也越好，但與鏈運(yùn)動有關(guān)的性能如彈性，伸長率，耐沖擊性降低。我們應(yīng)在塑料成型加工中掌握這一規(guī)律，并應(yīng)用于實際，從而達(dá)到改善塑料包裝制品的性能，以適應(yīng)被包裝制品的性能要求。