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1、复合材料定义 广义定义：复合材料是由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料。一般由基体组元与增强体或功能组元所组成。复合材料（Composite Materials ）， 以下简称CM。 狭义定义： （通常研究的内容）用纤维增强树脂、金属、无机非金属材料所得的多相固体材料。 基体相是一种连续相材料，它把改善性能的增强相材料固结成一体，并起传递应力的作用； 增强相起承受应力（结构复合材料）和显示功能（功能复合材料）的作用。复合材料既能保持原组成材料的重要特色，又通过复合效应使各组分的性能互相补充，获得原组分不具备的许多优良性能。 CM与化合材料、混合材料的区别：v 多相体系和复合
2、效果是复合材料区别于传统的“混合材料”和“化合材料”的两大特征。v 举例：砂子与石子混合，合金或高分子聚合物v 复合效应大致上可归结为两种类型：混合效应和协同效应v 混合效应也称作平均效应，是组分材料性能取长补短共同作用的结果它是组分材料性能比较稳定的总体反映对局部的扰动反应并不敏感。在复合材料力学中，它与刚度问题密切相关，表现为各种形式的混合律，而且已形成比较成熟的理论体系，薄弱环节、界面、工艺因素通常对混合效应没有明显的作用。v 协同效应反映的是组分材料的各种原位特性(in situ properties)。所谓的原位特性意味着各相组分材料在复合材料中表现出来的性能并不只是其单独存在时的性
3、能，单独存在时的性能不能表征其复合后材料的性能。 协同效应变化万千，反应往往比混合效应剧烈，是复合材料的本质特征。 按基体类型分类： 非金属复合材料：树脂基复合材料（玻璃钢），橡胶基复合材料（轮胎），陶瓷基复合材料（钢筋混凝土、纤维增强陶瓷）。 金属基复合材料：（纤维增强金属） 按增强材料分类： 纤维增强复合材料：纤维增强橡胶（轮胎）、纤维增强塑料（玻璃钢、碳纤维增强塑料）、纤维增强陶瓷、纤维增强金属（碳纤维/铝锡合金）等。 颗粒增强复合材料：陶瓷颗粒-金属基（硬质合金），金属颗粒-塑料基等。 叠层复合材料：如双金属板，夹层玻璃，多层板等。 夹层结构复合材料：如多孔性铁基和青铜基自润滑衬套。2
4、、可设计性好 是复合材料区别于传统材料的根本特点之一。复合材料的性能1、轻质高强2、可设计性好3、工艺性能好4、热性能好5、耐腐蚀性能好6、电性能好7、其它特点：耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性，透光性等。复合包装材料是由层合、挤出、贴面、共挤塑等技术将几种不同性能的基材结合在一起形成的一个多层结构，以满足运输、贮存、销售等对包装功能的要求及某些产品的特殊要求。v 根据多层复合结构中是否含有加热时不熔化的载体(铝箔、纸等)，可以将复合材料分为层合软包装复合材料和塑料复合薄膜。 v 复合包装材料最常见的是复合薄膜材料，复合薄膜材料按组成它的基材不同大致分为： 纸塑复合型 塑塑复合型 纸铝塑复
5、合型等复合包装材料的一般性质v 从原则上讲，作为复合包装材料起码应具有以下性能：v （1）保护性，应有足够的力学强度，包括拉伸强度、破裂强度、耐折强度等。另外，还有防水性、防寒性、密封性以及避光性、耐湿性、耐油性、绝缘性等等。v （2）操作性，即方便包装作业、能适应机械化操作，不打滑、不带静电、抗卷翘，耐隔离性好，有折痕保持性。v 3）商品性，适宜印刷、利于流通、价格合理。有句广告词说：“你有产品，我有包装”，总之复合包装材料也是一种商品，要在市场上站得住、立得稳，必须有强势，归根到底是把好经济关，“价格”门槛要恰到好处。v （4）卫生性，无臭、无毒、污染少。复合包装材料本身要清洁，不能含有危
6、害人体健康的化学成分。它的回收还是一个问题，值得进一步研究，加以妥善解决。 包装复合材料组成基材粘合剂 封闭物及热封合材料 印刷与保护性涂料 粘合剂的主要功能是将两种材料粘合在一起。为了使两种材料粘合在一起，必须使材料表面具有“可润湿性”，因此粘合剂必须能在基材的表面均匀流动。粘合剂对表面的润湿程度取决于粘合剂的表面张力和基材的表面能。涂料定义： 涂料是一种含颜料或不含颜料的、用树脂及油等制成，涂覆在物体表面并能形成牢固附着的连续薄膜的包装辅助材料。v 复合材料 ：由两个或两个以上的独立的物理相，包括黏结材料(基体)和粒料、纤维或片状材料所组成的一种固体产物，称为复合材料。简单地说，复合材料就
7、是用两种或两种以上不同性能，不同形态的组分材料，通过复合手段组合而成的一种多相材料。(GB/T 3961-1993)v “两个或两个以上的独立的物理相”v 界面是物相与物相之间的交界面。凡是不同相共存的体系，在相与相之间都存在着界面。 v 影响复合材料性能的因素 (1)增强材料的性能。v (2)基体的性能。v (3)复合材料的结构及成型技术。v (4)复合材料中增强相和基体界面的结合状态，即界面层的性能。v 界面是复合材料组成的重要组成部分，它的结构与性能，以及黏合强度等因素，会对复合材料宏观性能产生影响。v 复合材料的两相一般总有一相以溶液或熔融流动状态与另一固相接触，然后进行固化反应，使两
8、相结合在一起，软包装复合材料层合复合也是如此。 v 基体与增强材料的接触与浸润过程；v 增强材料与基体材料之间的“固化”阶段。塑料薄膜的鉴别方法很多，一般可分为物理方法和化学方法两种。 v 软包装材料的透明性是一般由透光率和雾度两个参数决定，前者决定可见性，后者决定清晰度，因此透明性的测定主要是测定软包装的透光率和雾度。透过试样的光通量和射到试样上的光通量之比(以百分数表示)称透光率；透过试样而偏离入射光方向的散射光通量与透射光通量之比(以百分数表示)称为雾度。v 测试仪器为透光率雾度测定仪。v 透气性是软包装材料的一个很重要的性能指标，常用透气量或透气系数来表示。透气量是在恒定温度和恒定压差
9、(一般为一个大气压差)下，某气体稳定透过单位面积24小时时的气体量(标准状态下) 。透气系数是在恒定温度和恒定压差下(一般为一个大气压差)，稳定透过单位面积、单位厚度材料的透气量(标准状态下)。v 透气量和透气系数的测试设备为透气性测定仪，它是在一定的温度和湿度下，使试样的两侧保持一定的气体压差，测量试样低压侧气体压力的变化，从而计算出所测试样的透气量和透气系数。透湿性是软包装材料的一个很重要的性能指标，常用透气量或透气系数来表示。透湿量又称水蒸气透过量，它是软包装材料两侧在水蒸气压差、薄膜厚度、测试温度和相对湿度都一定的条件下，透过单位面积24小时时的水蒸气量。透湿系数又称水蒸气透过系数，是
10、在一定的温度和相对湿度下，在单位水蒸气压差下，单位时间内透过单位面积单位厚度的水蒸气量v 复合包装设计原则1实现包装功能原则v 包装具有保护容纳产品、方便物流(储存和运输)、促进销售和方便使用四大功能。v 复合包装一般直接用于销售包装。2经济性原则合理筛选最佳包装设计方案，其首当其冲的是经济性好，成本应尽可能的低；v 同时也要讲究包装价值的对等性原则，即整个包装的价值应与产品的档次相对等。v 既不能过度包装，造成包装浪费，又不能过于简单化包装，降低产品的附加值。3包装标准化、规范化原则目前，产品流通速度快，因而产品的包装，要求其机械化和自动化程度要非常高，以满足社会的各种需要。v 需要复合包装
11、基材的厚度、宽幅等标准化，以适合各种复合包装材料自动化复合设备、复合包装容器成型设备、高速印刷设备的流水线生产，同时节约复合包装基材。4品牌个性化原则v 包装质量要求也越来越高v 将企业文化、产品的传统文化与艺术等通过包装设计融入包装，以形成个性化包装、品牌包装，从而增强产品的竞争力，提高产品的附加值。复合包装设计步骤1. 设计条件分析2. 方案设计3. 详细设计4. 验证和改进设计材料组合的特性v CPPOPP-隔氧、耐油、防潮、透明度高、挺性好。CPPPET-隔氧、防潮、保香、耐高温。PEOPP-耐寒、防潮、低温热封拉力强。PEPET-隔氧、防潮、保香。PEALPET-隔氧、防潮、耐高温、
12、保香、耐化学性。PENY-耐高温、耐化学性、耐油性。 注：CPP （流延聚丙烯）; OPP(定向聚丙烯); PET(聚对苯二甲酸乙二醇 酯); NY或PA(尼龙) v 1）蒸煮包装袋v 产品要求：用于肉类、禽类等包装，要求包装阻隔性好、耐骨头孔破，在蒸煮条件下杀菌不破、不裂、不收缩、无异味。v 设计结构：v 透明类：BOPA/CPP，PET/CPP，PET/BOPA/CPP，BOPA/PVDC/CPP，PET/PVDC/CPP，GL-PET/BOPA/CPP；v 铝箔类：PET/Al/CPP，PA/Al/CPP，PET/PA/Al/CPP，PET/Al/PA/CPP。v 设计理由：v PET：
13、耐高温、刚性好、印刷性好、强度大。v PA：耐高温、强度大、柔韧性、阻隔性好、耐穿刺。v AL：最佳阻隔性，耐高温。v CPP：为耐高温蒸煮级，热封性好，无毒无味。v PVDC：耐高温阻隔材料。v GL-PET：陶瓷蒸镀膜，阻隔性好，透微波。v 对于具体产品选择合适结构，透明袋大多用于蒸煮，Al箔袋可用于超高温蒸煮。牛奶膜 黑白膜的材料结构设计为外、中、内三层： 材料组成为“聚乙烯+白母料/聚乙烯+白母料/聚乙烯+黑母料”。 各层功能设计为： 外层（印刷层）为白色，起阻湿、阻光作用； 中间层为白色，起遮盖内层黑和阻湿的作用； 内层为黑色，起避光和热封作用。 它是一种新颖的包装材料，具有独特的避
14、光阻氧功能； 同时价格低廉（仅为利乐包的1/5）、运输方便、储存空间小、实用性强。 在保持牛奶保质期的基础上，大幅度地降低产品包装成本，符合环保要求，避免传统容器包装的缺陷，是目前最接近百姓生活的一种包装形式。 目前，它主要有以下三种结构类型： （1）三层共挤黑白包装膜。材料结构组成为：PE+黑母料/PE+白母料/PE+白母料，见图1-4。 内层为热封层，外层为印刷层。热封内层中所添加的黑色母料起到阻挡光线的作用，中间层和外层添加白母料起到遮盖黑色和阻隔光线的作用。 这种包装膜采用超高温瞬时杀菌（UHT）和双氧水（H2O2）杀菌法，常温下保质期可达30天左右,而且价格低廉。 （2）五层共挤黑白
15、包装膜。材料结构组成PE+黑母料/粘合树脂/EVOH/粘合 树脂/PE+白母料，与三层共挤黑白膜相比较，该包装膜的内层和外层功能内外层功能与其相同。 不同之处在于，后者增加了中间阻隔层，中间阻隔层可以是PVDC、PAN、EVOH等高阻隔性树脂。 （3）六层共挤黑白包装膜材料组成是PE+黑母料/粘合树脂/PVDC/粘合树脂/PE+白母料/PE+白母料。 这种黑白膜为非对称结构，中间的阻隔层为PVDC树脂，其它三层可按客户对热封牢度要求而灵活选择热封在里层或外层，因此，此非对称结构更实用。这种包装膜属于高阻隔性包装材料，用其做成的牛奶包装具有较长的保质期，常温下可达90天。v 产品要求：阻隔性好，抗爆裂强度高，避光、热封性好，价格适中。v 设计结构：白色PE/白色PE/黑色PE；v 设计理由：外层PE光泽好，机械强度高，中间层PE为强度承担者，内层为热封层，具有避光、阻隔、热封性。v 利乐包是瑞典利乐公司（Tetra
