PET“可樂瓶”灌裝時(shí)爆裂,原來是這個(gè)因素在作怪!

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今年初國(guó)家發(fā)改委和生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合印發(fā)的最嚴(yán)“禁塑令”制定了明確時(shí)間表,將減塑與回收利用的政策舉措貫穿到塑料制品生產(chǎn)、流通、使用、回收、處置全過程和各環(huán)節(jié)。靠譜的回收體系建立與有效運(yùn)轉(zhuǎn),才是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的根本!

源于美國(guó)的塑料回收標(biāo)志,將塑料分為不同的等級(jí),一個(gè)三角形符號(hào),一般在塑料容器底部。三角形里邊有1?7的數(shù)字,每一個(gè)數(shù)字都代表不同的材料。


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“01” PET—聚酯(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)


常用于制作礦泉水瓶、碳酸飲料瓶等塑料瓶等制品,屬于食品級(jí)安全塑料材質(zhì),一般不會(huì)加塑化劑或其他添加劑,剛生產(chǎn)出來的透明度可以達(dá)到90%以上。回收可用于制作滌綸繩子和衣服。通常耐熱最高為65℃,耐冷至-20℃,80度以上嚴(yán)重變形,高溫達(dá)140度基本融化。


PET應(yīng)用于飲料瓶一般有四種瓶型:碳酸瓶、無菌瓶、熱灌裝瓶、水瓶,其中碳酸瓶為充氣飲料容易裂底,其他三種一般不充氣所以不容易裂底。


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在結(jié)晶聚合物中,同時(shí)存在結(jié)晶和非結(jié)晶部分,結(jié)晶部分分散在非結(jié)晶區(qū)域中,兩者不能相互分離。結(jié)晶度指結(jié)晶的程度,即結(jié)晶部分的質(zhì)量或體積對(duì)全體質(zhì)量或體積的百分?jǐn)?shù)。


隨著結(jié)晶度的增加,硬度、拉伸強(qiáng)度、彈性模量也會(huì)增加,但斷裂伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度會(huì)隨之下降。研究發(fā)現(xiàn)底部開裂的瓶樣其結(jié)晶度比完好的瓶樣其結(jié)晶度高。因結(jié)晶度提高,其拉伸強(qiáng)度增加,但伸長(zhǎng)率及其沖擊強(qiáng)度降低,韌性較差,延展性較差。所以碳酸瓶灌裝后充氣當(dāng)其底部結(jié)晶度較高時(shí)易發(fā)生瓶底開裂。 

01

PET結(jié)晶原理


PET結(jié)晶是通過成核與晶粒生長(zhǎng)過程完成的,成核過程往往是在母相基體中分子鏈克服成核能量壁壘達(dá)到成核尺寸,只有這種核胚的進(jìn)一步生長(zhǎng)能使系統(tǒng)的自由能降低,這樣晶體才能進(jìn)一步長(zhǎng)大。

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PET球晶各生長(zhǎng)階段示意圖


成核

PET成核包括均相成核和異相成核,均相成核是分子鏈克服成核能量壁壘從而達(dá)到成核的臨界尺寸,異相成核是分子鏈通過在母相基體中的缺陷處成核,能量越高的缺陷越易于促進(jìn)形核,或在母相中加入成核劑等異相,這些異相能量較高,分子鏈容易在這些異相界面上形成臨界晶核。



晶粒生長(zhǎng)

晶體的長(zhǎng)大與分子鏈在界面上的遷移速度以及二次成核的速率有關(guān),其次,晶核的長(zhǎng)大機(jī)制也與晶核的界面結(jié)構(gòu)有關(guān),具有共格、半共格、非共格界面的晶核,其長(zhǎng)大機(jī)制各不相同,而分子鏈在界面上的遷移速度與溫度密切相關(guān)。


02

結(jié)晶度的測(cè)定



X衍射法測(cè)結(jié)晶度

利用結(jié)晶和非晶的兩種結(jié)構(gòu)對(duì)X射線衍射的貢獻(xiàn)不同,把衍射部分分解為結(jié)晶和非晶兩部分。結(jié)晶度是結(jié)晶峰面積與總的峰面積之比。

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差示掃描量熱法(DSC)

是根據(jù)結(jié)晶聚合物在熔融過程中的熱效應(yīng)求結(jié)晶度。設(shè)每克聚合物的熔融熱為H,其中結(jié)晶部分的熱為Hc,非晶部分為Ha,同時(shí)假定試樣中的完全結(jié)晶部分和非晶部分的熔融熱具有加和性,因此具有以下關(guān)系:

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紅外光譜法

結(jié)晶聚合物的紅外光譜圖上具有特定的結(jié)晶敏感吸收帶或非晶敏感吸收帶,其強(qiáng)度與結(jié)晶度有關(guān)。選擇晶帶或者非晶帶為分析譜帶,以結(jié)晶不敏感的一條譜帶為參比譜帶,則結(jié)晶度為:

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密度法

假定在結(jié)晶聚合物中,結(jié)晶部分和非結(jié)晶部分并存。如果能夠測(cè)得完全結(jié)晶聚合物的密度和完全非結(jié)晶聚合物的密度,則試樣的結(jié)晶度可按兩部分共存的模型來求得:

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03

碳酸PET瓶結(jié)晶度的影響因素



吹瓶溫度

碳酸PET瓶在吹瓶過程中與其吹瓶溫度息息相關(guān)。當(dāng)吹瓶溫度高于其熔融溫度時(shí),大分子鏈的移動(dòng)能力會(huì)明顯增強(qiáng),當(dāng)大于分子間的吸引力時(shí),分子往往就很難形成有序排列也就不容易結(jié)晶;相反當(dāng)吹瓶溫度過低時(shí),分子鏈運(yùn)動(dòng)能力下降,嚴(yán)重的情況下可能處于凍結(jié)狀態(tài),因而也不容易結(jié)晶。所以其結(jié)晶的溫度區(qū)間是大于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度同時(shí)要小于熔融溫度。 



冷卻速度

當(dāng)冷卻速度緩慢時(shí),由于吹瓶模具溫度較高,有利于PET瓶?jī)?nèi)部晶核生成和晶體長(zhǎng)大,其結(jié)晶度增加;當(dāng)冷卻速度較快時(shí),過冷度增大,結(jié)晶在非等溫條件下進(jìn)行,PET結(jié)晶的速度比溫度下降的速度慢,沒有充足的時(shí)間使PET發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象,因此其結(jié)晶度較小


04

總結(jié)


碳酸PET瓶在吹瓶過程中若吹瓶溫度偏低,保壓時(shí)間過長(zhǎng),模具冷卻速度較慢,其吹塑出的碳酸PET瓶結(jié)晶度特別是其底部結(jié)晶度會(huì)偏高,結(jié)晶度偏高導(dǎo)致其伸長(zhǎng)率及其沖擊強(qiáng)度降低,韌性和延展性較差,因此碳酸PET瓶在其后的灌裝飲料充氣后易發(fā)生開裂,甚至爆瓶。


素材來源于網(wǎng)絡(luò)


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