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PET--高阻隔聚酯瓶的改性技術及發展前景
2013-01-22 09:22:21   作者:   來源:   評論:0 點擊:

    目前,聚酯瓶(PET)已逐漸成為飲料包裝領域的首選材料,由于其具有透明性好、化學性質穩定、阻隔性相對較好、質輕價廉和可回收再利用等優點,因而應用十分廣泛。但作為啤酒包裝,PET瓶的氣體阻隔性仍不符合要求。因此,不斷提高聚酯瓶的氣體阻隔性是當前的主要研究方向。我國是世界啤酒生產大國,也是啤酒銷售大國,研究開發啤酒的高阻隔聚酯包裝材料具有十分重要的意義。
    1、共聚改性
    為提高聚酯(PET)的阻隔性能,通常采用二醇類、二羧酸類或NDC(2,6一萘二甲酸二甲酯)等作為共聚載體,對聚酯進行共聚改性。最近,日本三井石油公司開發的共聚酯B010,就是由對苯二甲酸、間苯二甲酸、乙二醇和一種特殊的二醇聚合而成的,屬非晶型聚合物,當其與20%的PET共混時,共聚物可在與PET相同條件下成型加工,氣體阻隔性能優于PET,產品主要用于小型塑料容器市場。另外,美國Amoco公司也已開始生產一種含有穩定氧鍵的透明共聚聚酯Amosorb3000,用該共聚聚酯制作的啤酒瓶,不僅能阻隔從容器壁通過的氧,而且可以消除生產中封存在容器頂部的氧。
    2、共混改性
  在聚酯(PET)中加入其它物質,如LCP、MAX6、PEN、納米/無機/粒子等,可對其進行共混改性。現已有改性PET進入市場銷售階段。用PET制作的飲料瓶,不僅提高了耐熱溫度、氣體阻隔性和耐紫外線性,還可以進行高溫清洗,并在高溫條件下灌裝飲料。另外,符合環境保護要求,可以重復使用,是未來取代玻璃啤酒瓶的理想高分子包裝材料。目前,國外正在研究通過PET和液晶聚合物(LCP)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)共混來制造瓶壁更薄、阻隔性更好的包裝容器。LCP有極好的阻隔性,在PET/LCP共混物中,LCP粒子被雙向拉伸,分子形成類似于片狀的結構,片狀結構平行錯開排列,對氣體滲透有類似于”迷宮”的效果,可有效地阻止氣體的滲透。另外,PET/LCP多相結構呈不透明霧狀,也是對光敏感的奶制品的理想保護包裝。
    3、多層復合改性
    為提高聚酯(PET)的阻氣性能,國外市場上的大多數啤酒瓶是將PET經過表面涂層法或多層復合法制得的。。具有代表性的多層瓶為EVOH與PET共擠吹塑制成的PET/EVOH/PET/EVOH/PET五層瓶(中間還有粘接劑層)、PET/MXD6尼龍五層瓶等。最近,美國Superex聚合物公司把LCP作為PET的層合阻隔材料,開發用于制作啤酒瓶,效果比涂復EVOH和PVDC涂層的PET瓶還好,還可以制成食品托盤作為微波加工食品包裝。法國Pechiney公司專門從事經營包裝及鋁制品,最近也研制出一種多層塑料啤酒瓶,由三層塑料復合組成,其中兩層是PET,另外一層是乙烯和乙烯基的共聚物,可儲存啤酒的時間為12周。瑞士Altoplast-Claropack公司以改性尼龍層為阻隔層的五層PET瓶也已上市,2000年生產90萬瓶投放市場,每個瓶重28
克,容積為500毫升,瓶裝啤酒的保鮮期為4個月。另外,美國Plastipak包裝公司和加拿大Husky注塑設備公司聯合開發出一種用于生產PET阻隔性瓶子的多層瓶坯的新方法,氣體阻隔層是通過共擠出一吹塑和最終型坯分開方法制得。
    4、表面涂層改性
    表面涂層法也是提高聚酯(PET)阻氣性能而經常使用并且經濟實用的方法。國外市場上的大多數塑料啤酒瓶都是將PET經過表面涂層法處理的產品。美國PPG公司成功開發了用于PET瓶的氣體阻隔涂層技術,該涂層在廢瓶回收利用時可去除。涂層由雙組份的環氧一胺組成,該熱固型涂層具有韌性和耐濕性,對0.5L的PET瓶,涂層厚度為4—19微米,對氧的阻隔性可提高2-12倍,涂層的使。用不僅不影響瓶子的透明性,而且能提高PET瓶的卷澤度。另外,日本日精ASB機械株式會社開發的硬質碳膜涂層(DIC)應用技術、法國Sidel公司開發的Acticl內表面無定型碳處理技術、瑞士Tetrapak公司的Glaskin工藝和Sealica工藝、利樂公司開發的在PET啤酒瓶內表面涂復20納米SiOx涂層技術等,目標都是針對氧敏感性食品包裝市場,如蕃茄醬、果醬以及啤酒瓶等。
    5、納米復合改性
    20世紀90年代,世界材料科學進入了納米時代。因此,納米復合改性(采用納米粒子、納米材料)已經成為制備先進包裝材料的主要途徑和成功之路。其中,表面納米涂層法是研究最廣、投入最多的新技術,主要是采用各種高阻隔性涂料和各種涂覆技術,在PET瓶的內外表面形成很薄的阻透涂層,以隔絕氣體的進出,從而達到啤酒保鮮及延長貨架期的目的,已成為提高聚酯瓶氣體阻隔性的重要手段。美國、日本、歐洲已開始使用,例如近兩年美國Eastman化學公司和Nanocor納米公司聯合開發了以PET為基材的納米復合包裝材料,大大改進了阻隔性和耐
熱性等性能,主要用于飲料包裝。我國中國科學院化學所與燕山石化公司合作,進行PET/MT納米復合材料(蒙脫土)及其應用的探索研究,已制造出半透明的啤酒瓶樣品,據說阻隔性比PET瓶高出3-4倍,耐熱性也有所改善,應用前景良好。目前正對納米表面涂層可能會受到的一些影響因素,如瓶子比表面積、涂層韌性、食品安全等問題進行深入研究。
    總之,研究開發聚酯瓶(PET)表面涂覆新工藝,全面提高聚酯瓶的阻隔性,包裝業還有許多曲折的路要走,還有大量的工作要做。

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