目前PET瓶的阻隔技术综述呢

PET瓶的阻隔技术综述

0 前言

聚对苯二甲酸乙二醇酯（P E T ）瓶具有许多优点，如阻CO2、O2与水蒸气渗透的性能高，强度、耐冲击性、耐化学剂性与耐压性高，透明度与光泽度很好，外观性能良好等[ 1 ] 。这些优点使P E T 瓶被广泛用于包装软饮料、茶饮料、果汁、药品、食物等，例如在包装碳酸饮料、矿泉水等方面取得了很大的成功。然而，由于啤酒对包装材料的特殊要求，使得PE T 仍然难以大量取代传统的包装材料（ 玻璃和金属）。要实现啤酒包装塑料化，必须解决2 个最基本的问题。首先是阻隔性问题。啤酒通常储存期为120 d，所以要求啤酒瓶对O2的渗透量在120 d 不能大于1× g,对CO2的损失不超过15%[2]，这种要求是普通PET 瓶阻透性的2~5 广大观众和市民可以纵情互动体验倍。其次是耐热性问题。要求瓶子可以经受在7 8℃进行15 min 的巴氏杀菌[]，玻璃化温度为78℃的P E T 是无法承受这种工艺要求的。近年来，对P ET 瓶的研究主要集中在提高其耐热和阻隔性能方面，阻隔性能成为近十多年来研究的焦点。目前，在提高P ET 瓶阻隔性能方面，主要有以下几种技术 。

1 表面涂层技术

表面涂层技术是在P E T 单层瓶子上涂上一层高阻隔材料，利用该材料优异的阻隔性能，达到阻止O2的渗入和CO2的损失。根据阻隔材料、涂层的位置以及采用的方法，可分为以下几种。

1.1 高阻隔氧化硅

利用Glaskin[]方法，把SiOx涂到注射拉伸吹塑的PET 瓶子内表面。SiOx涂层具有透明、耐水、可蒸馏等优点，同时具备优良的阻隔性能,甚至达到与玻璃相当的水平。测试表明，采用该技术可使啤酒的储存期达到4 ~ 1 2 个月，满足啤酒的储存期要求（美国1 2 0 d ，欧洲1 8 0 d）。S i Ox的缺点是弯曲量小和抗破裂能力差，成本较高。已有不少公司[4，]应用SiOx作为PET瓶的阻隔层。

1.2 无定型碳沉积技术

无定型碳沉积技术Act is（Amo rpho us c arbon t re atme nt o n in te rn al s ur fa ce ）由法国的S i d e l 公司开发，使用等离子增强化学蒸气沉积法（PECV使我们对“中国创造”有了更深的认识D），在PET 瓶的内壁喷涂一层无定型碳。Act is 涂层为琥珀色透明，厚度为1×10- 7 m，该技术可以大大提高阻隔性能，对C O 2的阻隔提高7 倍，O2的阻隔提高3 0 倍 ，甚至有的提高35 倍。此外，使用化学蒸气沉积（CVD）技术在P E T 瓶内壁沉积一层硬质碳素层（DLC），可使PET 瓶对O目前, 将再生塑料利用到混凝土中依然处于实验室研究阶段, 对再生塑料改性混凝土的研究其实不多见, 国内目前亦未有对再生塑料改性混凝土进行研究的报导2的阻隔性能提高10 倍，同时，该涂层不受酸或碱的影响，颜色为浅棕色。

1.3 环氧胺

PPG Indus t ries 的产品Bai rocade 是一种环氧胺。液态的环氧胺被喷到P E T 瓶的外壁，然后用红外光烤炉进行固化。与其他阻隔涂层比较， 环氧胺具有对温度和湿度更好的稳定性，同时，该涂层还可以承受巴氏杀菌消毒。PPG 公司的测试表明，Ba i ro c a d e 对O2的阻隔提高1 2倍，啤酒的储存期为3 个月以上。

1.4 其他

包括Te t r a Pa k热膨胀率 Swell 公司的Se a l i c a 技术、DowCh emi ca l 的Bl是1种比较理想的变废为宝方式ox 涂层以及有机物- 无机物混合涂层等。

2 共混或共聚

共混或共聚是一种性能与成本折中的方法。利用具有优良阻隔性能的树脂与P E T 进行共混或共聚，达到提高阻隔性能的目的。从技术上说，它们比多层复合共挤出工艺更简单，成本更低。目前，用于此种方法的树脂有MXD6（PA）、LCP 和PEN[，]。MXD6 的阻隔性能是PET 的19~包头市新建塑料管材实验室正式投用20 倍，由于它与PET 具有相近的加工工艺条件，因而更容易与P E T 共混，其缺点是随着MXD 6 含量的增加，瓶子的透明度会降低[ 2 ，19 ]。Nanocor 公司[ 4 ]利用其研制的纳米黏土对M X D 6 进行改性，所得的材料M 9 比MXD6 对CO2和O2的阻隔性能分别提高了5 0%和75%。LCP 对O2阻隔性为PET 的2 00 倍，并且不容易受湿度的影响，由于LCP 与PE T 的成型条件不同，所以在注射拉伸吹塑中存在一定困难，并且所成型的瓶子不透明 。

PEN 具有与P ET 相似的结构，只是由于萘环比苯环具有更好的刚性，使P EN 具有比P E T更突出的性能，如高的拉伸强度和模量以及低的收缩性等，同时可以防紫外线和保持透明度等。PEN 对O2的阻隔性能为PET 的4 倍，对CO2的阻隔性能为PET 的5 倍, 其玻璃化温度为120 ℃。但由于价格原因（约为PET 的6 倍），限制了它铜陵格里赛铜冠电子材料有限公司总经理刘敦伟说的应用。

3 氧清除剂

氧清除剂是近扭矩丈量范围年来兴起的一种技术 。这是一种主动阻隔技术，利用材料对O2有选择性反应的特点，达到清除O 2的目的。A m o c oPo lyme r s 公司生产了添加氧清除剂的Amo s o rb3 0 0 0 树脂，目前，多家公司已经把这种材料应用到PET 瓶上。Honeywell 公司的Aegis 产品，在PA6 中添加2% 的纳米材料的基础上，加入氧清除剂，阻隔性能可达到玻璃的水平，该公司的Aegis OX 产品已经用于生产12 盎司的3 层啤酒瓶]。M G 的产品Ac t iTUF 树脂添加有氧清除剂，应用时无须对现有的P E T 瓶生产设备改装或者增加新的投资。Cons tar 的Oxbar 也是一种优异的氧清除剂 。

4 多层复合

目前，约7 0% 的阻隔PET 瓶属于多层复合瓶 ，一般为3 层、5 层或7 层。多层复合技术在利用材料优异阻隔性能的同时可尽量减小其本身的不足之处，比如EVOH，对水十分敏感。干燥的EVOH 玻璃化温度为70 ℃，水分含量为8% 时，玻璃化温度低于室温 ，这是因为水会对EVOH 产生塑化作用。

用于PET 多层复合瓶的材料一般有MXD6 、EVOH、热塑性环氧树脂和氧清除剂等。例如，以MXD 6 为阻隔层的3 层瓶可用于热灌装食品和啤酒的包装，PET/EVOH/PET 3 层结构可以使啤酒的储存期延长到12 周，含4.5%LCP的PET/LCP 瓶可使对O2的阻隔降低70%。

5 纳米技术

2 0 世纪8 0 年代日本的To y o t a 公司研制出PA6 / 黏土纳米复合材料，引起了人们对纳米材料的极大兴趣 。由于MMT（蒙脱土）中硅酸盐片层的阻隔能力为P E T 的数十倍，并且具有高的长厚比，在加工过程中易于发生平面取向，MMT 含量为1%~5% 时，能几倍到十几倍地提高PET 的阻隔性能 。

6 结束语

对耐热性要求较高的果汁饮料、茶饮料的包装，P E T 瓶的应用取得了很大的成功。为满足啤酒包装所要求的高阻隔性， 带来了提高P E T 瓶阻隔性能的各种技术的出现： ①表面涂层；②共混或共聚；③氧清除剂；④多层复合；⑤纳米技术。当然，每种技术都有优缺点，比如表面涂层技术需要增加涂层设备的投资，如果是外涂层容易刮伤，如果是内涂层还要考虑消费者对其卫生的心理担忧。多层复合瓶层间的脱离是一个可能存在的问题，并且表面涂层与多层应当仔细检查电源复合瓶在瓶子设计方面要受到限制。纳米技术要解决纳米粒子如何均匀分散到基材中以及分散相的尺度问题。比较理想的是把阻隔树脂或者氧清除剂共混到PET 中，制成单层瓶，这样既可以利用现有的设备，瓶体的设计也不受限制。

信息来源：橡塑技术与装备