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做座啤酒聚酯塑料包装改性技术探讨下

发布时间:2021-10-14 23:58:17 阅读: 来源:甲基硅酸钠厂家

啤酒聚酯塑料包装改性技术探讨下

1、材料共混改性:

PEN学名为聚萘二甲酸乙二醇酯, PEN与PET分子结构相似,PEN与PET不同之处在于聚合物分子链上具有刚性的萘环,而不是苯环,但PEN却表现出了优济南试金实验机制造有限公司是专业从事生产销售实验机的生产商、制造商良的气体阻隔性、耐化学药品性、耐高温性(非晶态PEN热变温度高达100℃,而PET耐温仅为20℃)。以及对紫外线遮透能力强(遮断波长383nm以下的紫外线)、气体吸附性低等优良特性。用PEN单种材料做的啤酒瓶,阻隔性好,重量轻,能承受巴氏灭菌和高温浸洗的温度,是较好的啤酒包装容器。但是因为其原料乙烯二醇和双甲基-2.6—萘—二羧基酸成本较高(PEN的价格为PET的10倍左右),限制了PEN瓶的推广使用范围(仅应用于一些较高档啤酒)。

(1)PET和 PEN材料共混

PET是聚对苯二甲酸乙二醇酯,由于它并不耐高温,因而它首先是针对冷杀菌啤酒而开发的,在传动控制上因为冷杀菌使用膜过滤技术,不经过巴氏灭菌或高温瞬时灭菌。PET不能很好地阻隔气体的渗透,所以不但二氧化碳含量不足,还容易使啤酒氧化变质,啤酒保存期相对而言极短,其应用因而受到很大局限。针对PEN与PET各自的长处和不足,科研人员推出了PEN与PET混合材料来提高性能和降低成本,通过对PEN与PET多种配比试验表明15%的PEN与 85%的PET混合,通过酯交换反应使PEN与PET共混后制作的啤酒瓶其性能指标大大提高,几乎达到玻璃器皿和金属器皿的水平,而其包装性能价格比也优于PEN瓶。

日本为此专门制作的 PET/PEN共混物挤出机和吹瓶机都已面市。美国和西欧啤酒商用PET/PEN共混材料制造的啤酒瓶也已在美国洛杉矶、迈阿密等7座城市销售,每年有高达3亿瓶的销量,市场前景十分可观。

(2)PET和液晶聚合物(LCP) 材料共混

液晶聚合物(LCP)有极好的阻隔性,在PET/LCP共混物中,LCP粒子被双向拉伸,分子形成类似于片状的结构,片状结构平行错开排列,对气体渗透有类似于迷宫的效果,可有效地阻止气体的渗透。美国Superex聚合物公司在研究通过PET和液晶聚合物(LCP)制得更薄、更好的阻隔性包装容器。把LCP作为PET的阻隔层材料,用于制作啤酒瓶, PET/LCP多相结构呈不透明雾状,也是对光敏感的啤酒的理想保护包装。

2、共聚改性

(1)美国伊士曼化学公司在啤酒塑料包装方面则更加领先一步,其为朝日公司生产的新型环保塑料包装啤酒瓶已投放市场,该啤酒瓶是由一种名为Eastal共聚聚酯薄膜胶纸作密封包装的材料——也即是 PETG(经甘醇改良而成的聚酯物料)。其外形为银黑色,可阻挡光线、隔绝空气、保证啤酒质量,并具有在瓶身破裂时防止碎片四溅的防爆功能,收缩性能优越。朝日公司自采用这种包装材料后,super Dry和Dunk啤酒的销量大幅增长。

(2)为提高PET的阻隔性能,采用二醇类、二羧酸类或NDC(2,6-萘二甲酸二甲酯)等作为共聚载体,对聚酯进行共聚改性。日本三井石油化学公司工业规模生产混合型BA-030共聚酯,就是由对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇和一种特殊的二醇聚合而成的,属非晶型聚合物。用于5层结构的啤酒瓶中,PET外层/BA-030/02去氧层/紫外线阻隔层/PET内层。BA-030与PET复合时,共混物可在与PET相同的条件下成型加工,性能优于或等于PEN。

3、多层复合改性

为提高聚酯PET的阻气性能,PET塑料啤酒瓶可经过多层复合法制得的。美国Miller公司开发出聚酰胺屏蔽层5层结构(PET/屏蔽层/PET/屏蔽层/PET)的PET啤酒瓶,芯层采用PET与2层屏蔽性树脂材料制成。制瓶采用CPT专利技术,该瓶用巴氏灭菌,不会变形、破裂与软化,物理性能及强度稳定,啤酒货架期超过4个月,基本上与玻璃瓶、金属罐包装啤酒的货架期相同。

我国中富工业集团采用KORTEC公司的多层共注工艺制成的PET瓶,这种啤酒瓶可经受67℃高温,阻隔层密封性优异,啤酒保质期可达6个月。

法国P echiney公司最近也研制出一种多层塑料啤酒瓶,这种塑料瓶由三层塑料复合组成,其中两层是 PET,另外一层是乙烯和乙烯基的共聚物,储存啤酒的时间为12周。瑞士 Altoplast-Claropack公司以改性尼龙层为阻隔层的五层PET瓶已上市。此外,美国Plasti-pak包装公司和加拿大的Husky注塑设备公司联合开发一种用于生产PET阻隔性瓶子多层瓶坯的新方法,气体阻隔层是通过共挤出吹塑和最终型坯分开的方法制得。

4、纳米复合改性-PET纳米塑料(NPET)啤酒瓶

宏观物理与微观物理之间就是纳米技术。物质到了纳米级(100nm以下)就有了全新的性质。纳米塑料是一种聚合物纳米复合材料,是有机聚合物基体与无机层状硅酸盐分散相组成的。纳米复合材料是指分散相尺寸至少有一维小于100nm的复合材料。由于纳米的尺不但《中国制造2025》将轻量化列为节能与新能源汽车发展的核心技术寸效应、大比表面积和强界面结合,纳米复合材料具有一般工程塑料所不具备的优异性能。

90年代,纳米复合改性已成为制备先进包装材料的主要途径。美国Eastman化学公司和Nanocor纳米公司联合开发了以PET为基材的纳米复合包装材料,大大改进了阻隔性和耐热性等性能,主要用于饮料包装。我国中科院化学所与燕山石化公司合作开发,进行PET/MT纳米复合材料(蒙脱石)及其应用的探索研究,使用PET聚合插层复合技术,将有机蒙脱石与PET单体一同加入到聚合釜中制备而成,已制出半透明的啤酒瓶(NPET)样品。NPET比普通PET阻隔性强,啤酒经4-5个月保存,其口味与新鲜啤酒相同,耐热性也有所改善,应用前景看好。

据不完全统计,欧洲PET包装市场中啤酒包装的占有率已由1997年的 0.4%提高到2002年的1.7 %。专家预计,到2005年全球用于生产塑料啤酒瓶的PET将达到100万吨以上,北美洲将成为世界最大的市场,可达25万吨以上。亚太地区次之,可达23.5万吨。到2007年,欧洲啤酒包装用PET 将达到84.1万吨(占市场份额为3.7%)。

随着世界聚酯改性技术的发展,我国包装用聚酯树脂的产量亦日新月异,其包装消费量迅速增长。有关专家预计,到2005年我国聚酯树脂生产能力将达到68万吨。但与国外先进水平相比,生产规模仍属较小,技术水平依然较低,在品种和档次等方方面面都有很大的差距。到目前为止,耐热、防渗透、耐辐射的高阻隔性PET切片在国内仍是空白。国内厂家大都把耐压、耐热、防渗透、耐辐射等技术含量高的聚酯切片作为今后主要研究和发展的方向。

据专家分析,实现原始创新与再创新、集成创新融会迸发最近几年内改性PET瓶可能在我国大量出现。目前制约高阻隔性PET瓶发展与应用的主要因素是原料成本高。相信随着高阻隔材料生产工艺的改进,以及工业化生产规模的扩大,高阻隔性PET的生产成本将会大幅度降低,应用范围也会越来越广。另一方面,高阻隔性PET的开发符合21世纪塑料包装要求的高效、节能、环保的发展趋势,具备透明性、耐磨性、保鲜性、抗老化性、可回收利用等综合优势。根据饮料市场上啤酒瓶的开发应用前景,以及目前市场上的消费增长势头分析,采用高强度、高阻隔性PET塑料瓶取代玻璃瓶已为期不远。我国PET功能性包装材料的开发也必将迅速发展。 (贾晓晨)

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