1、 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
2、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，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
3、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 PETPEN 共混物挤出机和吹瓶机都已面市。美国和西欧啤酒商用PETPEN 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 PETLCP 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 Supere
4、x 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， PETLCP 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，su
5、per 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-03002 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
6、。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
7、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
8、复合材料。由于纳米的尺寸效应、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PETMT 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 45 个月保存，其
9、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
10、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，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)
