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自英國帝國化學(xué)公司（I.C.I）和美國杜邦公司（DuPont）于1948年研制出聚酯薄膜，并于1953年實(shí)現(xiàn)了雙向拉伸聚酯薄膜（BOPET）的工業(yè)化生產(chǎn)以來，雙向拉伸聚酯薄膜以其優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，如高透明度、高強(qiáng)度以及較好的尺寸穩(wěn)定性，在電子、電器、磁記錄、包裝、裝潢、印刷制版和感光材料等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用?！　‰S著我國塑料包裝制品業(yè)的迅猛發(fā)展，商家對(duì)產(chǎn)品外包裝檔次的要求日益提高，BOPET薄膜在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，生產(chǎn)能力和消耗量逐年上升。2002～2005年間，我國BOPET薄膜的生產(chǎn)能力如表1所示?！　谋?可以看出，我國BOPET薄膜的發(fā)展速度相當(dāng)快，預(yù)計(jì)到2005年底，我國BOPET薄膜的產(chǎn)能將突破56萬噸，超過國內(nèi)市場的消費(fèi)能力，有可能形成供大于求的市場格局。為了在有限的市場空間中占有更大的份額，各薄膜生產(chǎn)廠家在提高常規(guī)聚酯薄膜質(zhì)量的基礎(chǔ)上，紛紛致力于開發(fā)一些具有更高科技含量、更高附加值的功能性聚酯薄膜，如亞光膜、防偽膜、熱封膜、高阻隔薄膜等，其中，高阻隔聚酯薄膜以其低成本、高性能深受廣大食品包裝用戶的青睞。在此，筆者就國內(nèi)高阻隔聚酯薄膜的應(yīng)用及研究開發(fā)情況作一簡單介紹。一、提高聚酯材料阻隔性的途徑　　在食品包裝領(lǐng)域，要求外包裝材料必須對(duì)氧氣、二氧化碳和水具有較高的阻隔性能，以延長食品的保質(zhì)期。目前食品包裝領(lǐng)域廣泛采用的普通聚酯薄膜對(duì)氣體的阻隔性不是很理想，為此，許多軟包裝生產(chǎn)企業(yè)采用阻隔性能優(yōu)良的薄膜（尼龍、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯等）與聚酯薄膜進(jìn)行復(fù)合，如目前市場上常見的三層、五層甚至七層等多層復(fù)合膜。雖然通過復(fù)合方式能夠達(dá)到提高包裝阻隔性的目的，但是無形中會(huì)增加食品生產(chǎn)廠家的包裝成本，而且也不符合國家對(duì)于環(huán)保包裝的要求。因此，食品生產(chǎn)廠家迫切需要一種既能滿足食品包裝對(duì)阻隔性的要求，又不會(huì)增加包裝成本的經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的高阻隔性包裝材料?！　OPET薄膜是一種具有較強(qiáng)綜合優(yōu)勢(shì)的包裝材料，如何進(jìn)一步提高其本身的阻隔性能，更好地滿足用戶的需求，是眾多薄膜生產(chǎn)廠家普遍關(guān)注的問題。目前，提高聚酯薄膜阻隔性能的方法主要有共聚改性、共混改性、表面涂層改性以及納米復(fù)合改性等幾種。1.共聚改性　　為了提高聚酯薄膜的阻隔性能，通常采用二醇類、二羧酸類或NDC(2，6－萘二甲酸二甲酯)等作為共聚載體，對(duì)聚酯進(jìn)行共聚改性。最近，日本三井石油化學(xué)公司開發(fā)的共聚酯B010就是由對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、乙二醇和一種特殊的二醇聚合而成，屬于非晶型聚合物。當(dāng)其與20％的聚酯共混時(shí)，共混物可在與聚酯相同的條件下成型加工，且其氣體阻隔性能優(yōu)于聚酯。美國Amoco公司已推出一種含有穩(wěn)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透過的氧氣，而且可以消除生產(chǎn)中封存在容器上部的氧氣。2.共混改性　　在聚酯中加入其他物質(zhì)(如LCP、MAX6、PEN、納米／無機(jī)粒子等) 對(duì)聚酯進(jìn)行共混改性，目前已有改性聚酯進(jìn)入市場銷售。用共混改性后的聚酯制成的薄膜制品，不但氣體阻隔性能明顯改善，且耐熱和抗紫外線性能也有所提高。此外，國外正在研究通過聚酯和液晶聚合物（LCP）、聚萘二甲酸乙二酯（PEN）共混制造更薄、阻隔性更好的包裝容器。液晶聚合物有極好的阻隔性，在聚酯和液晶聚合物的共混物中，液晶聚合物粒子被雙向拉伸，形成類似于片狀的分子結(jié)構(gòu)，平行交錯(cuò)排列，可有效阻止氣體滲透。但是，采用共混法提高聚酯的阻隔性能一般會(huì)影響樹脂的透明度，因此，共混法不適用于對(duì)透明度要求高的包裝材料。3.表面涂層改性　　表面涂層法是提高聚酯阻隔性的一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方法。美國PPG公司成功開發(fā)了用于聚酯瓶的氣體阻隔涂層技術(shù)，涂層由雙組分環(huán)氧－胺組成，具有優(yōu)良的韌性和耐濕性，且在回收利用時(shí)可除去。0.5L聚酯瓶的涂層厚度為4～19μm，對(duì)氧氣的阻隔性能將提高2～12倍，且不會(huì)影響聚酯瓶的透明度，還能提高瓶子的光澤度。此外，日本日精ASB機(jī)械株式會(huì)社開發(fā)的硬質(zhì)碳膜涂層（DIC）應(yīng)用技術(shù)，法國Sidel公司開發(fā)的Acticl內(nèi)表面無定形碳處理技術(shù)，瑞士Tetrap ak公司開發(fā)的Glaskin工藝和Sealica工藝及利樂公司開發(fā)的聚酯啤酒瓶內(nèi)表面涂覆20nm厚SiOx涂層的新技術(shù)，都可用于對(duì)氧氣敏感的食物的包裝，如蕃茄醬、果醬以及啤酒等。4.納米復(fù)合改性　　20世紀(jì)90年代以來，納米復(fù)合改性就已成為制備先進(jìn)包裝材料的主要途徑。如美國Eastman化學(xué)公司和Nanocor公司近年聯(lián)合開發(fā)的以聚酯為基材的納米復(fù)合包裝材料，大大改進(jìn)了材料的阻隔性和耐熱性等性能，更適用于飲料包裝。我國中科院化學(xué)所與燕山石化公司合作，進(jìn)行PET／MMT納米復(fù)合材料及其應(yīng)用的探索研究，已制出半透明啤酒瓶，阻隔性比普通聚酯瓶高出3～4倍，耐熱性也有所改善，應(yīng)用前景看好。二、高阻隔性聚酯薄膜開發(fā)實(shí)例　　氣體在聚酯薄膜中的滲透主要包括吸附、溶解和擴(kuò)散3個(gè)過程，要想提高聚酯薄膜的阻隔性能，也必須從這3個(gè)方面入手?！　∩綎|省聚酯包裝材料工程技術(shù)中心通過原位聚合的方式，成功地將一種無機(jī)粉體添加到聚酯樹脂中。在聚合過程中，該無機(jī)粉體形成一種具有納米級(jí)的層狀結(jié)構(gòu)，并在薄膜的拉伸過程中形成互相平行的取向。由于這種層狀結(jié)構(gòu)對(duì)氣體的透過率極低，氣體只能“繞道而行”，無形中增加了氣體在薄膜中的“擴(kuò)散行程”，從而提高了薄膜的阻隔性能。同時(shí)，由于無機(jī)粉體在聚酯樹脂中以納米尺寸分散，所以在一定的含量范圍內(nèi)不會(huì)影響薄膜制品的透明度?！　【埘サ暮铣晒に嚰瓤梢圆捎悯ソ粨Q法（DMT），也可以采用酯化法（PTA），關(guān)鍵在于無機(jī)粉體的有機(jī)化處理和原位聚合的工藝控制。下面以DMT法為例加以說明?！　∮捎跓o機(jī)粉體本身與聚酯基體的結(jié)合力不強(qiáng)，在拉伸過程中容易破膜，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定性。因此，有必要對(duì)無機(jī)粉體進(jìn)行有機(jī)化處理。用相應(yīng)的有機(jī)處理劑處理無機(jī)粉體，在其表面引入羧基，通過聚合使無機(jī)粉體與聚酯基體間以化學(xué)鍵結(jié)合，從而提高兩者的結(jié)合力?！　⒔?jīng)過有機(jī)化處理的無機(jī)粉體分散于適量的乙二醇中，在常溫下攪拌12小時(shí)，待用。將對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）與乙二醇（EG）按計(jì)量比例投入反應(yīng)釜中，在180～220℃下進(jìn)行酯交換，根據(jù)甲醇餾出量判斷反應(yīng)終點(diǎn)。酯交換結(jié)束后，物料導(dǎo)入縮聚釜，同時(shí)加入無機(jī)粉體的乙二醇分散液，在260～280℃、60Pa的條件下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，以電機(jī)功率作為出料分子量判斷依據(jù)，特性黏數(shù)控制在0.65以上。　　按照以上工藝制得的不同粉體含量的聚酯樹脂，經(jīng)過雙向拉伸制成聚酯薄膜，測試其氧氣透過量如表2所示。從表2中可以看出，無機(jī)粉體的加入對(duì)聚酯薄膜阻隔性的提高起到了一定的作用。目前，這種高阻隔聚酯薄膜已經(jīng)完成中試，若該產(chǎn)品批量生產(chǎn)成功，將填補(bǔ)國內(nèi)此類產(chǎn)品的空白，使國內(nèi)食品包裝的檔次提高到一個(gè)新的水平。（文／文白永平 曾科　孫文訓(xùn)）