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聚酯是熱塑性飽和聚酯的總稱(chēng)，它包括PET、PEN、PCT及其共聚物等。其中PET是開(kāi)發(fā)最早、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的聚酯。自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)商品化以來(lái)，由于廉價(jià)的原料以及所制的薄膜和容器具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如質(zhì)輕、透明、容易重新密封，因而其使用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，用量亦越來(lái)越大，成為塑料包裝中用量增長(zhǎng)最快的樹(shù)脂。目前世界上每年僅PET 瓶消費(fèi)樹(shù)脂就高達(dá)300萬(wàn)噸以上，大部分作為一次性包裝使用。近幾年來(lái)，隨著人們生活水平的不斷改善，和消費(fèi)水平的日益提高，對(duì)塑料包裝的高性能、多功能性及環(huán)境保護(hù)性的要求也越來(lái)越高。尤其是高阻隔性作為 PET 包裝材料的主要功能，日益受到人們的關(guān)注，并得到了迅速發(fā)展。本文就高阻隔性聚酯(PET、PEN)，特別是PET瓶的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展作了評(píng)介。 　　高阻隔性容器 　　所謂高阻隔性，通常是指包裝材料對(duì)氣體、液體等滲透物具有高的阻隔作用。諸如防止氧氣的侵入以避免食品氧化變質(zhì)；防止水或水蒸氣的滲透以避免商品受潮變霉；防止香氣、香味的逸出以避免食品品質(zhì)的降低／降級(jí)；防止二氧化碳的外逸以免飲品變味和變質(zhì)等。因此，高阻隔性PET 主要用于制作食品、飲料等包裝。 　　近幾年，對(duì)包裝用樹(shù)脂容器的要求越來(lái)越高，也越來(lái)越多樣化。比如，為了加熱殺菌在灌裝時(shí)必須采用耐熱容器；為了灌裝含二氧化碳飲品必須采用耐壓容器。此外還有其它多種多樣的性能要求，比如包裝容器的輕量化、薄壁化、小型化及多樣化，以及為保護(hù)灌裝物品性能品味而要求的各種高阻隔性能以及耐化學(xué)性等。 　　據(jù)報(bào)道，目前國(guó)外市場(chǎng)上的大多數(shù)PET啤酒瓶都是采用經(jīng)過(guò)改性的高阻隔性PET制作的。高阻隔性PET 包裝容器在飲料、啤酒、化妝品的包裝方面已得到一定的應(yīng)用。據(jù)國(guó)外資料報(bào)道，美國(guó)可口可樂(lè)公司在中南美洲已將高阻隔性聚酯包裝材料用于啤酒包裝以及500毫升可口可樂(lè)包裝。 　　高阻隔性聚酯技術(shù) 　　以PET為代表的聚酯由于綜合指數(shù)優(yōu)，在飲料包裝中得到廣泛應(yīng)用。 1995年世界PET瓶用樹(shù)脂消費(fèi)量超過(guò)250萬(wàn)噸，2002年消費(fèi)量為450萬(wàn)噸。由于PET樹(shù)脂性能穩(wěn)定，不與飲料發(fā)生反應(yīng)，瓶材溶出內(nèi)容物量極微，衛(wèi)生性好，安全可靠，不會(huì)給飲料帶來(lái)不良的味道，可回收利用，因而PET 瓶在飲料、烏龍茶、紅茶、礦泉水等包裝方面已得到廣泛應(yīng)用，在世界瓶裝飲料市場(chǎng)所占份額超過(guò)70％，在我國(guó)碳酸飲料市場(chǎng)所占份額已達(dá)57.4 ％。高阻隔性PET作為PET聚酯一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，巨大的發(fā)展?jié)摿Υ偈挂恍┐蠊踞槍?duì)純PET阻隔性差的問(wèn)題，分別從原料、設(shè)備、加工工藝和PET 改性等幾方面對(duì)高阻隔性PET進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，旨在取代啤酒、奶制品和果汁等領(lǐng)域的玻璃瓶和金屬罐包裝。 　　共聚改性 　　為提高PET的阻隔性能，通常采用二醇類(lèi)、二羧酸類(lèi)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(kāi)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的，屬非晶型聚合物。當(dāng)其與20％的PET共混時(shí)，共混物可在與PET相同的條件下成型加工，氣體阻隔性能優(yōu)于PET。產(chǎn)品主要用于小型塑料容器市場(chǎng)。美國(guó)Amoco公司開(kāi)始生產(chǎn)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通過(guò)的氧，而且可以消除生產(chǎn)中封存在容器頂部的氧。 　　共混改性 　　在PET中加入其它物質(zhì)(如LCP、MAX6、PEN、納米／無(wú)機(jī)／粒子等) 對(duì)PET進(jìn)行共混改性，現(xiàn)已有改性PET進(jìn)入市場(chǎng)銷(xiāo)售階段。用這種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(xiàn)性，還可進(jìn)行高溫清洗，且可在高溫下灌裝飲料。此外符合環(huán)境保護(hù)，可以重復(fù)使用，是未來(lái)取代玻璃啤酒瓶的理想高分子材料。國(guó)外正在研究通過(guò)PET和液晶聚合物(LCP)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)共混制得更薄、更好的阻隔性包裝容器。L CP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(lèi)似于片狀的結(jié)構(gòu)，片狀結(jié)構(gòu)平行錯(cuò)開(kāi)排列，對(duì)氣體滲透有類(lèi)似于迷宮的效果，可有效地阻止氣體的滲透。此外，PET／LCP多相結(jié)構(gòu)呈不透明霧狀，也是對(duì)光敏感的奶制品的理想保護(hù)包裝。 　　多層復(fù)合改性 　　為提高聚酯PET的阻氣性能，國(guó)外市場(chǎng)上的大多數(shù)塑料啤酒瓶是PET經(jīng)過(guò)表面涂層法或多層復(fù)合法制得的。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(中間有粘接劑層)，PET ／MXD6尼龍系五層瓶等。最近美國(guó)Superex聚合物公司把LCP作為PET的層合阻隔材料，用于制作啤酒瓶，效果比涂復(fù)EVOH和PVDC涂層的PET瓶好，還可制作食品盤(pán)子作為微波加工食品包裝。法國(guó)P echiney公司最近也研制出一種多層塑料啤酒瓶，這種塑料瓶由三層塑料復(fù)合組成，其中兩層是 PET，另外一層是乙烯和乙烯基的共聚物，儲(chǔ)存啤酒的時(shí)間為12周。瑞士 Altoplast-Claropack公司以改性尼龍層為阻隔層的五層PET瓶已上市。此外，美國(guó)Plasti-pak包裝公司和加拿大的Husky注塑設(shè)備公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)一種用于生產(chǎn)PET阻隔性瓶子多層瓶坯的新方法，氣體阻隔層是通過(guò)共擠出-吹塑和最終型坯分開(kāi)方法制得。 　　表面涂層改性 　　為了提高PET的阻氣性能，表面涂層法也是經(jīng)常使用的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。國(guó)外市場(chǎng)上的大多數(shù)塑料啤酒瓶是 PET經(jīng)過(guò)表面涂層法處理的產(chǎn)品。美國(guó)PPG公司成功開(kāi)發(fā)了用于PET瓶的氣體阻隔涂層技術(shù)，該涂層在廢瓶回收利用時(shí)可除去。涂層由雙組份的環(huán)氧-胺組成，該熱固型涂層具有韌性和耐濕性。0.5L的PET瓶涂層厚度為4～19微米，對(duì)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瓶的光澤度。此外，日本日精ASB機(jī)械株式會(huì)社開(kāi)發(fā)出硬質(zhì)碳膜涂層(DIC)的應(yīng)用技術(shù)，法國(guó)Sidel公司開(kāi)發(fā)了Acticl內(nèi)表面無(wú)定形碳處理技術(shù)，瑞土Tetrap ak公司的Glaskin工藝和Sealica工藝，利樂(lè)公司開(kāi)發(fā)出在PET啤酒瓶 內(nèi)表面涂復(fù)20納米的SiOx涂層新技術(shù)。目標(biāo)都是針對(duì)氧敏感性食物包裝市場(chǎng)諸如蕃茄醬、果醬以及啤酒瓶等。 　　納米復(fù)合改性 　　90年代，納米復(fù)合改性已成為制備先進(jìn)包裝材料的主要途徑。例如近兩年美國(guó)Eastman化學(xué)公司和N anocor納米公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了以PET為基材的納米復(fù)合包裝材料，大大改進(jìn)了阻隔性和耐熱性等性能，主要用于飲料包裝。我國(guó)中科院化學(xué)所與燕山石化公司合作，進(jìn)行PET／MT納米復(fù)合材料(蒙脫土)及其應(yīng)用的探索研究，已制出半透明的啤酒瓶樣品，據(jù)說(shuō)阻隔性比PET瓶高3～4倍，耐熱性也有所改善，應(yīng)用前景看好。 　　高阻隔性容器的應(yīng)用 　　據(jù)報(bào)道，美國(guó)、歐洲、日本和澳大利亞一些知名啤酒廠商，已經(jīng)開(kāi)始擴(kuò)大塑料啤酒瓶的使用。1998年11 月，美國(guó)啤酒廠家米勒公司推出聚酯( PET／PA復(fù)合)啤酒瓶在美國(guó)6大區(qū)試銷(xiāo)，日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求促使其擴(kuò)大到全國(guó)市場(chǎng)和其它領(lǐng)域。1998年底，法國(guó)大龍公司亦推陳出新，采用3層 PET／EVOH復(fù)合啤酒瓶灌裝啤酒上市。日本三菱商社塑料公司、日精I(xiàn)SB機(jī)械公司和尤泰克公司宣布，針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)上啤酒瓶和啤酒罐生產(chǎn)供不應(yīng)求的現(xiàn)狀，將在中國(guó)推出聚酯啤酒瓶，實(shí)現(xiàn)塑料啤酒瓶的實(shí)用化。 　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，歐洲PET包裝市場(chǎng)中啤酒包裝的占有率已由1997年的 0.4％提高到2002年的1.7 ％。有人預(yù)計(jì)，到2005年全球用于生產(chǎn)塑料啤酒瓶的PET將達(dá)到100萬(wàn)噸以上，北美洲將成為世界最大的市場(chǎng)，可達(dá)25萬(wàn)噸以上。亞太地區(qū)次之，可達(dá)23.5萬(wàn)噸。到2007年，歐洲啤酒包裝用PET 將達(dá)到84.1萬(wàn)噸(占市場(chǎng)份額為3.7％)。用于包裝果汁、茶類(lèi)和運(yùn)動(dòng)飲料的高阻隔PET瓶已從1996年的28億只增加到2000年的8 4億只。2000年高阻隔PET瓶占了50％的飲料包裝市場(chǎng)份額。由此可見(jiàn)包裝用PET樹(shù)脂增長(zhǎng)速度之一斑。 　　此外，由于PEN與PET的區(qū)別僅在于聚合物分子鏈上具有剛性的萘環(huán)，而不是苯環(huán)，但卻表現(xiàn)出了優(yōu)良的氣體阻透性、耐化學(xué)藥品性、耐熱性( Tg＝112～123℃)、以及紫外線(xiàn)遮透能力強(qiáng)(遮斷波長(zhǎng)383nm以下的紫外線(xiàn))、氣體吸附性低等。通過(guò)酯交換反應(yīng)使PEN與PET共混后制作的碳酸飲料瓶和啤酒瓶以及日本為此專(zhuān)門(mén)制作的 PET／PEN共混物擠出機(jī)和吹瓶機(jī)都已面市。如美國(guó)和西歐啤酒商用PET／PEN共混物制造的啤酒瓶已在美國(guó)洛 杉磯、邁阿密等7座城市銷(xiāo)售，每年有高達(dá)3億瓶的銷(xiāo)量，市場(chǎng)前景十分良好。 　　隨著世界聚酯改性技術(shù)的發(fā)展，目前我國(guó)包裝用聚酯樹(shù)脂的產(chǎn)量日新月異，其包裝消費(fèi)量迅速增長(zhǎng)。有關(guān)專(zhuān)家預(yù)計(jì)，到2005年我國(guó)聚酯樹(shù)脂生產(chǎn)能力將達(dá)到68萬(wàn)噸。但與國(guó)外先進(jìn)水平相比，生產(chǎn)規(guī)模較小，技術(shù)水平亦低，在品種和檔次等方方面面都有很大的差距。特別是可口可樂(lè)、百事可樂(lè)等碳酸飲料的聚酯瓶原料主要依賴(lài)于進(jìn)口，市場(chǎng)需求量亦大。到目前為止，耐熱、防滲透、耐輻射的高阻隔性PET切片在國(guó)內(nèi)仍是空白。國(guó)內(nèi)廠家大都把耐壓、耐熱、防滲透、耐輻射等技術(shù)含量高的聚酯切片作為今后主要研究和發(fā)展的方向。 　　在我國(guó)PET阻隔包裝技術(shù)中，多層共擠復(fù)合技術(shù)仍占主流，其次是采用共混技術(shù)和表面處理技術(shù)提高PET 的阻隔性。這幾種技術(shù)不但對(duì)塑料加工機(jī)械的要求高，設(shè)備投資大，工藝控制復(fù)雜，相應(yīng)生產(chǎn)成本高，而且一次使用后由于復(fù)合成分造成的回收再使用的困難，導(dǎo)致PET阻隔性包裝存在突出的環(huán)保問(wèn)題，因而在我國(guó)普遍推廣受到一定的限制。為此開(kāi)發(fā)一種在現(xiàn)有塑料加工機(jī)械不改造或稍加改造就能生產(chǎn)制品的高阻隔性PET材料，其不需再與其它阻隔材料協(xié)同組合即擁有耐熱性、高阻隔性，具有廣闊的市場(chǎng)前景。 　　據(jù)專(zhuān)家分析，最近幾年內(nèi)改性PET瓶可能在我國(guó)大量出現(xiàn)。目前制約高阻隔性PET瓶發(fā)展與應(yīng)用的主要因素是原料成本高。相信隨著高阻隔材料生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，以及工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，高阻隔性PET的生產(chǎn)成本將會(huì)大幅度降低，應(yīng)用范圍也會(huì)越來(lái)越廣。另一方面，高阻隔性PET的開(kāi)發(fā)符合21世紀(jì)塑料包裝要求的高效、節(jié)能、環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)，具備透明性、耐磨性、保鮮性、抗老化性、可回收利用等綜合優(yōu)勢(shì)。根據(jù)飲料市場(chǎng)上啤酒瓶開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景，以及目前市場(chǎng)上的消費(fèi)增長(zhǎng)勢(shì)頭分析，采用高強(qiáng)度、高阻隔性PET塑料瓶取代玻璃瓶已為期不遠(yuǎn)。 　　隨著聚酯改性技術(shù)的不斷發(fā)展，聚酯的性能如耐沖擊強(qiáng)度和阻隔效果日益提高。聚酯瓶取代玻璃瓶包裝啤酒這一巨大市場(chǎng)，將使高阻隔性PET 的使用和需求有突破性進(jìn)展。預(yù)計(jì)今后10年內(nèi)，其年增長(zhǎng)率將達(dá)到20％左右。有專(zhuān)家指出，為滿(mǎn)足改進(jìn)PET瓶氣體阻隔性的要求，正在進(jìn)行的大量研發(fā)工作，將為PET食品和飲料包裝新的發(fā)展做作出貢獻(xiàn)。 　　隨著世界高阻隔性聚酯新材料的開(kāi)發(fā)、加工工藝的進(jìn)步和人們消費(fèi)水平的提高，高阻隔性PET作為食品、化妝品、白酒、葡萄酒和啤酒包裝用材料和可重復(fù)使用的包裝材料將得到快速發(fā)展。 　　開(kāi)發(fā)高阻隔性PET符合世界聚酯包裝材料向高效、節(jié)能、環(huán)保和生態(tài)方向發(fā)展的趨勢(shì)，市場(chǎng)前景十分良好。我國(guó)PET功能性包裝材料的開(kāi)發(fā)也必將迅速發(fā)展。