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聚脂包装业的生力军上

发布时间:2021年07月23日    点击:[7]人次

聚脂——包装业的生力军(上)

聚酯(Polyestrer)是以PET为代表的热塑性饱和聚酯的总称,包括PBT、PEN、PCT及其共聚物。其中,PET是开发最早、产量最大、应用最广的聚酯产品。在包装领域,聚酯尤以包装容器的发展最引人注目,现在已有20%以上的PET用于包装材料,且呈逐年上升的趋势。包装业已成为PET的第二大用户,仅次于合成纤维。

一、 PET的性能及改造

1 PET的性能优势及欠缺

由于PET可以方便地通过快速冷却的方法得到基本处于非晶态、高透明、易拉伸的PET制品,所以作为包装材料时,PET既可制成双向拉伸包装膜,又可由非晶态瓶坯得到高强度、高透明的拉伸吹塑瓶,还可以直接挤出或吹塑成非拉伸中空容器。PET薄膜具有透明、耐油、保香、卫生可靠和使用温度范围广等性能(高温蒸煮和冷冻包装均可),但热封闭性差,必须与其他薄膜(热封层)复合使用,且价格较通用塑料薄膜高,限制了PET薄膜在包装上的应用。PET中空容器尤其是拉伸吹塑瓶,充分发挥了PET的性能,对内容物有良好的展示效果,且成本较低。因此,PET作包装材料时基本上都是采用拉伸吹塑成型的,其中应用最多的是几十毫升到2升的小型瓶,也有容量为30升的大型瓶。

2PET的性能改造

PET瓶以其优越的性能、较为低廉的成本及对环境保护的适应性,在和其他包装材料(玻璃、马口铁、PE、PVC等)瓶类的竞争中得到迅速发展,但其耐热性、阻气性欠佳,局限了其在热灌装和要求气密性高的场合应用,并引起人们高度重视。在提高和改进其性能的过程中,聚酯包装获得了新的发展。

一是改进耐热性。普通PET瓶不能用于果汁、茶等需热灌装的物品包装,目前通过研究已开发了三类实用的耐热聚酯瓶:热定型瓶,可达到85℃灌装的要求;PET/PEN合金瓶,PEN耐热性高,在普通注拉吹设备上可制得符合80℃以上热灌装要求的瓶子,倘若再经热定型处理,热灌装温度可达90℃以上;与耐热性聚芳酯等制成多层复合瓶,以提高耐热性。

二是提高阻气性。尽管PET的气体阻隔性远高于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料,但对于啤酒、白酒、香水等保鲜、保味要求较苛刻的产品仍然不能满足要求。提高阻气性的方法主要有三种。(1)多层复合,以PET为主,加入PVDC、EVOH、MXD6、PEN等其他气密性好的材料做成3层或5层瓶。(2)采用特殊处理方法,如在PET瓶内或外层涂布环氧阻隔层,或进行等离子体处理(ACTIS技术)。(3)用其他阻隔性树脂成型,以PEN或PEN与PET的共聚或共混物为原料,既提高了瓶子的阻气性,又提高了瓶子的耐热性,可满足啤酒保存3~6个月的要求,还可以碱洗消毒,重复使用,从而降低成本。因为前两种方法有透明性差、回收处理困难、工艺复杂、设备要求特殊等问题,而且虽然气密性提高了,但耐热性较差,只能适应无菌灌装的场合。我国啤酒行业大都采用灌装后巴氏消毒的技术,所以采用PEN或PET的共聚、共混物为原料,通过现行PET瓶吹制设备和工艺进行成型,是适合我国国情的啤酒塑料包装发展方向,值得引起有关部门和企业的重视。

二、 聚酯包装开发历史

1947年发明、1922年开始研究、1941年完成的聚酯(PET)树脂,是现代包装工业研究长、应用广泛、家族(泛指聚酯)成员多的、前景光明的包装材料和包装材料和包装制品。

1847年瑞典化学家本泽路斯(Benzelius)化学合成第一个聚酯(PET)树脂后却无人问津。1922年美国杜邦公司化学家以卡洛瑟斯(W.Carethers)进行高分子研究,1926年发明了尼龙,却没有完成PET的最后研究。1941年英国化学家温菲尔德(Whinfield)和迪克生(Dickson)在卡洛瑟斯的基础上终于用对苯二甲酸和乙二醇缩聚制成聚对苯二甲酸乙二(醇)酯树脂。

热塑性聚酯树脂(泛指)是由芳香族二羧酸与脂芳族二元醇组成的聚合物。PET为最早发现者,因其性能优异,作为主要包装薄膜得到快速发展,当时因其成型性差,60年代加工性优异的PBT(聚对苯二甲酸二甲酸)得到广泛的应用;与此同时,综合性能优异的PEN已得到一定应用,但因其价格高受到遏制。随后PBN、PTT聚酯树脂也相继问世。

1987年PET树脂开始实现商品化,成为塑料的支柱之一迅速发展,近二年PET发展最快,PET薄膜次之,PET纤维萎缩。最近世界PET发展速度趋缓,价格回落,预行2000年后全球PET需求增长率降至4%左右。

1995年7月,美国Amoco公司首先实现PEN原材料NDC(萘二甲酸二甲酯)的商品化生产,导致PEN价格大幅下降,成为PET最强烈的竞争对手。PEN树脂与PET相似,仅以萘环取代了PET的苯环,因而所有各方面的性能都优于PET。特别是在耐热性、耐化学性、耐辐射、阻气性、抗紫外线诸方面还优于PET等等。由于PEN(聚苯二甲酸乙(醇)酯)的诸多优秀性能,除了向PET的包装领域进军外,还可以用作热灌装容器、压力容器(啤酒瓶)以及其它化工领域,被誉为世界包坛的“明星”、“新聚酯”。

1997年6月,英国Shell公司正式发布PTT(聚对苯二甲酸丙二(醇)酯)上市。由于开发了丙二醇生产新工艺,PTT价格与PET相当,且PTT同时具有PET的高性能和PBT的优良成型加工性,因而用途日广。

此外,聚酯树脂尚有PBS(聚丁二酸丁二(醇)脂)、PBSA(聚已二酸丁二(醇)酯)、PES(聚丁二酸乙二(醇)酯)等生物降解塑料,更是绿色包装的新品。

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