[发明专利]具有提高的气体阻挡性能的聚酯组合物，用其制造的制品和方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚酯和聚酯制品。特别地，本发明涉及在诸如包装饮料之类的应用中使用的聚酯，其中期望提高的气体阻挡或氧清除性能。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二酯及其共聚酯(下文统称为“PET”)广泛用于制造碳酸软饮料、果汁、水和类似物的容器，这是因为它们具有透明度、机械和气体阻挡性能的优良结合。尽管它们具有这些理想的特征，但PET对氧气和二氧化碳的气体阻挡性能不足限制了PET应用于较小尺寸的包装，以及包装氧敏产品，例如食品、啤酒、果汁和茶产品。在包装工业中存在广泛明确的需求以期进一步改进PET的气体阻挡性能。

PET对二氧化碳相对高的渗透率限制了使用较小的PET容器包装碳酸软饮料。在室温下，二氧化碳通过PET容器的渗透速率范围为3-14cc/天或每周1.5-2％的损失速度，这取决于容器的尺寸。较小的容器具有较大的表面与体积比，从而导致较高的相对损失速率。为此，PET容器目前仅仅用作较大的容器包装碳酸软饮料，而金属罐和玻璃容器是较小的碳酸软饮料容器的选择。

已经或者正在研发许多技术，以提高PET对小的气体分子的阻挡。例如，研发了提高PET容器的气体阻挡性的外部或内部涂层。该涂布层通常是非常高的阻挡层，它或者是无机或者是有机的，且减慢气体的扩散。然而，实施这一技术要求涂布设备，所述涂布设备通常不在制造包装饮料中使用。因此要求显著的资金投资，增加的能量使用量，和增加的地面空间。在已经拥挤的许多饮料包装车间中，额外的空间不是选择的方案。

还研发了在两层或更多层PET层之间夹有高的阻挡层的多层容器。实施这一技术也要求显著的资金投资，且容器层的脱层影响容器的外观、阻挡性和机械性能。

具有固有的阻挡性能的PET或聚合物用阻挡添加剂是优选的解决方案。这种解决方案中的任何一种均不要求额外的资金投资，因此不具有其它技术固有的局限性。也可在注塑工艺过程中添加阻挡添加剂，这将提供更大的灵活性以供下游操作。

L.M.Robeson和J.A.Faucher在J.Polymer Science，Part B7，35-40(1969)中公开了一些添加剂可掺入到聚合物内，通过抗塑化机理来增加其模量和气体阻挡性能。这一制品公开了利用添加剂和聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯醚和聚环氧乙烷。

在WO01/12521中，Plotzker等人提出了使用选自4-羟基苯甲酸酯和相关分子中的添加剂增加PET的气体阻挡性能。这一公布的专利申请公开了下述结构的阻挡添加剂：

HO-Ar-COOR、HO-Ar-COOR1COO-AR-OH、HO-AR-CONHR、HO-AR-CO-NHR3-COO-AR-OH、HO-AR-CONHR2NHCO-AR-OH

在前述结构中，AR选自取代或未取代的亚苯基或亚萘基。R1、R2和R3选自C1-C6烷基、苯基和萘基。

本领域中公开的前述添加剂提供PET阻挡性的仅仅适度改进，对于最好的实例来说，在采用5wt％负载水平的情况下，对氧气的阻挡小2.1倍(X)。然而，在这一负载水平下，PET经历显著的降解和特性粘数(IV)的显著下降。尽管降低添加剂的含量将减少PET的降解，但它还会如此大地减少阻挡改进因子，以致于在包装碳酸软饮料或氧敏食品中使用这些添加剂时不存在实际的益处。此外，不可能在吹塑容器，例如饮料容器中使用具有显著较低IV的PET。而且，较低IV的PET使得容器具有差的机械性能，例如蠕变和坠落冲击等。再进一步地，由较低IV的PET制造的PET容器具有差的耐应力龟裂性，这在容器应用中是非所需的。