[发明专利]一种吸氧剂及含有该吸氧剂的单层瓶吸氧聚酯材料

说明书

技术领域

本发明属于聚酯包装技术领域中单层瓶使用的高效吸氧剂及其制备方法、含有该吸氧剂的单层瓶高效吸氧聚酯材料。

技术背景

对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是热塑性线型饱和聚酯的代表，主要用于包装领域，PET容器具有透明、保香、卫生可靠而在食品包装领域得到了广泛的使用。啤酒、果汁等饮料对氧非常敏感食品，而不可避免的会有少部分氧气渗透过瓶体进入瓶中，因而用普通PET包装的保质期很短。通过特殊的包装材料来限制对氧敏感食品接触氧气来保证质量和延长货架时间。

国际上主流的方法是采用多层复合材料进行包装，多层包装含有优异的被动阻隔性能和主动的吸氧性能。Cochran等（US5639815）所设计的多层包装材料，其芯层包含可氧化聚合物和催化剂，或者可氧化聚合物和催化剂的混合物。所包含可氧化聚合物是聚酰胺类如MXD-6尼龙。Collette等（US5077111）设计了一种由五层材料构成的多层复合材料，其中内外层和中心层都是由PET制得，而它们间的夹心层由PET和MXD-6混合物以及催化剂组成，聚合物MXD-6被应用在核心层中，并密封在PET夹层中。Stephen等（US2008241521）公开了多层包装材料，其中芯层是由PVOH组成。但是容器多层复合材料存在许多不足。第一，由于核心材料与其他两侧的材料性质不同，容器回收再利用不容易，回收这些容器需要将其核心层物质从其两侧分离出来并清除干净，才能送入现有的回收循环系统，而回收不完全核心物质被带入回收系统将会污染整个回收循环系统；第二，生产多层复合材料的设备非常昂贵。原因在于要保持核心材料层均匀的覆盖到瓶子的每一个角落，这样才能保证其阻隔效果，任何不均匀之处都会为氧气的渗透留下通道；第三，多层复合材料瓶由多种性质不一的材料组成，材料的接触面非常松散，容易在使用时发生脱层造成瓶壁破碎。

因此，急需开发单层的瓶体包装饮料，目前具有吸氧的物质包括无机和有机两大类，铁粉、硼氢化钠、氢化钠、亚硫酸盐是无机类的主要代表；不饱和醛、酸、醇，聚烯烃，抗坏血酸，酶，酵母是有机类的主要代表。Rule等（WO2008090354）中设计的硼氢化钠、氢化钠，在催化剂存在下和渗透进来的氧气发生化学反应，通过吸收氧气来减少氧气对瓶内饮料的影响。Robert等（US5075362）提到使用抗坏血酸作吸氧剂，利用抗坏血酸催化氧化达到吸收氧气的效果。James等(WO03035486)设计了聚烯烃作为吸氧剂；Jason等（US2008161465）公开了采用聚烯烃作为吸氧剂的方法。

目前的单层瓶的吸氧材料存在着些问题。第一，氢化物、硼氢化物、抗坏血酸的催化吸氧的效果不稳定，不能长期有效的保护饮料的品质；第二，聚烯烃的极性较小，在对苯二甲酸乙二醇酯中溶解度小，相容性差，不容易均匀分布，从而影响到吸氧效果；因此，需要开发长期稳定、相容性好的吸氧剂，本发明的主要涉及我们在该领域研究所取得的最新进展，开发的高性能吸氧剂。

发明内容

本发明针对研究现状和存在问题，开发了能有效提高相容性，提高吸氧效果的新型吸氧材料，从本质上改变了有机吸氧剂在聚酯材料中相容性差的问题。

本发明采用1,3-二乙烯基-4,6-苯二甲酸作为吸氧剂，该吸氧添加剂的结构式如下所示：

向1,3-二乙烯基苯中加入液溴、催化剂，发生溴代反应，接下来经过氰化、水解，可得到1,3-二乙烯基-4,6-苯二甲酸，反应温度全程在60-70℃。在反应条件上要温和，防止烯键被氧化断裂，因此选择反应温度全程在60-70℃。

一种单层瓶吸氧聚酯材料，含有吸氧剂1,3-二乙烯基-4,6-苯二甲酸和具有端羟基的聚酯。

该单层瓶吸氧聚酯材料，还含有过渡金属离子催化剂Co²⁺,Mn²⁺,Ni²⁺,Al³⁺,Fe²⁺,Cu²⁺,Ru³⁺,Sb³⁺。优选Co²⁺，且Co²⁺含量20-200ppm。

本发明将1,3-二乙烯基-4,6-苯二甲酸和对苯二甲酸、乙二醇在反应釜中共同反应，经过酯化、缩聚阶段，得到具有吸氧功能的聚酯材料，然后出料，拉丝冷却、干燥、切粒，即得到吸氧母粒。