[发明专利]一种氧气阻隔型PET瓶的制备方法及其产品

说明书

本发明提供一种氧气阻隔型PET瓶的制备方法及其产品，方法如下：将水分散且醇置换后的片状氧化铝加入醇混合液中，在水浴中加热回流反应，获得表面改性的片状氧化铝‑醇混合悬浊液；将对苯二甲酸、片状氧化铝‑醇混合液、乙二醇锑在氮气保护下搅拌均匀后进行反应；反应结束后开启真空泵排出乙二醇；当产物分子量增大到目标值后，用氮气将反应釜内的物料压出，冷却切粒得到片状氧化铝/PET改性母粒；将纯PET树脂粒料与片状氧化铝/PET改性母粒混合形成共混料，注塑成瓶胚，再吹塑获得片状氧化铝/PET瓶制品。本发明生产的产品具有稳定的力学性能、高效的氧阻隔性能，能够消除填料向食物迁移的隐患；并且组分单一，无需分离即可回收，回收成本低且符合环保要求。

【技术领域】

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种氧气阻隔型PET瓶的制备方法。

【背景技术】

相较于传统的铝制易拉罐或玻璃瓶，聚酯(PET)瓶因具有良好的综合性能和较高的性价比而被用于制造各种液态食品的包装容器，但它同时也存在气体阻隔性(特别是氧气阻隔性)较差的不足。目前，果汁酱汁、酒类、巧克力乳等饮品包装材料的树脂化已成为普遍趋势。然而这些饮料多为氧气敏感型饮料，即使微量的氧气渗入包装容器也会使饮品的口感和香味发生变化，这对食品包装用PET瓶的气体阻隔性能，特别是氧阻隔性能提出了更高的要求。

目前可提高聚酯瓶的氧气阻隔性能的方法主要有以下几种：

(1)多层共挤。例如将EVOH、MXD6阻隔尼龙等具有良好氧气阻隔性能的树脂与PET共挤出制成多层复合材料，以此为原料加工成具有高氧气阻隔性的聚酯瓶(例如专利号为CN200910025872，CN201110231717的中国专利等)。该方法对氧阻隔性的提升效果较明显，但存在原料成本高、受环境湿度影响大等问题，特别是多层复合材料中含不同种类聚合物及胶黏剂，导致包装瓶难以回收再利用。

(2)镀膜与涂布。例如利用蒸镀的方法在PET等树脂基材上镀一层SiO_x和Al₂O₃薄膜，或以涂布的方法在基材上涂一层PVDC、PVA等聚合物乳液或溶液并形成聚合物薄膜，以此提高树脂基材的氧阻隔性能(例如专利号为CN201710147674.8，CN201810127053.8，CN201080016078.2的中国专利等)。这其中，涂布法实现工艺较复杂且同样存在难回收利用的环保问题；而蒸镀法效果较好但设备投入大，产品价格高昂。

(3)无机填料改性。由于微米级填料即使紧密排列间隙也较大，阻隔效果差，因此目前多以纳米填料改性为主。例如以纳米银、纳米SiO₂、纳米TiO₂、蒙脱土等为填料与PET树脂共混，通过改变树脂基质的结晶结构或在树脂中形成无机阻隔层的方式降低氧气透过率。该方法无需改变现有的PET瓶成型加工工艺和设备，改性工艺简单，原料成本低廉。此外，PET与无机填料组成的复合材料也符合回收再利用的要求。然而该方法在实际操作中也存在一些不足：

首先，常规填料难以兼顾阻隔性和力学性能。为了达到较好的阻隔效果一般要求填料在树脂中形成致密的无机阻隔层，常规的纳米填料多为球形，通常需添加高比例的纳米填料方可形成连续阻隔层，但这会对PET树脂瓶的力学性能产生不利影响。以蒙脱土为代表的某些天然无机矿物具有纳米层状结构，理论上添加量较小时亦可形成无机阻隔层；但实际上蒙脱土是多层叠片结构且层间因含有大量无机离子而紧密结合，需经历插层剥离、纯化分级和有机改性后方能在PET树脂中均匀分散；此外由于材质蒙脱土单片层刚性很低，要做到逐层插层分散和定向规整排列极为困难，这都导致其在实际应用中阻隔效果变差。

其次，无机纳米粉体表面改性难度较大，在PET树脂中极易团聚并在两相界面处形成缺陷，显著降低PET瓶的气体阻隔能力。