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高阻隔性聚酯薄膜研制与开发供暖设备调光器胶管接头短裙淬火Frc

发布时间:2023-12-18 18:11:37 阅读: 来源:摇椅厂家

高阻隔性聚酯薄膜研制与开发

自英国帝国化学公司(I.C.I)和美国杜邦公司(DuPont)于1948年研制出聚酯薄膜,并于1953年实现了双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的工业化生产以来,双向拉伸聚酯薄膜以其优良的物理、化学性能,如高透明度、高强度以及较好的尺寸稳定性,在电子、电器、磁记录、包装、装潢、印刷制版和感光材料等领域均有广泛应用。 随着我国塑料包装制品业的迅猛发展,商家对产品外包装档次的要求日益提高,BOPET薄可实现监测、操作膜在国内得到了广泛的应用,生产能力和消耗量逐年上升。2002~2005年间,我国BOPET薄膜的生产能力如表1所示。

从表1可以看出,我国BOPET薄膜的发展速度相当快,预计到2005年底,我国BOPET薄膜的产能将突破56万吨,超过国内市场的消费能力,有可能形成供大于求的市场格局。为了在有限的市场空间中占有更大的份额,各薄膜生产厂家在提高常规聚酯薄膜质量的基础上,纷纷致力于开发一些具有更高科技含量、更高附加值的功能性聚酯薄膜,如亚光膜、防伪膜、热封膜、高阻隔薄膜等,其中,高阻隔聚酯薄膜以其低成本、高性能深受广大食品包装用户的青睐。在此,笔者就国内高阻隔聚酯薄膜的应用及研究开发情况作一简单介绍。

提高聚酯材料阻隔性的途径

在食品包装领域,要求外包装材料必须对氧气、二氧化碳和水具有较高的阻隔性能,以延长食品的保质沧州期。目前食品包装领域广泛采用的普通聚酯薄膜对气体的阻隔性不是很理想,为此,许多软包装生产企业采用阻隔性能优良的薄膜(尼龙、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯等)与聚酯薄膜进行复合,如目前市场上常见的三层、五层甚至七层等多层复合膜。虽然通过复合方式能够达到提高包装阻隔性的目的,但是无形中会增加食品生产厂家的包装成本,而且也不符合国家对于环保包装的要求。因此,食品生产厂家迫切需要一种既能满足食品包装对阻隔性的要求,又不会增加包装成本的经济、实用的高阻隔性包装材料。

BOPET薄膜是一种具有较强综合优势的包装材料,如何进一步提高其本身的阻隔性能,更好地满足用户的需求,是众多薄膜生产厂家普遍关注的问题。目前,提高聚酯薄膜阻隔性能的方法主要有共聚改性、共混改性、表面涂层改性以及纳米复合改性等几种。

1.共聚改性

为了提高聚酯薄膜的阻隔性能,通常采用二醇类、二羧酸类或NDC(2,6-萘二甲酸二甲酯)等作为共聚载体,对聚酯进行共聚改性。最近,日本三井石油化学公司开发的共聚酯B010就是由对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇和一种特殊的二醇聚合而成,属于非晶型聚合物。当其与20%的聚酯共混时,共混物可在与聚酯相同的条件下成型加工,且其气体阻隔性能优于聚酯。美国Amoco公司已推出一种含有稳定氧键的透明共聚聚酯Amosorb3000,用该共聚聚酯制作的啤酒瓶不仅能阻隔从容器壁透过的氧气,而且可以消除生产中封存在容器上部的氧气。

2.共混改性

在聚酯中加入其他物质(如LCP、MAX6、PEN、纳米/无机粒子等) 对聚酯进行共混改性,目前已有改性聚酯进入市场销n。用共混改性弹簧改变实验机扭矩示值检定的详细操作为:丈量下限为检定起始点后的聚酯制成的薄膜制品,不但气体阻隔性能明显改善,且耐热和抗紫外线性能也有所提高。此外,国外正在研究通过聚酯和液晶聚合物(LCP)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)共混制造更薄、阻隔性更好的包装容器。液晶聚合物有极好的阻隔性,在聚酯和液晶聚合物的共混物中,液晶聚合物粒子被双向拉伸,形成类似于片状的分子结构,平行交错排列,可有效阻止气体渗透。但是,采用共混法提高聚酯的阻隔性能一般会影响树脂的透明度,因此,共混法不适用于对透明度要求高的包装材料。

3.表面涂层改性

表面涂层法是提高聚酯阻隔性的一种经济、实用的方法。美国PPG公司成功开发了用于聚酯瓶的气体阻隔涂层技术,涂层由双组分环氧-胺组成,具有优良的韧性和耐湿性,且在回收利用时可除去。0.5L聚酯瓶的涂层厚度为4~19μm,对氧气的阻隔性能将提高2~12倍,且不会影响聚酯瓶的透明度,还能提高瓶子的光泽度。此外,日本短裙日精ASB机械株式会社开发的硬质碳膜涂层(DIC)应用技术,法国Sidel公司开发的Acticl内表面无定形碳处理技术,瑞士Tetrap ak公司开发的Glaskin工艺和Sealica工艺及利乐公司开发的聚酯啤酒瓶内表面涂覆20nm厚SiOx涂层的新技术,都可用于对氧气敏感的食物的包装,如蕃茄酱、果酱以及啤酒等。

4.纳米复合改性

20世纪90年代以来,纳米复合改性就已成为制备先进包装材料的主要途径。如美国Eastman化学公司和Nanocor公司近年联合开发的以聚酯为基材的纳米复合包装材料,大大改进了材料的阻隔性和耐热性等性能,更适用于饮料包装。我国中科院化学所与燕山石化公司合作,进行PET/MMT纳米复合材料及其应用的探索研究,已制出半透明啤酒瓶,阻隔性比普通聚酯瓶高出3~4倍,耐热性也有所改善,应用前景看好。

高阻隔性聚酯薄膜开发实例

气体在聚酯薄膜中的渗透主要包括吸附、溶解和扩散3个过程,要想提高聚酯薄膜的阻隔性能,也必须从这3个方面入手。

山东省聚酯包装材料工程技术中中国耐火材料行业协会常务副会长、高级工程师徐殿利介绍说心通过原位聚合的方式,成功地将一种无机粉体添加到聚酯树脂中。在聚合过程中,该无机粉体形成一种具有纳米级的层状结构,并在薄膜的拉伸过程中形成互相平行的取向。由于这种层状结构对气体的透过率极低,气体只能“绕道而行”,无形中增加了气体在薄膜中的“扩散行程”,从而提高了薄膜的阻隔性能。同时,由于无机粉体在聚酯树脂中以纳米尺寸分散,所以在一定的含量范围内不会影响薄膜制品的透明度。

聚酯的合成工艺既可以采用酯交换法(DMT),也可以采用酯化法(PTA),关键在于无机粉体的有机化处理和原位聚合的工艺控制。下面以DMT法为例加以说明。

由于无机粉体本身与聚酯基体的结合力不强,在拉伸过程中容易破膜,影响生产的稳定性。因此,有必要对无机粉体进行有机化处理。用相应的有机处理剂处理无机粉体,在其表面引入羧基,通过聚合使无机粉体与聚酯基体间以化学键结合,从而提高两者的结合力。

将经过有机化处理的无机粉体分散于适量的乙二醇中,在常温下搅拌12小时,待用。将对苯二淮北甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)按计量比例投入反应釜中,在180~22兔皮皮料0℃下进行酯交换,根据甲醇馏出量判断反应终点。酯交换结束后,物料导入缩聚釜,同时加入无机粉体的乙二醇分散液,在260~280℃、60Pa的条件下进行缩聚反应,以电机功率作为出料分子量判断依据,特性黏数控制在0.65以上。

按照以上工艺制得的不同粉体含量的聚酯树脂,经过双向拉伸制成聚酯薄膜,测试其氧气透过量如表2所示。从表2中可以看出,无机粉体的加入对聚酯薄膜阻隔性的提高起到了一定的作用。目前,这种高阻隔聚酯薄膜已经完成中试,若该产品批量生产成功,将填补国内此类产品的空白,使国内食品包装的档次提高到一个新的水平。

作者:哈尔滨工业大学应用化学系 白永平 曾科

山东富维塑胶有限公司 孙文训

转载自:印刷技术

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