高阻隔性复合PEN/PET饮料包装瓶的制备及阻隔性能研究

PET瓶是当前市场上广泛应用的饮料包装瓶之一,但随着消费者对饮料品质要求的提升,对饮料包装瓶的气体阻隔性有了更高的要求。为了改进纯聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶的阻隔性,本实验利用熔融共混的方法制备PEN/PET复合材料,在确定共混材料的最佳配比后,加工制得复合聚萘二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PEN/PET)饮料包装瓶,并通过测定氧气、二氧化碳和水蒸气的透过量,以及紫外阻隔性能、光学性能、机械性能和耐热性能,对其进行阻隔性能分析。通过综合分析比较,确定PEN30%wt、PET70%wt为最佳配比。制得的复合PEN/PET饮料包装瓶与普通PET瓶相比,氧气阻隔性增加3.48倍,二氧化碳阻隔性增加7.36倍,水蒸气阻隔性增加2.25倍,除此之外,其紫外线阻隔性等性能也有显著提高。在常温下贮藏70d后,复合PEN/PET瓶对饮料的保存效果明显优于纯PET瓶。复合PEN/PET饮料包装瓶改进了纯PET瓶的阻隔性较弱的问题。

PEN-PET共缩聚动力学研究

研究了PEN-PET共缩聚动力学以及添加膜用二氧化硅的影响 ,首次得出了该反应体系的活化能数据。在小试研究的基础上进行了工业化试产 。

PET/PEN共混体系结构与性能研究进展

综述了国内外PET/PEN共混体系的研究进展,重点论述了PET/PEN共混体系的结晶性能相容性酯交换影响因素、结晶动力学,并对其应用前景做了展望。

PEN和PET的流变性能

聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是一种结构上与PET非常相近的新型聚酯,近年来逐渐成为研究的热点。利用哈克流变仪对PET和PEN在不同温度及剪切速率下的流变性能进行了研究。流变行为研究表明:PEN的剪切黏度随剪切速度的增加而减小,属于典型的非牛顿流体;从流变曲线上来看,随着剪切速率的改变,PEN的剪切黏度的变化要小;而黏流活化能则表明:PEN剪切黏度的变化对温度的变化更敏感,这就意味着PEN对加工工艺具有更高的要求。

PET/PEN扩链反应共混的研究 Ⅰ.共混条件对酯交换及链结构的影响

用 1H- NMR方法对 PET/ PEN在少量扩链剂存在下的反应性共混条件对酯交换反应及序列结构的影响作了系统研究。结果表明 ,混合时间、温度对酯交换反应有显著的影响。随着时间的增加和温度的提高酯交换程度增加 ,而导致共聚酯的数均序列长度变短。共混物的组成及少量扩链剂的存在 ,在某些条件下对酯交换反应及序列结构也显现出较明显的影响。

PEN-PET共聚酯薄膜的性能研究

用放大实验制得了 PEN- PET共聚酯 ,通过双轴拉伸制成薄膜 ,对薄膜的干热收缩率、声速取向因子和力学性能进行了研究 ,同时研究了萘二甲酰含量、拉伸工艺等的影响规律。结果表明 ,随着 PEN含量的增加 ,共聚酯薄膜的干热收缩率降低 ,声速取向因子增大 。

PET/PEN共混物的相容性与酯交换反应

通过用1H-NMR对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)与聚2,6-萘甲酸乙二酯(PEN)、PET/PEN共聚物的共混物酯交换反应的研究,测得了反应速率常数、反应活化能和诱导期.根据酯交换反应程度和不同反应温度下的诱导期探讨了酯交换反应与相容性的关系,认为PET与PEN的相容导致或增强了酯交换反应,即相容性是酯交换的必要条件;同时酯交换的发生又促进了PET与PEN的相容.酯交换和相容是聚酯共混物熔融时相互关联的两个过程.

PET-PEN共聚酯对PET/PEN共混物的增容作用及其机理

使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)-聚萘二甲酸乙二酯(PEN)无规共聚酯作增容剂,通过双螺杆挤出机熔融共混,制备了不同PET-PEN共聚酯用量的PET/PEN共混物,采用差示扫描量热分析、热重分析、热变形温度测试以及力学实验等方法,研究了该共混物的相容性及其它性能。结果表明,PET-PEN共聚酯对PET/PEN共混物具有明显的增容作用,能有效提高PET/PEN共混物的热稳定性,其用量越高,热稳定性提高越明显,当PET-PEN共聚酯用量为15质量份时,起始失重温度提高了20.3℃。PET-PEN共聚酯增容剂能提高PET/PEN共混物的维卡软化温度、拉伸和弯曲性能以及冲击性能,当PET-PEN共聚酯用量为5质量份时,增容改性的综合效果最好。

关于控制PET/PEN共混物酯交换反应的研究

通过在聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二酯的共混体系中加入不同种类、不同含量的热稳定剂或酯交换阻止剂 ,在 30 0℃左右 ,经不同时间的熔融共混后取样 ,再经DSC、NMR测试观察 ,发现所使用的化学试剂不能阻止酯交换反应的发生 ,酯交换反应程度与所加化学试剂的种类、含量基本无关 。

耐热瓶级PEN/PET合金材料研制和开发应用

针对PEN与PET的合金化及PEN/PET于耐热中空包装容器上的应用进行探索研究。研究表明 :PEN与PET的酯交换反应主要由反应时间和温度决定。研究确定了适合应用要求的相容程度 (即酯交换率 )。本文通过控制螺杆挤出工艺条件 ,使PEN、PET成为适度相容的耐热瓶级PEN /PET合金材料 ,该材料在PET基础上 ,提高了阻气性和耐热性 ,同时具有与现行注吹设备的设备兼容性、工艺可行性和易为市场接受的经济性。本研究采用国产二步法机器和通用聚酯瓶的成型工艺加工成型耐 85℃以上温度的果汁、茶饮料等热封装瓶 。

PET/PEN/DBS共混物非等温结晶动力学研究

采用DSC方法，用修正的Avrami，Ozawa，Ziabicki宏观动力学模型描述PET／PEN／DBS[PFT：聚对苯二甲酸乙二醇酯；PEN：聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯；DBS：1，3：2，4-二（亚苄基）-D山梨醇]共混物的非等温熔融结晶过程，研究结果表明，修正的Avrami模型能很好地描述此共混物非等温结晶过程．冷却速率在5～20℃／min范围内，Ozawa方程能很好地描述初期结晶过程，但结晶后期由于忽略次级结晶而不适宜．由Ziabicki结晶动力学参数可知，该共混物的结晶随着成核剂DBS含量的增加而降低，结晶速率随着成核剂DBS含量的增加而提高．在非等温结晶条件下，共混物结晶同时受到冷却速率和共混物组成的影响，与共混物非等温结晶过程的有效能垒分析结果基本一致．

PET／PEN共混物的结晶与冷结晶性能及其机理

采用双螺杆熔融挤出法制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)共混材料,利用差示扫描量热法(DSC)研究了不同质量比的PET/PEN共混物的熔融与结晶性能。研究结果表明,PET/PEN共混物为部分相容的两相结构。在PET和PEN等质量共混时,可能形成部分相容且彼此交叠的两个连续相。冷却过程中两共混组分既各自形成结晶,又存在一定的共结晶。PET和PEN分子及其链段间互相缠绕和相互作用干扰大分子的结晶过程,导致冷却(降温)过程中结晶不完善和结晶度降低。PET/PEN共混物与PET和PEN一样,具有明显的冷结晶倾向。

啤酒瓶用共缩聚PET/PEN的研究

采用对苯二甲酸二甲酯(DMT)与2,6-萘二甲酸二甲酯(DMN)合成了聚对苯二甲酸二乙酯(PET)和聚2,6-萘二甲酸二乙酯(PEN)共缩聚物,研究了PEN用量对共缩聚PET/PEN热性能的影响,并研究了采用PET/PEN制成的啤酒瓶的物理性能、气体阻隔性能和贮藏性。结果表明PET/PEN的性能与普通聚酯切片的相近,PEN质量分数为30%的PET/PEN制成的啤酒瓶可耐95℃高温,对O2、CO2气体的阻隔性比普通PET瓶提高6倍。

PET/PEN扩链反应共混的研究——结晶与熔融行为

用差示扫描量热法 (DSC)研究了PET/PEN扩链反应性共混物体系的热性能 ,对共混比例、温度和时间对热性能的影响进行了讨论 ,并进一步考察了序列结构变化和热性能的关系。结果表明 ,不同比例的PET/PEN都呈现出一个玻璃化温度 ,即PET、PEN在无定形态是相混溶的 ;冷结晶温度和熔融温度与共混比例、共混时间、温度等因素密切有关。PET/PEN5 0 /5 0即使共混短时间 ,亦不结晶。其他比例共混物随共混时间的增加 ,冷结晶温度升高 ,熔点下降 ,与序列长度变化有关。当序列长度小于 7时 ,冷结晶峰消失。当酯交换度大于 30 %时熔融峰消失。

PET/PEN共混物结构和性能的研究

在控制熔融共混温度和时间的前提下制备了一系列配比不同的PET/PEN共混物 ,通过NMR、WAXS、DSC和DMA等手段对共混物的结构特别是酯交换反应的情况进行了研究。发现在所选定的较低熔融温度、较短熔融共混时间等条件下 ,PET与PEN之间基本未发生酯交换反应 ,熔融挤出产物中PET和PEN两组分仍然保持着各自分子链的规整性 。

PET/PEN扩链反应共混的研究 Ⅱ.特性粘度及无规度的变化

对 PET/ PEN共混体系中共混条件对体系特性粘度的影响作了研究 ,结果表明 ,扩链剂的添加 ,混合温度和时间对 [η]有明显影响 ,1H- NMR对共混物无规度的表征表明 ,体系首先形成嵌段共聚物 ,随酯交换的进行逐渐向无规共聚物过渡。

PET/PET-co-PEN共混物的中空吹塑研究

介绍聚对苯二甲酸乙二酯(PET)/PET共聚聚萘二甲酸乙二酯(PET-co-PEN)共混物的成型加工特性,探讨利用加工PET的设备、两步法注射拉伸吹塑工艺,生产耐热和阻隔PET/PET-co-PEN共混物制品的可行性。结果表明,为了得到理想的制品外观和性能,需要对挤出螺杆、加工工艺参数、型坯设计和拉伸比进行改进。

成核剂对PET/PEN共混体系非等温结晶的影响

采用差示扫描量热法(DSC)研究了三种成核剂苯甲酸钠(SB)、1,3∶2,4-二亚苄基-D-山梨醇(DBS)、碳酸钙(CaCO3)对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)共混体系的非等温结晶动力学的影响。结果表明,在PET/PEN/成核剂共混体系的非等温熔融结晶过程中,随着冷却速率的升高,结晶起始温度、终止温度、结晶峰温度都向低温方向移动,成核剂的加入使得不同速率下PET/PEN的结晶温度明显提高,结晶更为容易,SB、CaCO3、DBS均起到了较好的成核作用。由于次级结晶的存在,采用Ozawa法不能很好地描述PET/PEN/成核剂共混体系的非等温熔融结晶过程;莫志深法能较好地描述体系的非等温熔融结晶过程。

成核剂对PET／PEN共混体系热降解与结晶形态的影响

用热失重(TGA)、X射线(WAXS)和偏光显微镜(PLM)研究了三种成核剂对聚对苯二甲酸乙二酯/聚萘二甲酸乙二醇酯(PET/PEN)共混体系的热降解行为、结晶行为和形态的影响。结果表明,成核剂的加入,加速了PET/PEN共混物的降解;且DBS[1,3:2,4-二(亚苄基)-D山梨醇]对PET/PEN共混物的影响最大,CaCO3对PET/PEN共混物的影响最小;含有DBS的PET/PEN共混物形成了环带球晶,CaCO3与PET/PEN共混物同时结晶,且成核剂的加入使晶体形态更完善。用差减微分法研究了PET/PEN/成核剂共混体系热降解动力学,计算得到了活化能(E)和反应级数(n),计算得到的活化能关系为EPET/PEN>EPET/PEN/DBS>EPET/PEN/CaCO3>EPET/PEN/SB。

PET/PEN共聚物的中空吹塑研究

为兼顾聚对苯二甲酸二乙酯(PET)的经济性和聚2,6-萘二甲酸二乙酯(PEN)的耐热性及阻隔性,制成了一种PET/PEN共聚物,研究了PEN用量对PET/PEN共聚物热性能的影响以及含水量对加工性能的影响,探讨了利用现有加工PET的设备、两步法注射拉伸吹塑工艺生产耐热和阻隔性PET/PEN共聚物制品的可行性。结果表明为了得到理想的制品外观和性能,需要对挤出螺杆、加工工艺参数、型坯设计和拉伸比进行改进。