摘要：本文探讨了纳米聚酯PET瓶的研究现状、成型工艺及其应用，重点研究了PET啤酒瓶包装的技术问题与市场前景。     关键词：纳米聚酯瓶 成型工艺 PET啤酒瓶 最新成果 （一）PET聚酯瓶的市场竞争力     玻璃瓶具有阻气性好、存放寿命长、透明度好、易回收等优点，但存在生产中能耗大、笨重以及易爆炸伤人等问题。近来，以啤酒包装为主目标的高阻隔性PET瓶的开发研究已成为业界的一个热点，经过长期的、大量的研究工作，已取得实质性进展。     啤酒对光和氧极端敏感，而货架寿命通常要达到120日，要求啤酒瓶的氧渗透性在120日中不大于1×10-6g，CO2的损失不超过5%。该要求是纯PET瓶阻透性的2~5倍；另外，一些啤酒厂对啤酒采用巴氏消毒法，要求耐峰值温度达到298℃，而纯PET瓶的强度，耐热性，气体阻隔性均达不到啤酒瓶的要求，因此，人们竞相研究开发各种阻透，增强的新材料及新工艺。     目前，用聚酯瓶取代玻璃瓶和金属罐装啤酒的技术已经成熟，商品化过程已经起步。据《Modern Plastics》杂志预测，未来3~10年，全世界将有1%~5%的啤酒改用PET瓶包装。     据预测，仅啤酒瓶一项每年世界将增加90万吨PET的市场要求，到2005年全球塑料啤酒瓶市场的年需求量将达到300亿支。     我国是一个啤酒生产和销售大国，国内有非常广阔的啤酒聚酯瓶包装市场。     经过改性后的各种PET啤酒瓶具有卓越的阻隔屏蔽二氧化碳、氧、水，以及芳香性能，且具有高抗冲击性能、高强度、耐热性、高抗压强度、高透明度、高超美学艺术性、高纯度、高洁净度、良好机械加工性、良好成型性、良好尺寸稳定性、抗化学性、抗吸潮性及轻质性等优点，而且成本低廉。例如，由澳大利亚开发的表面喷涂环氨胺的冰啤酒PET瓶，在非冷藏条件下的货架寿命为100~120天。PET（90%）/EVOH（10%）啤酒瓶的货架寿命为25~40星期（与瓶容积有关）；由德国支持开发的表面涂布二氧化硅PET啤酒瓶，货架寿命大大超过6个月，该瓶透明光泽度好，可100%回收再利用；由法国Sidel公司开发的高氢化非结晶碳涂布的PET啤酒瓶（涂布技术来自美国），阻氧性提高30倍，阻二氧化碳性提高7倍，货架寿命达一年，引起世界啤酒业界的震惊。该瓶已由FDA批准使用，可100%回收再利用。PET容器已被人们普遍认为是环境适应性最佳的塑料品种之一。受到法国、英国、美国、意大利等国家的重视。     一项新的包装技术能否进入市场，主要取决于它的先进性能和价格。上述的各种高新技术已经为PET瓶装啤酒推向市场准备了条件。 （二）纳米阻隔技术现状     美国Eastman Chemical公司采用纳米复合材料阻隔技术，将高分子纳米复合材料应用于PET树脂，使其成为整个高分子的一部分，这些纳米粒子能够阻塞分子间隙，使气体难以扩散渗透，从而提高了PET树脂瓶的阻隔性。由于加入的纳米材料数量非常少，这种材料可以在现有的各种制瓶机上直接应用，不需要更新设备。产品保持PET瓶无色透明的外观。     另外，Dupont公司提供两种能够提高聚酯瓶阻隔性的新技术，第一种是使聚合物改性，能使原来PET的阻隔性提高2~3倍；第二种是使用“透明铝化合物”表面涂覆技术，能使原来PET的阻隔性提高30~40倍。使用这种涂层不存在回收方面的问题。这两种新技术已经接近商品化。     据瑞士Tetra Pak公司报告，已经有两项涂覆阻隔层的技术获得了专利，一项叫做“Glaskin”，另一项叫做“Sealica”。前者能用一步吹瓶机成型，后者则适用于二步吹塑成型机。这两种专利技术都能利用现有的包装机，所以在成本方面具有很大的竞争力。     Glaskin系统采用热隔内涂覆的技术，在PET瓶内壁涂覆一层10~20纳米的透明氧化硅（SiOx）其技术是向吹塑瓶内注入一种气态化合物，然后加热，把SiOx融结在内壁上。测试表明，这种有内涂层的聚酯瓶装啤酒的包装有效期可达4~12个月，外形可以任意设计，容积为200ml~2L，涂覆速率可以达到18000只/小时。该项技术容许在吹瓶车间建立灌装线，使涂覆聚酯瓶直接供给灌装设备。用Glaskin内涂覆技术制造的PET瓶可以完全回收，阻隔性涂层可以承受一定应力，不怕挤压塌陷等损伤而引起的涂层脱落。瑞典领先的酿酒商Supendrups成为第一个用户，2000年1季度已推出0.5Lglaskin瓶包装的啤酒产品。     Sealica技术是先用注塑机制成一个预制品，只使用60%~70%的PET树脂，因而厚度较薄。稍冷后，模具一边绕心轴旋转，一边注入一层热塑阻隔性材料，充填量约为模腔剩余体积的30%~40%，再将另一半模具闭合，用PET树脂注满模腔。Sealica技术不需要特殊的设备，对通常的PET树脂注塑机稍加改进，即可应用，注塑成型周期与以前完全相同。     Tetra Pak公司使用的阻隔性材料是与Dow Chemical公司联合研制的，它含有间苯二酚的衍生物，即间苯二酚二环氧甘油醚（RDGE），它是制造高阻隔性复合材料的原材料，RDGE与单乙醇胺反应得到具有极高阻隔性的化合物。通过控制阻隔层的厚度可以调节阻隔性能，以满足不同应用的要求。     日本Kirin啤酒公司和Samco国际实验室利用化学气相淀积（CVD）技术在PET瓶内壁沉积了一层类似金刚石的薄膜（DLG）作为阻隔层，1999年已经在世界范围内申请并获得了专利权。这项技术是在PET瓶内和瓶子与模具之间产生真空，然后充入甲烷或乙炔气体，并施加射频或微波电磁场使气体放电，产生等离子体，从而生成碳和氢离子，在内表面沉积一层厚度为20~40纳米的DLG薄膜。经过沉积涂覆的PET瓶，其阻隔性能比末涂覆的高10倍。这个涂层耐酸碱，抗破裂，带有浅棕色，具有高的透明性。     SIPA公司采用Hoechst Trevira公司提供的PN-100PEN均聚物制成啤酒瓶，厚度仅有玻璃的一半，具有优异的耐紫外线性能，啤酒的口味和香味与玻璃瓶没有明显的差别。     MXD6尼龙的阻透性比PET高19-20倍，其加工温度与PET相似，Mitsubishi气体化学美国公司提出30%的MXD6与PET共混，但产品的雾度较高，正在开发PET和LCP/MXD6共混物的多层瓶(一)(二)(三)(四)(五)