聚酯是热塑性饱和聚酯的总称，它包括PET、PEN及共聚物等。PET最早是1948年由英国的ICI公司和美国杜邦（Du Pont）公司开发生产，并应用于纤维工业生产的，它是由对苯二甲酸与乙二醇经缩聚反应后而制成。化学名称为聚对苯二甲酸乙二醇酯(俗称PET)。其后又分别于1952年和1969年扩大研究和开发生产成PET薄膜和PET瓶，从而扩大了PET市场。    PET的特征为：熔点为256℃，玻璃点转移温度69℃。结晶化温度100℃以上，结晶化温度因温度不同而异，（130～220）℃时速度快，当处于熔点或玻璃点转移温度时的结晶速度极慢。    PET是开发最早、产量最大、应用最广的聚酯。自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)商品化以来，由于廉价的原料以及所制的薄膜和容器具有诸多优点，如它的强度、透明性、阻气性等优良特性，因而使其应用领域日益扩大，用量亦越来越多，成为塑料包装中用量增长最快的树脂。PET由于其质轻、透明、容易重新密封等特点，大多应用于塑料瓶生产。这些饮料用PET瓶经双轴延伸处理后，其透明性、压曲（纵向）弯曲强度、跌落强度、蠕变性和阻隔性等物理性能均得到改良。由于PET树脂性能稳定，安全可靠，卫生性好，不与饮料发生反应，不会给饮料带来不良的味道，可回收利用，因而PET 瓶在饮料、乌龙茶、红茶、矿泉水等包装方面已得到广泛应用。在世界瓶装饮料市场所占份额超过70％，在我国碳酸饮料市场所占份额已达57.4 ％。PET瓶从应用于碳酸饮料的包装到水的包装，又到茶饮料的包装，奏响了三次大规模进行曲。而每一次的扩张革命都具有跨时代的意义。    PET具有透明性好、化学性质稳定、阻隔性相对较好、质轻价廉和可回收利用等多种优点，但作为啤酒瓶，PET的气体阻隔性仍不够高。啤酒包装的要求是其他饮料中最高的，首先是耐压强度,要能够阻止高压下CO2的渗出和外界氧气的渗入。其次是耐热强度，要能耐受巴氏灭菌的高温。第三是耐冲击强度，能经受生产、储运和销售过程中碰撞的机械强度。因此，提高聚酯瓶的气体阻隔性是啤酒塑料化包装的一个主要研究方向。高阻隔性PET作为PET聚酯一个新的应用领域，巨大的发展潜力促使一些大公司针对纯PET阻隔性差的问题，分别从原料、设备、加工工艺及PET 改性等几方面对高阻隔性PET进行开发研究。本文重点介绍国内外提高聚酯瓶阻隔性的技术和发展现状。    一、表面涂层法    表面涂层法是采用各种高阻隔性材料和各种涂覆技术，在PET瓶的内外表面形成很薄的阻隔层，隔绝气体的进出，达到啤酒保鲜及延长货架期的目的。表面涂层法是研究最早、最多的工艺之一。已成为提高聚酯瓶气体阻隔性的重要手段。表面涂层法可分为如下几种：    1、等离子体涂覆技术各种涂覆方法中最具有市场潜力的开发热点是等离子体涂覆技术。等离子体表面处理技术兴起于20世纪60年代，是一种干式处理工艺，具有操作简便、清洁、高效、安全无污染等优点，能满足环保的要求，等离子体表面处理的厚度为纳米级，在使材料界面物理性能得到显著改善的同时，材料本体不会受到影响。    （1）无定形碳涂层    无定形碳处理技术是从高温等离子体中获取无定形碳，并将极微量的无定形碳掺入制造塑料器皿的材料中，使其性能指标大大提高，法国西得乐(Sidel)公司开发的阻隔处理技术（Actis）是在工业真空条件下，施以微波能量将乙炔气体激化为等离子状态，从而在瓶子内壁凝聚成一层高度氢化的非晶态碳的均匀固体，厚度20～150nm。采用Actis工艺处理的PET瓶几乎达到玻璃器皿和金属器皿的水平，而其包装性能价格比也优于玻璃瓶。新工艺处理的瓶体比普通PET瓶的隔氧效果提高30倍，对C02的阻隔性提高7倍，防乙醛溶出性能提高6倍，防水分流失性能提高3倍。经对不同啤酒6个多月的包装实验，碳酸气损失仅为6%，比目前啤酒工业标准的10%碳酸气损失率还低，其性能指标几乎与玻璃和金属包装物相同，但成本却低廉许多。在欧洲市场上，它的价格仅是玻璃瓶的78％，金属罐的65％。该涂层对食品的安全性已通过欧共体机构认可，并获美国食品及药物管理局（FDA）批准用于食品包装。    该工艺处理的PET瓶在回收利用上具有很强的优势。由于涂层材料用量小，且结构类似于聚合物，因此用回收的Actis瓶制造的纤维，物理性能和色泽均无影响，与其它未经涂层处理的原料混合使用不影响转化处理过程或最终包装的特性。 西得乐（Sidel）公司生产的第一种商用设备Actis20型等离子涂层机，每小时可处理1万个0.6 L的PET瓶，设备已销往美国、日本、澳大利亚、葡萄牙等国，现已在中国大力推销。    （2）钻石型碳涂层（DLC）    用真空等离子增强化学气相沉积法技术，将类金刚石碳素(DLC)镀覆在PET塑料瓶内表面，由日本日精ASB与日本麒麟啤酒公司、三菱商事及Youtec公司合作开发出钻石型碳处理工艺（DLC）。该工艺采用高频电流真空放电使离子碳和氢在瓶子内表面形成厚度为20～40nm的类似钻石碳结构的精细涂层。镀覆DLC膜的PET瓶对氧气阻隔性比普通PET瓶提高20多倍，对CO2的阻隔性提高7倍，对水的阻隔性提高8倍，耐紫外线能力也有提高。该涂层不仅透明度高，涂层柔软，不易龟裂，而且耐酸碱。这几家公司正在合作开发工业化生产设备，并计划首先向中国市场推广。     （3） 阻隔性硅胶涂层    可口可乐公司与德国埃森大学、德国Krones公司及Leybold系统公司四方合作，开发了“提高阻透性的硅处理PET”技术。该技术是在高真空等离子状态下，采用SiOx作物理蒸气沉淀处理，处理层在瓶子的外部。用此工艺处理的瓶子可提高阻透性2～4倍，延长货架期至少6个月，而且不影响啤酒的口味。据Krones公司称，该法的处理工艺费用比使用PEN瓶或多层瓶更经济。该公司与Leybold公司合作已在德国的一家可口可乐公司的灌装厂安装了一条生产线。    瑞士TetraPak包装公司开发了一种在PET瓶内壁等离子涂覆SiOx涂层的技术，该工艺可在瓶内壁形成一层厚度为0.1～0.2μm的玻璃状阻隔涂层。用这种瓶子灌装啤酒，货架期可延长到4～12个月。该系统每小时可处理1.8万个0.2L～2.0 L的PET瓶，并已在瑞典的Spendrups酿酒公司应用。     2、其它涂层技术   （1） 瑞士Instant表面技术公司开发了一种可在大气（常）压下等离子涂覆的技术，使阻隔层沉积于PET瓶内壁。该技术无需昂贵的设备，简化了涂覆过程，并且涂覆后的PET瓶比普通瓶隔氧性提高了10倍。   （2） 意大利的Sipa公司开发了一种环氧-胺外涂层PET瓶。该工艺选用美国PPG公司的环氧-胺阻隔涂料，形成光亮的耐划伤阻隔层。TetraPak公司还推出了一项阻隔涂覆新技术，用一种两层瓶，通过对阻隔层厚度的调整达到希望的阻隔效果。阻隔层采用的是陶氏化学公司的热塑性环氧树脂，既有较高的透明性又有极好的气体阻隔性能。   （3）美国杜邦聚酯公司开发了一种新的两段涂覆技术，对O2及CO2的阻透性可提高30倍，且底漆可用水分离，材料回收方便。杜邦公司开发的另一项被称为“透明的铝”的外涂覆技术，可使阻透性提高30～40倍，该技术已接近于商业化。　    二、混合材料改性法    表面涂覆技术提供的阻隔性能会受到瓶子比表面积的影响，内涂层则存在对食品的安全性问题，另外，部分涂层的柔韧性欠佳，如SiOx涂层较脆，易剥落。而其他方法也存在着或多或少的问题。因此，如何改进材料制备工艺以提高材料的阻隔性能，同时控制成本，就成为塑料啤酒瓶开发生产中的关键问题。随着新材料与新技术的不断应用，在PET中加入其它物质(如PEN、 LCP、MAX6、纳米、无机粒子等) 对PET进行共混改性及PETG等其他新型塑材为代表的塑料已广泛应用于啤酒包装领域。    1、材料共混改性：    PEN学名为聚萘二甲酸乙二醇酯， PEN与PET分子结构相似，PEN与PET不同之处在于聚合物分子链上具有刚性的萘环，而不是苯环，但PEN却表现出了优良的气体阻隔性、耐化学药品性、耐高温性(非晶态PEN热变温度高达100℃，而PET耐温仅为20℃)。以及对紫外线遮透能力强(遮断波长383nm以下的紫外线)、气体吸附性低等优良特性。用PEN单种材料做的啤酒瓶，阻隔性好，重量轻，能承受巴氏灭菌和高温浸洗的温度，是较好的啤酒包装容器。但是因为其原料乙烯二醇和双甲基－2.6—萘—二羧基酸成本较高(PEN的价格为PET的10倍左右)，限制了PEN瓶的推广使用范围(仅应用于一些较高档啤酒)。　（1）PET和 PEN材料共混    PET是聚对苯二甲酸乙二醇酯，由于它并不耐高温，因而它首先是针对冷杀菌啤酒而开发的，因为冷杀菌使用膜过滤技术，不经过巴氏灭菌或高温瞬时灭菌。PET不能很好地阻隔气体的渗透，所以不但二氧化碳含量不足，还容易使啤酒氧化变质，啤酒保存期相对而言极短，其应用因而受到很大局限。针对PEN与PET各自的长处和不足，科研人员推出了PEN与PET混合材料来提高性能和降低成本，通过对PEN与PET多种配比试验表明15％的PEN与 85％的PET混合，通过酯交换反应使PEN与PET共混后制作的啤酒瓶其性能指标大大提高，几乎达到玻璃器皿和金属器皿的水平，而其包装性能价格比也优于PEN瓶。    日本为此专门制作的 PET／PEN共混物挤出机和吹瓶机都已面市。美国和西欧啤酒商用PET／PEN共混材料制造的啤酒瓶也已在美国洛杉矶、迈阿密等7座城市销售，每年有高达3亿瓶的销量，市场前景十分可观。   （2）PET和液晶聚合物(LCP) 材料共混　　液晶聚合物(LCP)有极好的阻隔性，在PET／LCP共混物中，LCP粒子被双向拉伸，分子形成类似于片状的结构，片状结构平行错开排列，对气体渗透有类似于迷宫的效果，可有效地阻止气体的渗透。美国Superex聚合物公司在研究通过PET和液晶聚合物(LCP)制得更薄、更好的阻隔性包装容器。把LCP作为PET的阻隔层材料，用于制作啤酒瓶， PET／LCP多相结构呈不透明雾状，也是对光敏感的啤酒的理想保护包装。     2、共聚改性   （1）美国伊士曼化学公司在啤酒塑料包装方面则更加领先一步，其为朝日公司生产的新型环保塑料包装啤酒瓶已投放市场，该啤酒瓶是由一种名为Eastal共聚聚酯薄膜胶纸作密封包装的材料——也即是 PETG(经甘醇改良而成的聚酯物料)。其外形为银黑色，可阻挡光线、隔绝空气、保证啤酒质量，并具有在瓶身破裂时防止碎片四溅的防爆功能，收缩性能优越。朝日公司自采用这种包装材料后，super Dry和Dunk啤酒的销量大幅增长。　　（2）为提高PET的阻隔性能，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。日本三井石油化学公司工业规模生产混合型BA-030共聚酯，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的，属非晶型聚合物。用于5层结构的啤酒瓶中，PET外层／BA-030／02去氧层／紫外线阻隔层／PET内层。BA-030与PET复合时，共混物可在与PET相同的条件下成型加工，性能优于或等于PEN。　　3、多层复合改性　　为提高聚酯PET的阻气性能，PET塑料啤酒瓶可经过多层复合法制得的。美国Miller公司开发出聚酰胺屏蔽层5层结构(PET／屏蔽层／PET／屏蔽层／PET)的PET啤酒瓶，芯层采用PET与2层屏蔽性树脂材料制成。制瓶采用CPT专利技术，该瓶用巴氏灭菌，不会变形、破裂与软化，物理性能及强度稳定，啤酒货架期超过4个月，基本上与玻璃瓶、金属罐包装啤酒的货架期相同。    我国中富工业集团采用KORTEC公司的多层共注工艺制成的PET瓶，这种啤酒瓶可经受67℃高温，阻隔层密封性优异，啤酒保质期可达6个月。    法国P echiney公司最近也研制出一种多层塑料啤酒瓶，这种塑料瓶由三层塑料复合组成，其中两层是 PET，另外一层是乙烯和乙烯基的共聚物，储存啤酒的时间为12周。瑞士 Altoplast-Claropack公司以改性尼龙层为阻隔层的五层PET瓶已上市。此外，美国Plasti-pak包装公司和加拿大的Husky注塑设备公司联合开发一种用于生产PET阻隔性瓶子多层瓶坯的新方法，气体阻隔层是通过共挤出吹塑和最终型坯分开的方法制得。　    4、纳米复合改性－PET纳米塑料(NPET)啤酒瓶    宏观物理与微观物理之间就是纳米技术。物质到了纳米级（100nm以下）就有了全新的性质。纳米塑料是一种聚合物纳米复合材料，是有机聚合物基体与无机层状硅酸盐分散相组成的。纳米复合材料是指分散相尺寸至少有一维小于100nm的复合材料。由于纳米的尺寸效应、大比表面积和强界面结合，纳米复合材料具有一般工程塑料所不具备的优异性能。　　90年代，纳米复合改性已成为制备先进包装材料的主要途径。美国Eastman化学公司和Nanocor纳米公司联合开发了以PET为基材的纳米复合包装材料，大大改进了阻隔性和耐热性等性能，主要用于饮料包装。我国中科院化学所与燕山石化公司合作开发，进行PET／MT纳米复合材料(蒙脱石)及其应用的探索研究，使用PET聚合插层复合技术，将有机蒙脱石与PET单体一同加入到聚合釜中制备而成，已制出半透明的啤酒瓶（NPET）样品。NPET比普通PET阻隔性强，啤酒经4－5个月保存，其口味与新鲜啤酒相同，耐热性也有所改善，应用前景看好。　　据不完全统计，欧洲PET包装市场中啤酒包装的占有率已由1997年的 0.4％提高到2002年的1.7 ％。专家预计，到2005年全球用于生产塑料啤酒瓶的PET将达到100万吨以上，北美洲将成为世界最大的市场，可达25万吨以上。亚太地区次之，可达23.5万吨。到2007年，欧洲啤酒包装用PET 将达到84.1万吨(占市场份额为3.7％)。 　　随着世界聚酯改性技术的发展，我国包装用聚酯树脂的产量亦日新月异，其包装消费量迅速增长。有关专家预计，到2005年我国聚酯树脂生产能力将达到68万吨。但与国外先进水平相比，生产规模仍属较小，技术水平依然较低，在品种和档次等方方面面都有很大的差距。到目前为止，耐热、防渗透、耐辐射的高阻隔性PET切片在国内仍是空白。国内厂家大都把耐压、耐热、防渗透、耐辐射等技术含量高的聚酯切片作为今后主要研究和发展的方向。 　　据专家分析，最近几年内改性PET瓶可能在我国大量出现。目前制约高阻隔性PET瓶发展与应用的主要因素是原料成本高。相信随着高阻隔材料生产工艺的改进，以及工业化生产规模的扩大，高阻隔性PET的生产成本将会大幅度降低，应用范围也会越来越广。另一方面，高阻隔性PET的开发符合21世纪塑料包装要求的高效、节能、环保的发展趋势，具备透明性、耐磨性、保鲜性、抗老化性、可回收利用等综合优势。根据饮料市场上啤酒瓶的开发应用前景，以及目前市场上的消费增长势头分析，采用高强度、高阻隔性PET塑料瓶取代玻璃瓶已为期不远。我国PET功能性包装材料的开发也必将迅速发展。