[发明专利]一种聚酯包装材料用吸氧剂及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种吸氧剂，尤其涉及一种聚酯包装材料用吸氧剂及其制备方法。

二、背景技术

聚酯材料经常被用于生产饮料或者酒类的包装瓶，这些瓶体在使用或者运输过程中不可避免的接触空气，必须保证瓶外的氧气不能够轻易渗入瓶体内，以防在氧气的作用下饮品发生变质。然而，聚酯材料本身并不能很好的起到隔绝氧气的作用，难免会有少量氧气侵入到瓶体中，必须借助添加到材料中的吸氧剂来阻止和延缓氧气透过瓶体进入饮品的过程。

目前，具有明确吸氧功能的物质主要分为有机物和无机物两大类，亚硫酸盐、亚硫酸氢盐等具有还原性的盐类化合物是无机吸氧剂的典型代表；抗坏血酸衍生物、酚醛塑料以及不饱和烯烃均能被分子氧所氧化，因此它们属于第二类吸氧剂-有机吸氧剂。

结合现有的除氧剂种类，对于包装用聚脂瓶的除氧方法主要有以下两大类，第一类是多层瓶除氧技术，第二类是单层瓶除氧技术，以下分别予以简介。

加入除氧材料的常规做法是多层容器技术，即是在普通的PET包装层之间加入含有除氧剂的阻隔层(低氧气透过率层)。多层除氧包装材料和包装壁材料包含三层或者更多，内层和外层由非可氧化聚合物构成，中心层又称为芯层，是无机或有机聚合物与除氧材料的混合物。Cochran等(US5021515，US5639815，US5955527)所设计的多层包装材料，其芯层包含可氧化聚合物和催化剂，或者可氧化聚合物掺混物和催化剂的混合物。所包含可氧化聚合物是聚酰胺类如MXD-6尼龙，金属氧化促进剂以钴化合物效果为佳。Collette(US5077111)公开了一类五层包装材料，其中除氧层由PET和MXD-6共混制得。除氧层以及芯层均由PET包封，以防除氧剂与包装内容物直接接触。

Speer等以不饱和烯烃如聚丁二烯和过渡金属催化剂结合作为除氧材料在包装领域的应用，同时公开了引发除氧的方法。或将不饱和烯烃除氧剂的组合物引入薄膜层并用于生产对氧气敏感产品的包装(US5529833)。组合物中含有过渡金属催化剂和氯化物、乙酸盐、硬脂酸盐或者环烷酸抗衡离子催化。优选的金属盐为钴(II)2-乙基己酸盐和钴(II)新癸酸盐。水的存在会使此类除氧剂组合物活性降低，因此含该类组合物的材料只能用于干燥材料的包装。

现有多层容器技术存有以下缺点：首先，由于芯层和内外层材料的性质不相似，通常需要将防渗透(尼龙或乙烯-乙醇共聚树脂)与再生物流中的主要部分分离，这样的分离较不完全，因此不容易再生。由于防渗透多层容器加工技术要求防渗透占瓶重少于4wt％，因此实现均一的防渗层较为困难。此外，为防止包含除氧材料的芯层与食品或饮料直接接触，必须使容器包容物所接触的表面为纯PET。最后，多层注塑设备操作更为困难，购买以及维护更昂贵，不如软饮料应用中的单层设备通用。

综上所述，高吸氧单层瓶PET材料的研制亟待开展，可采取的办法就是在改性的聚酯材料中添加可吸收氧气的除氧剂。BP公司开发出Amosorb DFC去氧剂，该物质加入PET中能起到吸收氧气的作用。这种去氧剂已被Graham包装公司所采用，用于生产果汁瓶，Bowen&Bowen啤酒商也已采用这种去氧剂生产啤酒瓶。但该物质不能在聚合过程中加入。目前该项技术已出售给美国color matrix(嘉洛斯)公司。

世界第二大聚合物生产厂M&G公司开发了独特的吸氧技术，与其他公司吸氧技术最大的不同在于M&G公司的技术属于湿气活化型，即仅在灌装饮料后才起作用。M&G公司还采用actiTUF树脂生产一种单层PET啤酒瓶，actiTUF树脂不同于多层或表面喷涂技术，它拥有活跃的可通过的气体阻隔剂，当装满液体时除去氧气，使氧气无法进入瓶体，而使二氧化碳保持在瓶内。这种树酯加工上的好处在于不需要对普通制瓶设备进行改进就可以使用。

美国Amoco公司开始生产一种含有稳定氧键的透明共聚聚酯Amoco3000，用该共聚聚酯制作的啤酒瓶不仅能阻隔从容器壁通过的氧，而且能够消除生产中封存在容器顶部的氧。有些吸氧剂其实是低分子量的聚烯烃产品。

美国英威达(INVISTA)公司新近成功开发一种具有吸氧性和气体阻隔性的新型PET共混树脂PolyShield，使原本要多层复合才能制作PET啤酒瓶的技术逐渐被单层技术取代。Polyshied单层PET啤酒瓶能显著提高对氧气和二氧化碳气体的阻隔性，并达到了所有啤酒保质期标准。更重要的是Polyshied单层PET啤酒瓶能够在普通的标准注塑机上生产瓶坯，不需要重大额外投资且不会增加生产过程的复杂性，使产品成本大大降低。