[发明专利]透明高阻隔聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的复合材料，特别涉及一种由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和催化剂及表面活性剂处理过的蒙脱土复合而成的高阻隔聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料，以及该材料的制备方法和用途。

背景技术

PET是一种性质优良的聚合物。由于它的耐磨性、可塑性和力学性能好等优点广泛应用于工程塑料中，更由于其无毒、无味，抗表面刮损性、抗裂性、轻量性等优点而广泛地应用在包装材料上。目前的单层PET聚酯瓶已成功地应用于矿泉水、果汁、奶制品、调味品等包装领域，但这种单层的PET聚酯瓶尚未用于灌装啤酒。主要原因在于单层PET对水、氧气和二氧化碳等的阻隔性能不能满足啤酒包装的要求。目前为了提高PET包装制品的阻隔性，主要采用3种技术方法：一是采用多层瓶的方法，在PET瓶内部添加阻隔层，如专利JP2004291995采用PBT、PET、PEN多层结构得到了高的气体阻隔性材料；二是使用表面涂层法，如采用物理或化学沉积得到阻隔性涂层，如专利US2003211243制备了PET/PEN复合膜，并在膜的至少一侧沉积一层氧化硅，该膜对水蒸气等具有良好的阻隔性；三是通过共混或使用纳米填料改进PET制品阻隔性能，如专利CN1504510中，直接将纳米颗粒分散在溶剂中，形成悬浮体，然后将这种经过预处理的混合物与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的中间体在反应器内共混合，得到纳米复合材料。上述三种方法中，普遍存在的问题是在提高PET阻隔性能的同时，损失了PET的透明性。这是因为共混物和填料在PET中的分散性差，分散相尺寸远大于可见光波长，导致PET复合材料的透明性差。

发明内容

本发明的目的之一是提供透明高阻隔聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料。

本发明的另一目的是提供透明高阻隔性能的透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的制备方法。

本发明的透明性好且具有高阻隔性能的聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合材料是由聚对苯二甲酸乙二醇酯和催化剂及表面活性剂处理过的蒙脱土组成，其中催化剂及表面活性剂处理过的蒙脱土占复合材料总重量的1wt％～5wt％，进而催化剂占复合材料总重量的0.01wt％～0.1wt％(以锑计)。

所述的催化剂为醋酸锑。

所述的表面活性剂为椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱(简称CHSB)。

所述的改性蒙脱土为醋酸锑和CHSB共插层的钠基蒙脱土。

本发明的透明高阻隔性能的聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合材料的制备方法是：

(1)在PET合成过程中的酯化阶段中加入改性蒙脱土/乙二醇分散液，得到高阻隔的聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合材料；其中：

在聚对苯二甲酸乙二醇酯的酯化反应阶段加入占反应混合物总重量21.7wt％～23.2wt％的改性蒙脱土/乙二醇分散液；

酯化反应阶段的反应温度为200～240℃，反应压力为0.1～0.3MPa，反应时间为2～5小时；低真空阶段缩聚反应温度为250～290℃，反应压力为100000～500Pa，反应时间为60～90分钟；高真空阶段缩聚反应温度为250～300℃，反应压力为500～50Pa，反应时间为2～4小时。

所述的改性蒙脱土/乙二醇分散液是在常压、室温下，将适量的醋酸锑和CHSB共插层的钠基蒙脱土加入到乙二醇中，在1wr/min高速剪切条件下搅拌10～30min，得到改性蒙脱土/乙二醇分散液。其中改性蒙脱土含量占分散液总量的2.28wt％～10.4wt％；

所述的醋酸锑和CHSB共插层的钠基蒙脱土，其是在常压、室温～80℃的温度条件下，将最多至对应蒙脱土3倍CEC量的醋酸锑加入到钠基蒙脱土中，加入为蒙脱土总重14倍量的乙二醇并回流搅拌，4小时后过滤并洗涤，然后于100℃真空干燥48小时；将得到的固体研磨并过筛，与对应蒙脱土1倍CEC量的表面处理剂CHSB同时加入到为两者总重10倍量的蒸馏水中，在常压、室温～70℃的温度条件下搅拌并回流2个小时，随后洗涤并滤去水分，干燥得到醋酸锑和CHSB共插层的钠基蒙脱土。控制醋酸锑添加量、回流时间及温度和清洗乙二醇用量及次数等参数以保证得到的改性蒙脱土中醋酸锑含量(以锑计)在0.2wt％～2wt％范围内。

(2)对步骤(1)得到的复合材料采用间歇法进行固相聚合，得到增粘后的聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合材料；其中：