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当PEN有助加快啤酒瓶塑料化进程

发布时间:2021-09-10 09:24:42 阅读: 来源:蝶阀厂家

PEN有助加快啤酒瓶塑料化进程

自从20世纪40年代PEN合成以後,在长达50年的时间里,PEN一直在等待被市场发现的机会。1993年,PEN优异的综合性能开始引起人们特别的关注。

PEN的阻隔性高,有助於加快啤酒瓶塑料化的进程

PEN的应用进展

PEN(聚二甲酸乙二醇酯)的结构与PET相似,不同的是用环取代了苯环,但几乎在各方面都优胜於PET:其阻隔性约为PET的五倍,而且耐热性、耐化学药品性能更好。

随着其原料2,6-二甲酸合成技术取得突破,国外ICI、Shell、阿莫科、伊士曼等着名化工公司进行生产并加快了应用研究。目前在食品、饮料、药品、化妆品等方面已获得应用,如小尺寸碳酸饮料瓶、果汁、矿泉水、牛奶、啤酒瓶、婴儿食品(可蒸煮消毒)包装,要求高阻隔、耐辐射和耐化学药品性的医药包装,要求强度高、耐冲击、耐化学药品、高阻隔的工业包装等。在啤酒、饮料包装方面,更弥补了PET和玻璃的缺陷,成为近年来的热点话题。

西欧一些国家已经开始在市场上使用PEN啤酒瓶,保鲜效果与玻璃瓶相同,耐冲击、易回收。近年来中国也进行了一些研究,如仪征化纤股份公司产品技术开发中心进行PEN的合成与工艺优化,桂林电科所也尝试合成PEN。目前制约其发展的是原料合成技术不成熟。国内许多科研机构正在进行研究,但还没有取得突破性进展;另外还有企业计划引进国外原料生产技术,进而合成PEN。

尽管近年来国外对PEN合成技术进行了相当多的改进与完善,但是应用成本依然偏高,因此合金化成为扩大PEN应用范围的有效途径之一。一方面在PEN性能变化不大前提下,降低生产成本,另一方面在价格提高不多情况下,大幅度提高合金的阻隔性及其它性能。目前PEN合金化研究成为包装业热点话题。由於PET与PEN结构相似,来源丰富而且价格便宜,更在包装业中应用广泛,因此研究最多的是PEN/PET合金。PEN/PET共混成型关键万能实验机是如今普通行业不可或缺的装备在於两者的相容性,其衡量指标是酯交换率,因此选择合理的酯交换率十分重要。PEN/PET合金可以在用於PET的拉伸吹塑机上稍作修改後生产容器;把高PEN含量共聚物与PET共聚形成多种嵌段共聚物,可以在传统的拉伸、吹塑、注射设备上进行加工,从而使PEN在包装领域中处於更有利的地位。目前利用PEN/PET共聚物和共混物可以制作耐热瓶、高阻隔瓶、紫外线吸收瓶、热成型容器等。

PEN与啤酒

PEN被认为是最适合用於啤酒包装的材料,尤其是当人们发现PEN的阻透性远高於PET时,业界普遍认为PEN的春天终於来到了。

然而年复一年的等待过後,属於PEN的春天还只是欧洲市场那很小的一片地区的某一个或某而且已再度成为中国解决经济增长乏力和结构调剂的重要抓手几个品牌,而且还只能做为高档啤酒的包装。

为了充分发挥PEN的特殊作用,各种与PEN相关的材料不断推出,如PET/PEN/PET三复合材料,PEN与PET配混料等多种不同性质的组合材料,试图用於啤酒的包装。并有不少厂家推出了相类似的其他啤酒包装材料。然而,经过改进的各种高阻隔材料并未能达到与PEN相同的啤酒包装效果。

而对於啤酒企业来说,哪怕一分钱的成本增加也是相当巨大的。因此成本控制成为瓶子供应商和啤酒厂家关注的重点。在这种情况下,PET在包装啤酒用塑胶中,用量增长趋势远远超过PEN。更重要的是,PEN作为阻隔层同样会带来投资增加,已到了越来越尴尬的境地。

“采用PEN做啤酒瓶的阻隔层,成本大约要增加50%,所以我们采用EVOH或尼龙作为中间阻隔层。”中富工业集团有限公司新产品开发部专案经理陈志勇介绍说,“可以保证180天保质期的需要,并已在一些啤酒品牌推广使用。”

同样,Invista也推出其采用特殊工艺生产的专用於啤酒PET包装的瓶用料。据称,利用这一原料技术制造的单层啤酒瓶,可极大提高PET对氧气和二氧化碳气体的阻隔性,并达到所有保质期标准。该产品设计了专门的主动阻氧装置。由於CO2并不与其他物质发生化学反应,因而在材料中混有尼龙成分,以达到良好的阻CO2性。

意大利SIPA公司王燕枫认为:“啤酒包装用塑胶瓶,要想尽快得到普及,只有两个办法,一个是国家或政府禁止使用玻璃瓶装啤酒;另一个方法就是使包装材料的成本降到与现有包装相当或低於玻璃包装成本。”

因此,经过近十年来的发展,PEN在啤酒包装上的应用,还只是处於尴尬的地位。

PEN与阻隔膜

在关注PEN在啤酒包装市场的应用的同时,原料生产商也开始积极探索其在啤酒包装以外的用途。其中高阻隔薄膜便是很大的一个方面。

杜邦帝人薄膜日本公司计划提高将推动新纶复材常州工厂投产后产能迅速释放对PEN薄膜的销售。现在正全力开发的应用领域为汽车用柔性印刷电路(FPC),由於性能突出且成本较低,预计该产品可以用来替代聚亚胺薄膜。

随着未来混合燃料汽车的发展,该产品的应用前景将非常好。由於PET薄膜耐热性能不够,而聚亚胺(PI)薄膜成本又太高,为PEN提供了新的市场机会。

PEN薄膜具有突出的耐热性、尺寸稳定性、耐用长久而且具有良好的气密性。由於各方面性能表现均衡,应用起来也就非常容易。PEN薄膜可以承受160℃的高温,大大超过聚酯薄膜120℃的水平,而气体渗透性和吸水性则低於PI薄膜。欧洲已经开始在汽车仪表盘和坐椅感测器等部件的FPC中使用PEN薄膜。

由於PEN具有以上突出的性能,使用PEN薄膜带来不少优点:对於给定的温度,可以使用较薄的绝缘材料,有助降低绝缘及其他材料成本、节约空间并且具有更好的设计可能性及良好的热传递性;同PET一样,易於处理或贴合;可以简单地像平膜一样使用;可以与某些材料复合以得到高质量的低成本贴合系统。

PEN与化纤

由於PEN纤维具有极优异的物理机械性能和广泛的用途,引起了众多化纤制造厂商的浓厚兴趣,纷纷投资建设PEN纤维制造厂,并进行新产品的开发,如杜邦、帝人、东丽、东洋纺、伊斯曼、ICI(帝化)、赫司特等公司均处於领先地位。据报道,美国的Allied Signal已有200吨/年的生产装置,意大利也有生产线,杜邦正在兴建40000吨/年产能的纤维制造厂。另外,PEN纤维新品种开发方面也取得了一些成果,如日本的东洋纺与帝人公司合作,采用复合纺丝工艺和技术,已经开发出PEN/PET复合纤维,具有性能优异、成本低的特点。用於骨架材料轮胎帘子线时,与橡胶的粘结性非常好,也可用於制造汽车椅罩、安全保护带等。

PEN纤维是一种高技术纤维,由於它比PET纤维具有更多的优异性能:模量高、尺寸稳定性好、不变形、弹性足、刚性好,是一种理想的纺织原料。目前主要用於:

(1)汽车防冲撞充气安全袋。这种安全袋要求折叠後体积小、重量轻、强度高、阻燃性能好,由PEN纤维制织的织物可满足此要求。

(2)轮胎和传送(传动)带等的骨架材料。由於PEN纤维具有较大的回弹性和刚性,能够满足橡胶骨架材料对於耐高温性、抗疲劳性、抗冲击性、粘结性和抗蠕变性的要求,因而成为替代钢丝、PA66、PET等的理想材料。

(3)PEN纤维增强材料。高压水管、蒸汽、燃料、化学药品等输送管道以及汽车发动机罩盖等用品都是在湿热环境中工作,必须具有优良的机械物理性能,PEN纤维是这些用品理想的增强材料。

(4)过滤材料。环保用过滤材料,一般要求具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性、耐潮湿水解和耐磨等性能。由PEN纤维制成的过滤材料,过滤性能极优,可与聚苯硫醚(PPS)纤维相媲美。同时,PEN滤材在较宽的PH(酸硷度)值范围内具有优异的拉伸强度,因而它将逐步替代PET筛,在造纸筛领域内得到较为广泛的应用。

(5)缆绳。由於PEN纤维的模量高、伸缩性强,并具有优良的耐化学性能、抗紫外线性能等,是制造各种缆以光学膜为主题绳的理想材料,今後将有可能逐步替代PET缆绳。

(6)服装和服饰材料。由於PEN纤维具有许多优异的性能,也是理想的服装和服饰材料。

综上所述,PEN的应用领域非常广阔。我们相信,随着PEN原料的合成技术进一步得到突破,PEN会最终找到其特殊的发展空间。

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