● 摘要
PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）由于具有质轻、安全性高、加工性好等特点，成为目前啤酒包装中的热门开发材料。相比多层瓶，单层PET瓶由于具有制造工艺简单、易于循环使用等优点，具有更广阔的应用前景。但PET要真正用于啤酒包装，必须提高其对氧气的阻隔性，以延长其货架保质期。本文以提高PET的主动阻氧性能为目的，首先，初步探索了现有的吸氧聚合物的吸氧机理；根据吸氧聚合物的结构特点，初步筛选了可与PET进行共混的端基含有官能团的聚丁二烯（PB）作为吸氧剂；研究了催化剂的催化作用机理，选择了过渡金属钴的羧酸盐作为催化剂；对现有的吸氧量的测试方法进行了原理上的分析与比较，选择了燃料电池氧分析仪来测定氧气含量，设计并加工制作了适于本实验的氧传感器，并根据目前国内外对啤酒包装的要求建立了吸氧量评价标准；通过熔融共混和溶液共混两种方法制备了PET/PB共混体系，通过实验分析了各种因素对所得共混物体系吸氧性能的影响；进一步地，用溶液共混合成了PET/纳米TiO2共混物，利用二氧化钛的光催化性能，通过紫外照射引发吸氧；设计了紫外照射实时监测氧气含量的测试装置，对PET/纳米TiO2共混物的吸氧性能进行了测试，优化了紫外照射的条件及TiO2与三乙醇胺的配比。实验结果表明：（1）溶液共混适于PET与聚丁二烯共混体系的制备，其中共溶剂可选用苯酚和氯仿的混合溶剂；（2）相比环烷酸钴，异辛酸钴催化吸氧的效果较好，当PB的质量分数为8wt%，催化剂异辛酸钴用量为800ppm时，PET/PB共混物在室温下的吸氧效果吸氧能力可达2.414mL/g；（3）紫外照射可以有效地促进PET/PB共混物对氧气的吸收，紫外照射8min后吸氧能力可达4.170mL/g；（4）添加TiO2与三乙醇胺的PET共混物具有一定的吸氧能力，当TiO2与三乙醇胺的质量比为5:1时，PET/纳米TiO2共混物的吸氧能力最好，面积为6×6.5cm2的PET/纳米TiO2薄膜在3h内连续紫外照射八次后可吸收2.047mL氧气，换算为标准状况下的吸氧率为220mg/cm2•day，远远大于国外同类产品的性能。