聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)因具有優異的綜合性能, 逐步成為世界包裝工業中用量增長最快的樹脂。因其良好的力學性能與光學性能被廣泛應用于纖維、薄膜、軟飲料瓶的制備。近年來，大部分碳酸飲料均由PET吹塑而成。塑料重量輕、強度好、易加工、易回收，由于塑料瓶替代玻璃瓶作為啤酒的包裝容器具有巨大的潛力。PET作為近年來最合適的啤酒包裝材料被廣泛地研究。雖然PET在碳酸飲料中已被廣泛運用，但啤酒是一種敏感型飲料, 極微量的氧氣滲入包裝容器也會使啤酒的口感和香味發生變化。另外, 啤酒中二氧化碳的流失會影響到它的充碳水平和泡沫特性，這就要求塑料瓶既要避免氧氣滲入瓶中, 又要防止二氧化碳從瓶中逃逸, 且能經受巴氏滅菌加熱。這對塑料瓶的氣體阻隔性與熱性能提出了更高的要求，純PET無法達到要求。
目前的研究中，主要有三種方法來制備高阻隔的瓶材料，包括共擠多層法、表面涂層法和與共混法復合材料制備法。第一種方法為采用多層材料復合擠出，一般為五層或七層，如PET內層-阻隔層-PET外層；第二種方法為在PET表面涂布阻隔層；而第三種方法為通過共聚或共混的方式制備具有高阻隔的復合材料，如PET/PEN共混物，PET/納米材料復合物等。前兩種方法對設備的要求高，如何通過較簡單的方式直接制備出高阻隔的合適做啤酒瓶的塑料則成為研究的熱點。各種共混體系被用于提高PET的韌性與阻隔性能，如PET/PEN，PET/EVOH，PET/尼龍MXD6等有機共混體系及PET/SiO2，PET/蒙脫土，PET/ZnO等無機納米復合體系均被制備以提高材料的力學性能及阻隔性。
本文采用阻隔性優良的EVOH與PET及納米蒙脫土組成有機/無機復合體系以保證材料力學性能的同時提高材料的阻隔性能，對各組分不同用量對體系性能的影響進行了探索并對其機理進行了探討。
1、實驗部分
1．1 原料
PET切片(特性粘數0.185dL/g) ,常州安德利聚酯有限公司；納米蒙脫土，粒徑小于50nm，浙江豐虹粘土化工有限公司；EVOH，含乙烯醇70% (mol)，日本合成化學工業公司；硅烷偶聯劑KH560，南京奧誠化工有限公司。
1．2 儀器
掃描電子顯微鏡，S-3000N型,Hitachi有限公司；高速混合機，SJ-GH型，青島浩賽特塑料機械有限公司；雙螺桿擠出機，CTE-35，寧波海天集團股份公司；注塑機，HTF90WE型，寧波海天集團股份公司；拉伸中空吹瓶機，WL-APO3型，佛山偉力塑料機械有限公司；懸臂梁沖擊試驗機，江都昌隆儀器有限公司；萬能力學測試儀，深圳三思公司。透氣試驗儀，mocon-100型，美國Mocon公司。
1．3 共混物塑料瓶的制備
稱取一定量的PET、EVOH、經質量分數為3%的偶聯劑改性的納米蒙脫土，于真空干燥箱內80℃下放置8h。以一定配比投入高速混合機中混合均勻，后投入雙螺桿擠出機造粒，控制擠出溫度為190~265℃，擠出物料在140℃下干燥6~8h后，一部分粒料經注塑機注塑待測，一部分經注塑機注塑成瓶胚，后經吹瓶機吹瓶待測。
1. 4 性能表征
試樣在室溫(25℃±1℃)下靜置72 h后，拉伸強度按GB /T1040-1992測試；彎曲強度按GB /T9341-2000測試；沖擊強度按GB /T1843-1996進行測定；共混材料表面形態由掃描電鏡進行觀察。透氣性能的測試將吹塑后的改性復合瓶的瓶壁按一剪裁成所需的試樣,在透氣試驗儀上測試試樣的氧氣透過系數。
2 結果與討論
2．1 PET/EVOH共混物的性能
圖1，2為不同EVOH用量的PET/EVOH共混物的力學性能。由圖可見，隨著EVOH的增加，共混物的沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度和斷裂伸長率均呈現下降趨勢，但程度不同。強度降低幅度較大，而斷裂伸長率下降幅度小。這是由于EVOH本身強度比PET差造成的，同時，EVOH分子鏈柔性不大，無法有效改善PET的韌性。同時，隨著EVOH用量的增加，在體系中和PET的相容性受影響，也對力學性能產生不利效果。圖3分別為10%和30% EVOH共混物的表面掃描電鏡圖，由圖可見，EVOH增大后，表面性能明顯變差，明顯出現一定的分相。圖4為含不同比例EVOH對氧透氣性的影響，由圖可見，隨著EVOHD的增加，共混物的透氣性緩慢增加，當EVOH超過15%wt時透氣性突然增大，其后又緩慢增加，這可能是因為當EVOH超過15%后，在體系內形成局部的連續相，從而充分發揮了EVOH的阻隔性。而這也是提高混合物阻隔性的關鍵。
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圖1. EVOH用量對拉伸強度和斷裂伸長率的影響?
2. EVOH用量對沖擊強度與彎曲強度的影響
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圖3. 不同EVOH含量PET/EVOH共混物的切片外觀
( a: PET; b: PET/EVOH=90:10; c: PET/EVOH=70:30)
圖4?? EVOH對氧透氣性的影響
2．2 納米蒙脫土的加入對PET/EVOH性能的影響
圖5,6為不同用量納米蒙脫土加入PET/EVOH中對共混物力學性能的影響，由圖可見，隨著蒙脫土用量的增加，共混物的沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度均有一定程度升高，而斷裂伸長率反而略有下降。當蒙脫土用量為共混物體系質量分數的0.8%~1%時，體系的強度達到最大值。這說明蒙脫土的加入有利于體系中PET的結晶，提高了結晶速率，從而提高了體系的強度。而結晶的提高對材料的斷裂伸長率影響不大。而本實驗中的納米蒙脫土加入主要起到成核劑的作用，加入量較少，未能達到插層增強的效果，過多蒙脫土雖有一定增強效果卻會造成吹瓶透明性的下降，因而不可取。圖7為加入不同用量納米蒙脫土對共混物阻隔性的影響。由圖可見，隨著蒙脫土的加入，共混物的透氣性有一定程度降低。這是因為蒙脫土的加入使得材料結晶速率提高，在拉伸取向時, 有可能產生大量的誘導取向結晶, 使結晶度提高, 從而提高阻隔性；同時，蒙脫土量雖少，但在共混物也是以插層形式存在，從而增加了氣體通過的難度。
圖5. 有機納米蒙脫土的用量對拉伸強度和斷裂伸長率的影響??
圖6. 有機納米蒙脫土的用量對沖擊強度與彎曲強度的影響
圖7? 不同用量納米蒙脫土對共混物阻隔性的影響
3 ?結論
1). EVOH與PET共混有利于提高PET的氣體阻隔性，當EVOH質量為共混物30%時，氧擴散系數為純PET的1/4，但隨著EVOH的增加，共混物的力學強度下降較大，EVOH用量為共混物15%wt時可保證較好綜合性能。
2). 加入納米蒙脫土有利于共混物中PET的結晶從而提高材料的力學性能，且共混物阻隔性略有提高。蒙脫土加入量為0.8%質量分數時共混物性能最佳。共混物拉伸強度、沖擊強度、彎曲強度分別提高21.8%，21.6%，23.6%，阻隔性提高38.4%。
