鄧玉明，曾科，唐蕾

聚（4-甲基-1-戊烯）對PET/TiO2體系的協(xié)同阻光效應(yīng)

鄧玉明，曾科，唐蕾

（內(nèi)蒙古乳業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，呼和浩特 010110）

在不降低包裝阻光性能的前提下，降低阻光聚酯（PET）瓶包裝中二氧化鈦（TiO2）的添加量，使包裝材料更有利于后續(xù)的回收再利用。利用聚（4-甲基-1-戊烯）（PMP）與PET之間的不相容特性以及折射率上的顯著差異，在PET吹瓶過程中的拉伸過程形成界面和孔穴，同時，通過引入相容劑，減小PMP在PET中的分散粒徑，形成更多的兩相界面，在兩相界面處對外界入射光線進行多次的折射、反射，從而削弱光線的穿透能力，起到協(xié)同阻光的效果。母粒中PMP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%，相容劑與PMP的質(zhì)量比為1∶11時，阻光效果最佳。在PMP的協(xié)同下，TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.9%的PET瓶可見光阻光率與傳統(tǒng)的TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的PET瓶相當(dāng)，650 nm以下的光線的阻隔比例大于99%。在阻光PET瓶應(yīng)用中，通過PMP與相容劑的配合使用，能夠起到有效的協(xié)同阻光效果，顯著減少TiO2的添加量。

乳制品；阻光；聚酯瓶；聚（4-甲基-1-戊烯）

影響乳制品中脂肪氧化的因素有很多，主要有氧氣、光照、儲存溫度等，光氧化是牛奶中乳脂肪氧化的主要誘因[1-3]，乳制品中的光敏物質(zhì)可吸收部分可見光與紫外光，使乳脂肪發(fā)生光氧化作用。光氧化對乳制品酸敗具有促進作用，其酸敗程度與光線波長、光照強度、持續(xù)時間，以及產(chǎn)品的溶氧量有關(guān)。光敏物質(zhì)對光照的吸收量越大，其降解得越迅速?？梢酝ㄟ^減小包裝材料的氧氣和光線透過率從而保護產(chǎn)品的風(fēng)味[4-7]。

隨著飲料行業(yè)的發(fā)展，PET包裝及無菌灌裝設(shè)備應(yīng)運而生，且已成熟運用在含乳及其他飲料行業(yè)中[8]。PET瓶機械強度高，造型可以多變，可以重復(fù)開啟和關(guān)閉，便于攜帶。未添加助劑的PET瓶無色透明，不能有效阻隔光線，不能直接應(yīng)用到常溫長貨架期乳制品中。

現(xiàn)有的阻光型聚酯瓶，PET樹脂內(nèi)共混了大量的TiO2，一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%～8%。一方面，高比例的無機填料會對加工設(shè)備、模具造成快速的磨損，增加設(shè)備的維護成本，另一方面，過高的TiO2會影響PET后續(xù)的回收環(huán)節(jié)，不利于PET材料的整體可回收 性[9-11]，歐洲部分國家已經(jīng)對PET中的無機物含量做出了限制，無機物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于4%的會征收高昂的附加稅，因此，整個行業(yè)對于阻光包裝中無機填料的含量有持續(xù)降低的技術(shù)需求，但不能因此影響到對光線的阻隔效果。

聚（4-甲基-1-戊烯）（PMP）是一種線性的聚烯烴[12-13]，具有低密度（0.833 g/cm3)、低折射率（1.462）、低表面能（24 mN/m）等特性。

目前已經(jīng)有人進行嘗試以聚（4-甲基-1-戊烯）（PMP）、二氧化鈦（TiO2）與PET作為主要材料，制得具有較好阻光效果的PET瓶[14-15]，但是，PMP與PET之間屬于不相容體系，共混后容易發(fā)生宏觀相分離，PMP作為分散相，分散尺寸大且不均勻，同時，宏觀相分離也容易導(dǎo)致包裝整體的力學(xué)性能的降低。

研究通過引入合適的相容劑，優(yōu)化配方組成，在PET的連續(xù)相中獲得小且均勻的PMP分散相，使阻光PET瓶包裝的整體阻光性能獲得優(yōu)化。

1 實驗

1.1 主要原材料和儀器

主要材料：聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），瓶級切片，特性粘數(shù)為0.8；二氧化鈦，金紅石型，亨斯曼，TR28；聚(4-甲基-1-戊烯)（PMP），三井化學(xué)，RT18；相容劑，Admer QB516,聚丙烯接枝馬來酸酐，三井化學(xué)。

主要儀器：雙螺桿擠出機，型號，南京科亞HK26，螺桿直徑為26 mm，長徑比為40；流延片材試驗機，南京諾達(dá)擠出裝備有限公司生產(chǎn)；薄膜靜態(tài)雙向拉伸試驗機，汕頭市德華機械廠生產(chǎn)；FTIR，美國Nicolet is20；SEM，F(xiàn)EI Inspect F50 場發(fā)射掃描電子顯微鏡；透光率測試儀，Datacolor850；整體包裝透光率測試儀，積分球原理，自制。

1.2 試樣制備

1.2.1 PMP/相容劑/TiO2母粒的制備

按照表1比例，將PMP、相容劑、TiO2混合均勻，利用雙螺桿設(shè)備共混造粒，雙螺桿各區(qū)溫度設(shè)定為250、260、260、260、255、255、250 ℃。

表1 配方比例

Tab.1 Formula ratio of samples

1.2.2 PET瓶的制備

1.2.2.1 瓶胚的制備

將1#—5#母粒分別與PET樹脂按照質(zhì)量比為96∶4混合后，采用HUSKY注胚機，進行瓶胚的制備。關(guān)鍵工藝參數(shù)：螺桿各區(qū)溫度為180、250、290、290、290 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速為58 r/min，注塑時間為5 s，保壓時間為3.6 s，冷卻時間為3 s，模具溫度為25 ℃。所得瓶胚見圖1，瓶胚質(zhì)量為20.20 g，存放48 h后，進行吹瓶。

圖1 瓶胚圖片

1.2.2.1 PET瓶的制備

上述瓶胚存放48 h后，使用Sidel的吹、罐一體設(shè)備進行瓶體吹制，瓶胚預(yù)熱溫度為125 ℃，得到如圖2所示的瓶身樣品，瓶身最薄處約為0.3 mm。

圖2 PET瓶身圖片

1.3 測試分析

1.3.1 紅外（FTIR）分析

將樣品原樣在200 ℃溫度下進行壓片，壓成薄膜狀后用反射模式（ATR）測試，參考GB/T 32199—2015測試。測試儀器為美國Nicolet is20。

1.3.2 掃描電鏡（SEM）分析

在瓶身固定部位取片材樣品，尺寸為2 cm×2 cm，將樣品采用液氮淬斷，參考JY/T 010—1996分析型掃描電子顯微鏡方法通則，取斷面橫截面用導(dǎo)電膠制樣，噴金，測試不同倍數(shù)下的樣品形貌，并進行拍攝。采用FEI Inspect F50 場發(fā)射掃描電子顯微鏡測試。

1.3.3 阻光性能測試

1.3.3.1 片材阻光性能測試

在瓶身固定部位取片材樣品，尺寸為3.5 cm×3.5 cm，測試設(shè)備為Datacolor850，參照AATCC TM203—2016e，光源為Pulsed xenon light source，進行UV-VIS透光率測試。

1.3.3.2 整體阻光測試

整體阻光測試采用自主開發(fā)設(shè)備，見圖3。將光源封閉到PET瓶內(nèi)部，外部采用積分球原理，將透過的光線進行匯總收集，阻光率計算見式（1）。

(1)

式中：0為光源強度；1為透射光強度。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅外（FTIR）分析

研究采用的協(xié)同阻光成分為聚（4-甲基-1-戊烯）（以下簡稱PMP），其化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖4。

其整體結(jié)構(gòu)為非極性分子，與PET之間的相容性極差。為了改善PMP與PET之間的相容性，采用了添加一定比例相容劑的方式，相容劑采用商業(yè)化的樹脂，化學(xué)結(jié)構(gòu)為極性單體（如馬來酸酐）接枝改性的聚烯烴樹脂。

對以上2種材料進行了紅外表征，聚（4-甲基-1-戊烯）的紅外譜圖結(jié)果見圖5。

相容劑的紅外譜圖結(jié)果見圖6。圖6中800～1400 cm?1的吸收峰是典型的聚丙烯結(jié)構(gòu)中甲基特征振動吸收，1457 cm?1是聚丙烯中亞甲基的彎曲振動，2800～ 3000 cm?1為聚丙烯結(jié)構(gòu)中亞甲基的伸縮振動，以上都是聚丙烯的典型紅外吸收峰。紅外結(jié)果同時顯示，在1700～1800 cm?1出現(xiàn)了羰基的典型伸縮振動吸收峰，該結(jié)構(gòu)歸屬于接枝單元馬來酸酐，該相容劑是在聚丙烯的骨架基礎(chǔ)上接枝極性單體（馬來酸酐）反應(yīng)制得。正是由于相容劑分子中極性結(jié)構(gòu)（馬來酸酐）的存在，其與聚酯結(jié)構(gòu)單元之間通過氫鍵相互作用提高了分子間結(jié)合力，而結(jié)構(gòu)中的聚丙烯鏈段與PMP有良好的相容性，因此PP-g-MAH作為一種兩親分子改善了PMP與PET之間的相容性。

圖3 包裝整體阻光測試裝置

圖4 聚（4-甲基-1-戊烯）的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖5 聚（4-甲基-1-戊烯）的紅外譜圖

圖6 相容劑的紅外譜圖

母粒的紅外譜圖見圖7。最終PET包裝的紅外譜圖見圖8，由于包裝材料的阻光特性，無法用透射的方式，采用反射（ATR）的方式進行測試。在實際使用中，母粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%，PMP在包裝中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅有2%左右，所以譜圖中主要體現(xiàn)的是PET的特征峰信息。

圖7 母粒的紅外譜圖

圖8 阻光PET瓶的紅外譜圖

2.2 PMP在PET中分散行為的表征和分析

PMP從分子結(jié)構(gòu)上，重復(fù)單元都是由弱極性單元組成，其溶度參數(shù)為14.5左右，表面張力為24 mN/m，密度僅有0.833 g/cm3，與PET是不相容體系。兩者共混，PMP會以較大的尺寸分散在PET基體中。如圖9a的掃描電鏡照片，PMP以8～10 μm的球狀粒子分散在PET中且不均勻，界面非常光潔，說明與PET之間沒有較好的結(jié)合力。這種尺寸的相分離，對于基體樹脂的力學(xué)性能會有不利的影響。為了驗證這一點，設(shè)計了如下實驗方案，并進行了拉伸性能的測試，結(jié)果見表2。

樣品1配方中只含有3.9%的TiO2，樣品2中添加了2.1%的PMP，樣品3中添加了0.17%的PP-g-MAH作為相容劑。從拉伸測試的結(jié)果來看，加入PMP/相容劑組分的配方（樣品2和樣品3）拉伸強度略有降低，是因為PMP的本體強度低于PET的原因。斷裂伸長率的結(jié)果存在較大的差異，未加入PMP/相容劑的配方（樣品1）的斷裂伸長率為350%，加入PMP配方（樣品2）的斷裂伸長率降 低為320%。主要是由于PMP在PET基體中發(fā)生了尺寸較大的相分離，且由于不相容性導(dǎo)致相間結(jié)合力不強。當(dāng)在配方中加入適量的PP-g-MAH（樣品3），發(fā)現(xiàn)斷裂伸長率提高到376%。這是由于PP-g-MAH的引入改善了PMP在PET中的分散尺寸，同時改善了PET與PMP的相容性，提高了相界面的結(jié)合力。

為了改善PMP在PET中的分散行為，在配方中引入了相容劑（馬來酸酐改性的聚烯烴），見圖9b—e。隨著相容劑的加入，PMP球形粒子的尺寸由原先的8～10 μm減小到3～5 μm，分散也更加均勻。在沒有相容劑的條件下，PMP分散球體的表面較為光潔，隨著相容劑含量的增加，PMP與PET的界面結(jié)合力增強，球體表面的光潔度呈下降趨勢。相容性的增加，固然可以減小PMP分散相的尺寸，但同時界面結(jié)合力的增加也帶來了成孔性能的劣化，這個會在后文加以討論。

研究重點關(guān)注的是PMP的協(xié)同阻光效果，PMP的協(xié)同阻光機理有2點。第1個機理為空穴機理[16]，PMP與PET是不相容體系，界面結(jié)合力不好，在吹瓶過程中，界面間容易發(fā)生分離并成孔，光線將在這些孔隙處發(fā)生散射而削弱穿透效果。第2個機理是由于聚合物的折射率差異所致，PET的折射率為1.64，PMP的折射率為1.462，當(dāng)2種材料的折射率超過0.1時，光線在界面處就會發(fā)生明顯的折射而改變光路[17-18]，光線在多個分散粒子間多次折射，就會大大減弱光線的穿透性，因此PMP的協(xié)同阻光效果同時受孔隙的多少以及樹脂間界面的大小2種因素的影響，以下就文中涉及的5個配方的透光率結(jié)果進行分析。

圖9 不同配方的材料斷面SEM照片

表2 PP-g-MAH對于PET/PMP體系力學(xué)性能的影響

Tab.2 Effect of PP-g-MAH on mechanical properties of PET/PMP system

2.3 透光率測試結(jié)果

2.3.1 片材透光率測試結(jié)果

在瓶身固定位置取3.5 cm×3.5 cm片材（厚度約0.3 mm）進行透光率的測試，測試結(jié)果見圖10。從圖10中數(shù)據(jù)可以看出，隨著相容劑的加入，阻光率相對于PMP體系（1#）均有提升，但是當(dāng)相容劑超過一定比例時，阻光率反而有所下降，這是由PMP協(xié)同阻光的2個機理的競爭關(guān)系所致。對于光線多次折射的協(xié)同阻光機理，隨著粒子的減小，在同樣的添加比例下，整體的界面面積增大，阻光協(xié)同效應(yīng)增強，材料的阻光率提高；對于孔隙機理，隨著相容劑含量的增加，PET與PMP的界面結(jié)合力變好，材料拉伸時反而不容易形成孔隙，這樣會導(dǎo)致材料的阻光率降低。綜上，2個機理隨著相容劑比例的提高，對阻光率的影響趨勢相反，因此有理由推斷，該體系配方上，相容劑存在一個最優(yōu)點。從現(xiàn)有數(shù)據(jù)可以看出，3#配方（當(dāng)相容劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時，即相容劑和PMP質(zhì)量比為1∶11時）阻光率出現(xiàn)最大值為99.96%，實驗結(jié)果較好地驗證了理論推斷。

圖10 不同配方瓶身片材樣品的阻光率數(shù)據(jù)

在圖10配方中，含有約3.9%的TiO2，因此，整體的阻光率比較高，差異較小。為了更好地研究拉伸成孔與界面折射這2種機理對于阻光的貢獻，設(shè)計了2個極端的不含TiO2的配方，見表3。

表3 阻光機理研究用配方比例

Tab.3 Formula ratio for study of light barrier mechanism

將表3配方，分別做成300 μm的片材，再經(jīng)過雙向拉伸做成50 μm的薄膜，分別進行透光率的測試，結(jié)果見圖11。從圖11數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)材料未經(jīng)拉伸（300 μm片材）時，采用相容劑配方的阻光率（31.46%，圖11中6#-1）要高于PMP配方（16.44%，圖11中7#-1）。這是由于相容劑與PET基體有著更好的相容性，分散粒徑減小，增大了界面面積，光線在傳輸過程中經(jīng)過更多次的折射而使材料整體呈現(xiàn)出更強的阻光性能。當(dāng)片材經(jīng)過相同比例的拉伸，厚度降為50 μm時，阻光率的結(jié)果發(fā)生了反轉(zhuǎn)，PMP體系的阻光率數(shù)據(jù)（30.85%，圖11中6#-2）反而高于相容劑體系（14.69%，圖11中7#-2），其原因是，拉伸過程在不相容體系中，更容易發(fā)生界面的分離而形成孔隙，光線傳播時，通過孔隙會發(fā)生強切的散射，從而削弱了光線的通過性，提高材料的阻光性能。

圖11 單獨使用PMP/相容劑配方的薄膜/片材阻光率

通過比較2組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，拉伸對于片材阻光率的貢獻呈現(xiàn)出2個趨勢，對于樣品6#，配方中沒有加入相容劑，PMP與PET呈現(xiàn)完全不相容的特性，片材經(jīng)拉伸時，PMP與PET的界面之間更容易發(fā)生材料分離而形成孔穴，光線在孔穴處發(fā)生折射，從而起到削弱光線透過的作用。對于樣品7#，配方中采用相容劑替代PMP，在未拉伸時，由于不相容組分在PET基體中的分散尺寸更小，形成了更大的相界面積，因此相較于樣品6#的未拉伸片材，其阻光率更高（光線在片材內(nèi)經(jīng)受更多次的折射）；當(dāng)對7#號片材進行拉伸時，由于相容劑/PET相界面的結(jié)合力更好，拉伸時不容易發(fā)生界面分離，也很難形成空穴，因此拉伸后的樣品7#由于厚度降低，但沒有空穴形成時的阻光貢獻，因此阻光率呈現(xiàn)下降的結(jié)果。

通過比較圖11中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過拉伸的PMP配方（50 μm）與未經(jīng)拉伸的片材相容劑配方相比，其阻光率數(shù)據(jù)相近，但是厚度僅僅為后者的1/6，說明孔隙因素對阻光性能的貢獻度要高于界面折射因素。

2.3.2 瓶體整體阻光性能結(jié)果

研究的目的是通過PMP體系的協(xié)同阻光效應(yīng)降低阻光PET包裝中TiO2的含量。用片材的方式測量只能得到局部樣品的阻光性能數(shù)據(jù)，但PET瓶體的厚度呈不均勻分布，瓶口、瓶身、瓶底的厚度都不盡相同，局部的阻光數(shù)據(jù)不能完全代表包裝整體的阻光性能，因此，采用筆者設(shè)計的基于積分球原理的包裝整體阻光測試設(shè)備，對現(xiàn)用包裝（含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.5%左右的TiO2）和PMP/相容劑體系包裝（3#配方，成品包裝含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.9%左右的TiO2）進行了阻光率的測試，結(jié)果見圖12。

圖12 PET瓶整體阻光測試結(jié)果

從圖12的測試結(jié)果可以看出，在可見光波長范圍內(nèi)（400～800 nm），所有樣品的光線透過率都呈現(xiàn)出上升的趨勢。相較于現(xiàn)在商業(yè)化的配方體系（TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%左右），新的PMP/相容劑協(xié)同阻光體系在TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至3.9%時，依然能保持相近的阻光率水平。在實際應(yīng)用中，由于貨架表現(xiàn)的需要，PET瓶身外要額外增加白色的熱收縮標(biāo)簽，這層白色的標(biāo)簽?zāi)芷鸬竭M一步阻擋光線的功能，因此，試驗中增加了套標(biāo)的整體包裝阻光率結(jié)果?？梢钥闯?，現(xiàn)有包裝和PMP/相容劑協(xié)同阻光體系在標(biāo)簽的共同作用下，可見光的透過率均接近0。說明在實際應(yīng)用中，2個方案對光線的阻隔效果相同。

2.3.3 PMP對PET基體的增韌效應(yīng)

現(xiàn)有的阻光PET瓶配方中由于含有較多的TiO2，材料整體體現(xiàn)出硬且脆的特性[19]，這一點在缺口沖擊測試中能夠體現(xiàn)出來，將純PET、現(xiàn)有阻光配方（TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%）、PMP/相容劑協(xié)同阻光配方（TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.9%）進行缺口沖擊測試，結(jié)果見圖13。

從圖13數(shù)據(jù)中可以得到，純PET的缺口沖擊為5.5 kJ/m2，現(xiàn)有的TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的配方中，無機成分的引入大幅降低了材料的韌性，數(shù)值降低為3.3 kJ/m2左右。當(dāng)采用PMP/相容劑協(xié)同配方時，沖擊強度數(shù)值甚至高于了純PET，說明PMP/相容劑組分起到協(xié)同阻光效應(yīng)的同時，也提供了橡膠增韌效應(yīng)，抵消了無機成分引入對沖擊強度的負(fù)面影響。在實際應(yīng)用中，沖擊強度的提高有利于減小包裝跌落造成的破損風(fēng)險。

圖13 不同體系的缺口沖擊強度數(shù)據(jù)對比

3 結(jié)語

利用聚（4-甲基-1-戊烯）（PMP）與聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的不相容性，以及PMP自身的理化性能特點，加入PET瓶身中，能夠起到很好的協(xié)同阻光效果，大幅降低傳統(tǒng)阻光配方中TiO2的含量。研究表明，在PMP的協(xié)同下，TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.9%的PET瓶包裝可見光阻光率與傳統(tǒng)的TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的PET瓶包裝相當(dāng)。

通過加入適量比例的相容劑，減小PMP分散相在PET基體中的尺寸，增加相界面面積，可以進一步增強PMP的協(xié)同阻光效果。研究數(shù)據(jù)表明，當(dāng)相容劑與PMP的質(zhì)量比為1∶11時，阻光效果最佳。

隨著全球各大品牌對包裝可持續(xù)的關(guān)注，包裝的可回收性越來越受到重視。PET包裝中添加的無機成分越少越有利于整體包裝回收價值的提高。歐盟當(dāng)下把PET中TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)限定為4%以內(nèi)，在未來法規(guī)趨嚴(yán)的形勢下，TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有進一步降低的需求，1%以下乃至0添加正成為大家研究的目標(biāo)。通過不相容體系的設(shè)計以及分散相形態(tài)的控制，有望減少阻光PET包裝對于TiO2的依賴，但從數(shù)據(jù)看，不加TiO2無法達(dá)到乳品對于包裝的阻光要求，需要從整體包裝的協(xié)同阻光實現(xiàn)上去做優(yōu)化設(shè)計，以實現(xiàn)這一挑戰(zhàn)目標(biāo)。

[1] WEBSTER J B, DUNCAN S E, MARCY J E, et al. Controlling Light Oxidation Flavor in Milk by Blocking Riboflavin Excitation Wavelengths by Interference[J]. Journal of Food Science, 2009, 74(9): 390-398.

[2] WANG A, DUNCAN S E, WHALLEY N W, et al. Interaction Effect of LED Color Temperatures and Light-Protective Additive Packaging on Photo-Oxidation in Milk Displayed in Retail Dairy Case[J]. Food Chemistry, 2020, 323: 126699.

[3] CHANG A C, DANDO R. Exposure to Light-Emitting Diodes may Be more Damaging to the Sensory Properties of Fat-Free Milk than Exposure to Fluorescent Light[J]. Journal of Dairy Science, 2018, 101(1): 154-163.

[4] ??ETAR M. Packaging Perspective of Milk and Dairy Products[J]. Mljekarstvo, 2019(1): 3-20.

[5] LIMBO S, PELLEGRINO L, D'INCECCO P, et al. Storage of Pasteurized Milk in Clear PET Bottles Combined with Light Exposure on a Retail Display Case: A Possible Strategy to Define the Shelf Life and Support a Recyclable Packaging[J]. Food Chemistry, 2020, 329: 127116.

[6] WANG A, DADMUN C H, HAND R M, et al. Efficacy of Light-Protective Additive Packaging in Protecting Milk Freshness in a Retail Dairy Case with LED Lighting at Different Light Intensities[J]. Food Research International (Ottawa, Ont), 2018, 114: 1-9.

[7] MESTDAGH F, MEULENAER B, CLIPPELEER J, et al. Protective Influence of Several Packaging Materials on Light Oxidation of Milk[J]. Journal of Dairy Science, 2005, 88(2): 499-510.

[8] 叢福滋. PET瓶無菌冷灌裝技術(shù)發(fā)展研究[J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備, 2010(1): 52-55.

CONG Fu-zi. Technology of Germ-Free and Cold Filling of PET-Bottles[J]. Agricultural Science & Technology and Equipment, 2010(1): 52-55.

[9] PAUL N, ANDREA H, 宋清泉. PET/聚酯回收: 再用于長絲的要求和回收方案[J]. 國際紡織導(dǎo)報, 2020, 48(8): 6-8. PAUL N, ANDREA H, SONG Qing-quan. PET/Polyester Recycling: Requirements and Recycling Solutions for Reuse in Filaments[J]. Melliand - China, 2020, 48(8): 6-8.

[10] TRIANTAFYLLOU V I, KARAMANI A G, AKRIDA-DEMERTZI K, et al. Studies on the Usability of Recycled PET for Food Packaging Applications[J]. European Food Research and Technology, 2002, 215(3): 243-248.

[11] WELLE F. Investigation into Cross-Contamination During Cleaning Efficiency Testing in PET Recycling[J]. Resources Conservation and Recycling, 2016, 112: 65-72.

[12] CHEN R, L Y, JIANG Z Y, Men Y F. Cavitation in Poly(4-methyl-1-pentene) during Tensile Deformation[J]. Journal of Physical Chemistry B, 2018, 122: 4159-4168.

[13] MERKEL K, LENZA J, RYDAROWSKI H, et al. Characterization of Structure and Properties of Polymer Films Made from Blends of Polyethylene with Poly(4-Methyl-1-Pentene)[J]. Journal of Materials Research, 2017, 32(2): 451-464.

[14] WERINK J. Concentrate for Polyester-Based Materials: WO, 2019/117725 A1[P]. 2019-06-20.

[15] WIELOCH K, ELESWARAPU V. Polyester Packaging Material: WO, 2019/133713 A1[P]. 2019-07-04.

[16] MILLER L, WINTER G, BAUR B, et al. Synthesis, Characterization, and Biodistribution of Multiple 89Zr-Labeled Pore-Expanded Mesoporous Silica Nanoparticles for PET[J]. Nanoscale, 2014, 6(9): 4928-4935.

[17] 王佩璋, 王瀾, 黃衛(wèi)東, 等. 多層光干涉彩虹膜研究[J]. 中國塑料, 2003, 17(6): 72-76.

WANG Pei-zhang, WANG Lan, HUANG Wei-dong, et al. Study on Light Interference Iridescent Multilayer Film[J]. China Plastics, 2003, 17(6): 72-76.

[18] ALFREY J. Physical Optics of Iridescent Multilayered Plastic Films[J]. Polymer Engineering And Science, 1969, 9(6): 400-404.

[19] TODOROV L V, VIANA J C. Characterization of PET Nanocomposites Produced by Different Melt-based Production Methods[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2007, 106(3): 1659-1669.

Synergies Effect Between Poly (4-Methyl-1-Pentene) and PET/TiO2System on Light Barrier Performance

DENG Yu-ming, ZENG Ke, TANG Lei

(Inner Mongolia Dairy Technology Research Institute Co., Ltd., Hohhot 010110, China)

The work aims to reduce TiO2amount in packaging of PET bottles without decreasing the light barrier performance of packaging, to promote recycling process of post consuming packaging. Based on the incompatible characteristics and significant differences in refractive index between poly (4-methyl-1-penene) (PMP) and PET, phase interface and holes were formed during stretching in PET bottle blowing process. At the same time, by adding compatibilizer, the particle size of PMP dispersing in PET was greatly reduced. More two-phase interfaces were formed. On the interface between PMP and PET, the light was refracted and reflected several times to weaken the transmission of light, playing a collaborative effect. The best light barrier result was got when the mass fraction of PMP in masterbatch was 32% and the mass ratio between compatibilizer and PMP was 1∶11. Under the collaborative effect of PMP, the light barrier rate of PET bottle with 3.9% of TiO2(mass fraction) was equivalent to that of traditional PET bottle with 6% of TiO2(mass fraction), and the barrier rate of light below 650 nm was greater than 99%. In application of PET bottles, the collaborative application of PMP and compatibilizer can play an effective role of collaborative light barrier and significantly reduce the amount of TiO2.

milk product; light barrier; PET bottle; poly (4-Methyl-1-Pentene)

TB484；O631.2+4

A

1001-3563(2022)03-0016-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.003

2021-08-17

呼和浩特科技計劃（2020—科技興蒙—國創(chuàng)中心—8）

鄧玉明（1979—），男，高級工程師，主要研究方向為食品包裝技術(shù)、創(chuàng)新、安全。