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食品级PET薄膜的现状与发展

作者:商雪松   来源:   评论:0 点击:

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       我国聚酯产业发展迅速,其中聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)被广泛用于生产瓶子、纤维、薄膜等产品。PET薄膜因具有优良的物理和化学特性,所以在食品包装领域被广泛应用。但其单体和催化剂及其它助剂,包括副产物有些属于高毒物质,同时存在迁移风险。
 
        随着石油化工技术的进步,促使我国在聚酯产业发展迅速,现已成为世界上最具规模的聚酯产品生产基地。其中,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)因具有优异的刚性、耐热性、电绝缘性和耐化学品性能,PET薄膜在电子电器、食品包装、和感光材料方面具有广泛的用途。
 
        PET常用的合成方式包括对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)的直接酯化法(PTA法)和对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇的酯交换法(DMT法)。而PET在缩聚反应过程中需要添加催化剂(如三氧化二锑)、稳定剂等添加剂或助剂,同时在酯化反应过程中伴有副产物(如二甘醇、乙醛以及一些低聚物)产生,而这些物质中有些具有一定毒性,并且在与食品接触的过程中会通过包装材料迁移至内容物,从而导致内容物的污染,进一步影响消费者身体健康。
 
        世界各国(欧盟、美国、中国、日本等)已经针对食品包装材料用PET的卫生及安全要求分别制定了相应的法规,并对其中具有迁移风险的物质规定了最大迁移限量及使用要求的限制。
 
PET合成工艺及所用原料
 
        PET常采用如下两种合成方式:对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)的直接酯化法(PTA法)和对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇的酯交换法(DMT法)。直接酯化法是应用PTA和EG直接酯化为对苯二甲酸和乙二醇的低聚物(对苯二甲酸双羟乙酯BHET),再进行缩聚反应。酯交换法则是先把对苯二甲酸酯转化为对苯二甲酸二甲酯,精制后再经酯交换反应合成聚酯。
 
        直接酯化法与酯交换法相比,其优势在于流程短、消耗低、生产较安全。直接酯化法自80年代起己成为聚酯主要的生产工艺和首选技术路线。
 
        合成PET的主要原料有:对苯二甲酸(TPA)、对苯二甲酸二甲酯(DMT)、乙二醇(EG)。催化剂主要为金属化合物,如锑系催化剂、锗系催化剂、钛系催化剂。其中,锑系催化剂由于活性高、副反应少,对聚酯的热降解反应促进程度低且价格低,制成的产品质量高,因此应用最为广泛。常用的锑系催化剂有乙二醇锑、醋酸锑和三氧化二锑。但是锑化合物的毒性会对人体健康和环境均造成不利的影响,近年来世界各国对锑的使用提出了一些新的要求,如欧盟要求每千克包装物转移到食品中的锑小于0.01mg/kg。
 
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BOPET薄膜的生产流程
 
        PET薄膜的加工方法主要有3种:流延法(APET)、吹塑法和平面双向拉伸法(BOPET)。3种方法各有优缺点,制成的薄膜性能也各有差异,其中以平面双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)品质方面最为优异,应用最为广泛。BOPET生产设备有法国DMT、德国Bruckner、德国Dornier、日本三菱重工等。
 
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PET原料的毒理性介绍
 
        PET合成中涉及的原料对苯二甲酸、乙二醇、锑系催化剂均对人体健康有一定的影响,具体危害介绍如下。对苯二甲酸——常温下为白色、较松散的结晶粉末,无毒,易燃。对眼睛、粘膜和上呼吸道有刺激作用。乙二醇——属低毒类物质,若吸入经加热挥发的乙二醇蒸汽或误饮乙二醇,能引起急性中毒;若长期吸入乙二醇蒸汽,则会慢性中毒。
 
        大鼠LD50为5.5~8.54mL/kg,人一次口服LD50最多为80~100g,血中乙二醇浓度达2.4g/L,可引起急性肾功能衰竭。吸入中毒时的表现为神志模糊、眼球震颤,尿中有蛋白、草酸钙结晶和红细胞等。锑系催化剂——锑系催化剂是聚酯生产中最常用的催化剂,主要有三氧化二锑、醋酸锑、乙二醇锑等,均为白色结晶状粉末。醋酸锑和乙二醇锑加热时会分解成醋酸和氧化锑烟雾,其中氧化锑烟雾为剧毒物,会引起肠胃功能絮乱、呕吐、腹泻,还会引起神经性疾病。
 
总结
 
        聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)常用的合成方式有直接酯化法(PTA法)和酯交换法(DMT法),其因具有优异的物理和化学性能,而被广泛应用于食品包装领域。然而PET在缩聚反应过程中所用的催化剂、稳定剂等添加剂或助剂,包括反应产生的副产物,因具有一定毒性同时存在迁移风险,已引起广泛关注。欧盟、美国、中国、日本等针对食品包装材料用PET的卫生及安全要求分别制定了相应的法规,从而有效规范了PET朝着更加健康安全的方向发展。
 

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