CN111607201A - 一种食品包装用无锑绿色pet发泡材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚酯制备领域，本发明公开了一种食品包装用无锑绿色PET发泡材料及其制备方法，PET发泡材料该包括以下重量份的原料：100份的无锑纤维级PET，0.1～40份的发泡助剂和0.1～10份的发泡剂；发泡助剂包括以下重量份的原料：10～100份载体树脂，0.1～30份成核剂，0.1～10份天然多官能团发泡添加剂。本发明以无锑聚酯为原料，配合特定的发泡助剂，所制得的PET发泡材料以及所选的发泡助剂在高温下不易发生热降解，成功实现了以无锑瓶级甚至纤维级PET为原料和选择天然发泡助剂发泡制备PET发泡材料。

Description

一种食品包装用无锑绿色PET发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚酯制备领域，尤其涉及一种食品包装用无锑绿色PET发泡材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是乙二醇和对苯二甲酸的缩聚反应产物，是高结晶度、高熔点(260℃左右)的线性大分子。作为一种热塑性聚酯，PET具有良好的力学性能、电绝缘性、耐化学药品性等特性。2020年，PET全球年产能约达到12312万吨，其中7000万吨用于生产纤维，迫切需要进一步拓展PET在非纤化领域的使用，例如各类容器、包装材料、薄膜、胶片、工程塑料等领域。
近几十年来，发泡聚酯无论在学术还是工业领域都引起了广泛的兴趣，得到了持续稳定的发展。PET有着比其他聚合物更高的密度，大约为1.33g/cm3。因此制备发泡PET，减少使用PET材质的膜、片材、食品托盘，模制品等的重量，可以大大降低使用成本，减少环境压力。发泡PET具有可回收、很好的气体阻隔性和高热塑性，在需要烤箱和微波炉的熟食店和肉类托盘市场，烘焙包装市场(用于松饼，甜甜圈，比萨，蛋糕等)，以及最近在气调包装市场(用于改善新鲜肉类，沙拉，水果，蔬菜，烘焙食品和预煮面食等的保存期限)，有着很大优势。
目前发泡PET(0.03-0.20g/cm3)，主要生产商集中在国外包括瑞士3AComposties、德国Armacell、瑞士Gurit、瑞典Diab等，国内只有常州天晟、上海越科有PET泡沫产品投入市场，但其产量和市场占有率极少。
PET发泡成型后，主要具备以下优点：
(1)优良的表面阻滞性，对氧气、二氧化碳和水汽有很好的阻隔性；(2)较高的闭孔率和发泡倍率(最高可达40倍)；(3)热稳定性较好，最高工作温度约200℃，高于PS、PU、PVC和PP泡沫的工作温度；(4)较高的压缩强度、压缩模量、剪切强度和剪切模量；(5)吸水性低，绝热性好，是理想的保温材料。
市场上发泡PET，主要作为芯板材料用于风机叶片，火车车厢地板、壁板、内装饰板和顶板。同时，发泡PET材料具有轻质、加工方便、耐高温、隔热、耐冲击等特点，在食品包装领域有着很大应用前景。然而，用于食品包装的聚酯泡沫的另一重要性是必须满足食品监管准则，这些发泡材料在使用过程中渗透到食品中的添加剂(发泡助剂、成核剂、稳定剂等)和Sb含量必须低于上限水平。
目前报道的专利中，发泡材料主要是用常规含锑聚酯作为原料，使用有毒化学发泡助剂发泡得到。例如，中国专利CN101544811B、CN101544812B和CN102504498A都是使用含锑聚酯、有毒化学小分子发泡助剂进行发泡，制备包装用发泡PET材料。这些包装用发泡PET材料在使用过程中重金属锑和发泡助剂会迁移到食品中，对身体造成危害。因此，只有利用无锑聚酯和无毒发泡助剂进行发泡，才能在食品包装行业与聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯进行有力的竞争。由于无锑聚酯中残余的钛系催化剂催化活性较高，因此在挤出发泡过程容易造成热降解，导致熔体强度变低；此外天然发泡助剂的在高温挤出发泡过程中容易分解，因此现有技术中希望使用无锑瓶级甚至纤维级PET和天然发泡助剂进行发泡一直没有成功。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种食品包装用无锑绿色PET发泡材料及其制备方法。本发明以无锑聚酯为原料，配合特定的发泡助剂，所制得的PET发泡材料以及所选的发泡助剂在高温下不易发生热降解，成功实现了以无锑瓶级甚至纤维级PET为原料和选择天然发泡助剂发泡制备PET发泡材料。
本发明的具体技术方案为：一种食品包装用无锑绿色PET发泡材料，包括以下重量份的原料：100份的无锑纤维级PET，0.1～40份的发泡助剂和0.1～10份的发泡剂。
本发明的PET发泡材料以无锑(含钛)纤维级PET以及天然的发泡助剂为原料，因此不含有重金属锑和有毒的化学小分子助剂。并且为了解决无锑聚酯中残余的钛系催化剂催化活性较高，在挤出发泡过程容易造成聚酯热降解以及天然发泡助剂的在高温容易分解的技术问题，一方面本发明通过调节挤出反应工艺，包括降低发泡温度和减少停留时间，来避免聚酯热降解。同时另一方面本发明使用的发泡助剂具有耐高温性，因此不会存在加工的热降解。
所述发泡助剂包括以下重量份的原料：10～100份载体树脂，0.1～30份成核剂，0.1～10份天然多官能团发泡添加剂。
在上述发泡助剂中，载体树脂选择与无锑纤维级PET加工温度相近(±30℃)，耐热性较好，与天然多官能团发泡添加剂不发生化学反应，具有较高的流动性，熔体指数为10～150g/10min的一类树脂。例如：高密度聚乙烯，聚丙烯、热塑性聚酯弹性体类和尼龙树脂等。
作为优选，所述无锑纤维级PET通过钛系催化剂催化制备，其特性粘度为0.7～1.6dl/g。
作为优选，所述成核剂为纤维素纳米晶或乙酰化改性纤维素纳米晶，其长度为500nm以下，直径为50nm以下，长径比L/D为10～15。
本发明使用的纤维素纳米晶或乙酰化改性纤维素纳米晶成核剂为纳米级别，纤维素纳米晶的非极性部分在表面形成凹痕，容纳PET的分子链并使其排列整来齐，起到异相成核的作用；而纳米级的纤维素纳米晶，可以提高其在聚酯中分散性，从而加快了聚酯的结晶速度，有助于发泡制品定型，制备泡孔更均匀的产品；此外，纤维素纳米晶还可以增加熔体强度，减少天然多官能团发泡添加剂使用量，减少交联结构的产生，促进结晶，从而增加发泡聚酯的强度。最后，纤维素纳米晶作为可再生的天然材料具有可降解、低成本以及环境友好等特性。
进一步地，本发明人发现对纤维素纳米晶乙酰化改性后，例如通过乙酸酐与纤维素纳米晶反应制得乙酰化改性纤维素纳米晶，可降低纤维素纳米晶亲水性和防止发生团聚，提高其与疏水性聚酯之间的相容性。
作为优选，所述天然多官能团发泡添加剂为式1-3三种化合物中的一种或几种：
Figure BDA0002494391100000031
Figure BDA0002494391100000041
本发明的发泡助剂中含有天然多元醇环糊精作为发泡添加剂，具有超过300℃的分解温度，因此在加工时不易受高温分解。其还含有6到8个高反应活性羟甲基，因此能够作为发泡添加剂。环糊精是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖，可以被人体吸收作为能量，不会产生任何危害，可广泛用于食品包装领域。
本发明通过加入上述的多元醇官能团支化剂，其羟基可与PET端羧基在高温下进行挤出反应，将常规的线性PET材料长支链化，长支链结构能够赋予PET特殊的流变、结晶和机械性能，提高PET的熔体强度，可以抵抗泡孔生长过程中剧烈的拉伸变形，防止泡孔的坍塌和合并，得到理想的泡孔结构。
作为优选，所述发泡剂为超临界二氧化碳。
一种上述PET发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将载体树脂、成核剂和天然多官能团发泡添加剂混合，在载体树脂的熔融温度下挤出造粒，制得发泡助剂。
2)将所述发泡助剂真空干燥。
3)将无锑纤维级PET切片和发泡助剂混合并预热并添加至挤出机内，挤出机快速升温至250～270℃，通入发泡剂进行反应并挤出发泡成型，得到食品包装用无锑绿色PET发泡材料。
作为优选，步骤1)中，所述熔融温度为170～250℃，时间为5～15min。
作为优选，步骤2)中，所述真空干燥温度为80～120℃，时间为10-15h。
作为优选，步骤3)中：所述预热温度为70-90℃。通入发泡剂后控制反应压力为6～20MPa；挤出螺杆转速为60～150r/min。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明采用无锑纤维级PET作为发泡原料，调节挤出发泡工艺，制备出发泡倍率、孔尺寸和力学性能达到市场标准的PET发泡材料，避免了市场上的PET发泡材料在食品包装使用过程中重金属锑渗入食品中的风险。
(2)本发明使用的纤维素纳米晶成核剂经过乙酰化改性且为纳米级别，其不仅与聚酯有着很好的相容性而且在聚酯中分散性极好，可以有效促进聚酯的结晶速度，有助于发泡制品定型，制备泡孔更均匀的产品；还可以增加熔体强度，减少天然多官能团发泡添加剂使用量，减少交联结构的产生，促进结晶，从而增加发泡聚酯的强度。此外，纤维素纳米晶作为可再生的天然材料具有可降解、低成本以及环境友好等特性。
(3)本发明加入天然多元醇环糊精作为天然多官能团发泡添加剂，不仅反应活性高，而且无毒，即使在后期食品包装使用过程中进入食品中，也容易被人体代谢，不存在任何安全问题。
(4)本发明的无锑绿色PET发泡材料无重金属锑和有毒化学小分子渗出，非常环保、成本低、强度高且可耐高温(200℃左右)，非常适用于食品包装。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例4得到的发泡PET片材扫描电镜照片；
图2是根据本发明的一个对比例1得到的发泡PET片材扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种食品包装用无锑绿色PET发泡材料，包括以下重量份的原料：100份的无锑纤维级PET，0.1～40份的发泡助剂和0.1～10份的发泡剂。无锑纤维级PET通过钛系催化剂催化制备，其特性粘度为0.7～1.6dl/g。发泡剂为超临界二氧化碳。
发泡助剂包括以下重量份的原料：10～100份载体树脂，0.1～30份成核剂，0.1～10份天然多官能团发泡添加剂。载体树脂为高密度聚乙烯、聚丙烯、热塑性聚酯弹性体类或尼龙树脂。
成核剂为纤维素纳米晶或乙酰化改性纤维素纳米晶，其长度为500nm以下，直径为50nm以下，长径比L/D为10～15；乙酰化改性纤维素纳米晶的制备方法为：首先，将5g纤维素纳米晶加入到装有100mL的无水吡啶的三口烧瓶中并进行超声分散15min；然后将25mL乙酸酐溶解在20m的无水吡啶中形成混合溶液，再通过分液漏斗逐滴地向纤维素纳米晶的吡啶悬浮液中滴加乙酸酐吡啶溶液。从加入的第一滴开始计时，在80℃、400r/min磁力搅拌下进行反应5h；待反应结束后，将反应后的悬浮液倒入1L的蒸馏水中终止乙酰化反应，静置一段时间后使得反应后的纤维素纳米晶沉淀，再利用离心分离得到固体的纤维素纳米晶，反复利用丙酮洗涤离心，以便除去反应得到的副产物；接着用蒸馏水洗涤离心三次；最后将乙酰化纤维素纳米晶的悬浮液用蒸馏水透析12h，完成后将乙酰化纤维素纳米晶进行冷冻干燥，研磨后得到白色粉末状的乙酰化改性纤维素纳米晶。
天然多官能团发泡添加剂为式1-3三种化合物中的一种或几种：
Figure BDA0002494391100000061
Figure BDA0002494391100000071
一种PET发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将载体树脂、成核剂和天然多官能团发泡添加剂混合，在载体树脂的熔融温度170～250℃下加入5～15min挤出造粒，制得发泡助剂。
2)将所述发泡助剂在80～120℃下真空干燥10-15h。
3)将无锑纤维级PET切片和发泡助剂混合并预热至70-90℃并添加至挤出机内，挤出机快速升温至250～270℃，通入发泡剂，控制反应压力为6～20MPa；挤出螺杆转速为60～150r/min，挤出发泡成型，得到食品包装用无锑绿色PET发泡材料。
实施例1
将肖氏硬度为25D的热塑性聚酯弹性体(熔融指数16g/10min，熔点为170℃)在100℃借助热空气干燥6小时。干燥后的70份载体树脂热塑性聚酯弹性体，20份成核剂纤维素纳米晶(长度在500nm以下，直径在50nm以下，长径比10)和10份α环糊精在高速混合机中混合10min，再通过双螺杆挤出机在170～200℃下挤出，在水浴中冷却和用鼓风机干燥后在造粒装置中进行造粒，冷却，得到的发泡助剂在70℃继续干燥4小时。
100份无锑聚酯切片(特性粘度为0.65dl/g)在170℃用干燥空气大约干燥12小时和10份发泡助剂计量添加到SHJ-50双螺杆挤出机中(螺杆直径为50mm，长径比L/D为30)，熔融、混合并注入5份二氧化碳发泡剂，挤出成型得到发泡PET片材。挤出发泡参数如下：主机转速(150rpm/min)，喂料转速(7rpm/min)，主机电流(7.74A)，主机功率(87.42％)，超临界二氧化碳进料速度(1.806mL/min)，挤出段T1(290℃)，T2(290℃)，T3(290℃)，T4(290℃)，T5(280℃)，T6(270℃)，T7(260℃)，机头1的T8(250℃)，机头2的T9(240℃)，机头压力(10～16MPa)。
实施例2
将肖氏硬度为35D的热塑性聚酯弹性体(熔融指数10g/10min，熔点为190℃)在100℃借助热空气干燥6小时。干燥后的70份载体树脂热塑性聚酯弹性体，20份成核剂纤维素纳米晶(长度在500nm以下，直径在50nm以下，长径比12)和10份β环糊精在高速混合机中混合10min，再通过双螺杆挤出机在170～220℃下挤出，在水浴中冷却和用鼓风机干燥后在造粒装置中进行造粒，冷却，得到的发泡助剂在70℃继续干燥4小时。
100份无锑聚酯切片(特性粘度为0.85dl/g)在170℃用干燥空气大约干燥12小时和10份发泡助剂计量添加到SHJ-50双螺杆挤出机中(螺杆直径为50mm，长径比L/D为30)，熔融、混合并注入5份二氧化碳发泡剂，挤出成型得到发泡PET片材。挤出发泡参数如下：主机转速(150rpm/min)，喂料转速(7rpm/min)，主机电流(7.74A)，主机功率(87.42％)，超临界二氧化碳进料速度(1.806mL/min)，挤出段T1(290℃)，T2(290℃)，T3(290℃)，T4(290℃)，T5(280℃)，T6(270℃)，T7(260℃)，机头1T8(250℃)，机头2T9(240℃)，机头压力(10～16MPa)。
实施例3
将肖氏硬度为45D的热塑性聚酯弹性体(熔融指数10g/10min，熔点为200℃)在100℃借助热空气干燥6小时。干燥后的70份份载体树脂热塑性聚酯弹性体，20份成核剂纤维素纳米晶(长度在500nm以下，直径在50nm以下，长径比15)和10份γ环糊精在高速混合机中混合10min，再通过双螺杆挤出机在170～230℃下挤出，在水浴中冷却和用鼓风机干燥后在造粒装置中进行造粒，冷却，得到的发泡助剂在70℃继续干燥4小时。
100份无锑聚酯切片(特性粘度为1.05dl/g)在170℃用干燥空气大约干燥12小时和10份发泡助剂计量添加到SHJ-50双螺杆挤出机中(螺杆直径为50mm，长径比L/D为30)，熔融、混合并注入5份二氧化碳发泡剂，挤出成型得到发泡PET片材。挤出发泡参数如下：主机转速(150rpm/min)，喂料转速(7rpm/min)，主机电流(7.74A)，主机功率(87.42％)，超临界二氧化碳进料速度(1.806mL/min)，挤出段T1(290℃)，T2(290℃)，T3(290℃)，T4(290℃)，T5(280℃)，T6(270℃)，T7(260℃)，机头1T8(250℃)，机头2T9(240℃)，机头压力(10～16MPa)。
实施例4
乙酰化改性纤维素纳米晶的制备：将5g纤维素纳米晶加入到装有100mL的无水吡啶的三口烧瓶中并进行超声分散15min；然后将25mL乙酸酐溶解在20m的无水吡啶中形成混合溶液，再通过分液漏斗逐滴地向纤维素纳米晶的吡啶悬浮液中滴加乙酸酐吡啶溶液。从加入的第一滴开始计时，在80℃、400r/min磁力搅拌下进行反应5h；待反应结束后，将反应后的悬浮液倒入1L的蒸馏水中终止乙酰化反应，静置一段时间后使得反应后的纤维素纳米晶沉淀，再利用离心分离得到固体的纤维素纳米晶，反复利用丙酮洗涤离心，以便除去反应得到的副产物；接着用蒸馏水洗涤离心三次；最后将乙酰化纤维素纳米晶的悬浮液用蒸馏水透析12h，完成后将乙酰化纤维素纳米晶进行冷冻干燥，研磨后得到白色粉末状的乙酰化改性纤维素纳米晶。
将肖氏硬度为35D的热塑性聚酯弹性体(熔融指数10g/10min，熔点为190℃)在100℃借助热空气干燥6小时。干燥后的70份载体树脂热塑性聚酯弹性体，20份成核剂乙酰化改性纤维素纳米晶(长度在500nm以下，直径在50nm以下，长径比12)和10份β环糊精在高速混合机中混合10min，再通过双螺杆挤出机在170～220℃下挤出，在水浴中冷却和用鼓风机干燥后在造粒装置中进行造粒，冷却，得到的发泡助剂在70℃继续干燥4小时。
100份无锑聚酯切片(特性粘度为0.85dl/g)在170℃用干燥空气大约干燥12小时和10份发泡助剂计量添加到SHJ-50双螺杆挤出机中(螺杆直径为50mm，长径比L/D为30)，熔融、混合并注入5份二氧化碳发泡剂，挤出成型得到发泡PET片材。挤出发泡参数如下：主机转速(150rpm/min)，喂料转速(7rpm/min)，主机电流(7.74A)，主机功率(87.42％)，超临界二氧化碳进料速度(1.806mL/min)，挤出段T1(290℃)，T2(290℃)，T3(290℃)，T4(290℃)，T5(280℃)，T6(270℃)，T7(260℃)，机头1T8(250℃)，机头2T9(240℃)，机头压力(10～16MPa)。图1为所制备发泡PET片材的扫描电镜图，从图片中可以看出其具有很均匀的孔尺寸，孔尺寸较小约为200μm，发泡倍率增大，说明该工艺可以成功的对PET进行挤出发泡。图1为所制备发泡PET片材的扫描电镜图，从图片中可以看出其具有很均匀的孔尺寸，孔尺寸较小约为200μm，发泡倍率增大，说明该工艺可以成功的对PET进行挤出发泡。
对比例1(无成核剂)
将肖氏硬度为35D的热塑性聚酯弹性体(熔融指数10g/10min，熔点为190℃)在100℃借助热空气干燥6小时。干燥后的90份载体树脂热塑性聚酯弹性体，和10份β环糊精在高速混合机中混合10min，再通过双螺杆挤出机在170～220℃下挤出，在水浴中冷却和用鼓风机干燥后在造粒装置中进行造粒，冷却，得到的发泡助剂在70℃继续干燥4小时。
100份无锑聚酯切片(特性粘度为0.85dl/g)在170℃用干燥空气大约干燥12小时和10份发泡助剂计量添加到SHJ-50双螺杆挤出机中(螺杆直径为50mm，长径比L/D为30)，熔融、混合并注入5份二氧化碳发泡剂，挤出成型得到发泡PET片材。挤出发泡参数如下：主机转速(150rpm/min)，喂料转速(7rpm/min)，主机电流(7.74A)，主机功率(87.42％)，超临界二氧化碳进料速度(1.806mL/min)，挤出段T1(290℃)，T2(290℃)，T3(290℃)，T4(290℃)，T5(280℃)，T6(270℃)，T7(260℃)，机头1T8(250℃)，机头2T9(240℃)，机头压力(10～16MPa)。图2为所制备发泡PET片材的扫描电镜图，从图片中可以看出其孔尺寸很不均匀，孔尺寸较大约为500μm，发泡倍率变小，说明纳米成核剂纤维素纳米晶可以提供更多的气泡成核点，更低的发泡剂扩散性及更少的泡孔坍塌，有助于PET形成尺寸分布均匀，孔较小的泡沫。
对比例2(常规成核剂-滑石粉)
将肖氏硬度为45D的热塑性聚酯弹性体(熔融指数10g/10min，熔点为200℃)在100℃借助热空气干燥6小时。干燥后的70份份载体树脂热塑性聚酯弹性体，20份成核剂滑石粉(1500目)和10份γ环糊精在高速混合机中混合10min，再通过双螺杆挤出机在170～230℃下挤出，在水浴中冷却和用鼓风机干燥后在造粒装置中进行造粒，冷却，得到的发泡助剂在70℃继续干燥4小时。
100份无锑聚酯切片(特性粘度为1.05dl/g)在170℃用干燥空气大约干燥12小时和10份发泡助剂计量添加到SHJ-50双螺杆挤出机中(螺杆直径为50mm，长径比L/D为30)，熔融、混合并注入5份二氧化碳发泡剂，挤出成型得到发泡PET片材。挤出发泡参数如下：主机转速(150rpm/min)，喂料转速(7rpm/min)，主机电流(7.74A)，主机功率(87.42％)，超临界二氧化碳进料速度(1.806mL/min)，挤出段T1(290℃)，T2(290℃)，T3(290℃)，T4(290℃)，T5(280℃)，T6(270℃)，T7(260℃)，机头1T8(250℃)，机头2T9(240℃)，机头压力(10～16MPa)。
对比例3(常规天然扩链剂)
将肖氏硬度为45D的热塑性聚酯弹性体(熔融指数10g/10min，熔点为200℃)在100℃借助热空气干燥6小时。干燥后的70份份载体树脂热塑性聚酯弹性体，20份成核剂乙酰化纤维素纳米晶(长度在500nm以下，直径在50nm以下，长径比15)和10份壳聚糖在高速混合机中混合10min，再通过双螺杆挤出机在170～230℃下挤出，在水浴中冷却和用鼓风机干燥后在造粒装置中进行造粒，冷却，得到的发泡助剂在70℃继续干燥4小时。
100份无锑聚酯切片(特性粘度为1.05dl/g)在170℃用干燥空气大约干燥12小时和10份发泡助剂计量添加到SHJ-50双螺杆挤出机中(螺杆直径为50mm，长径比L/D为30)，熔融、混合并注入5份二氧化碳发泡剂，挤出成型得到发泡PET片材。挤出发泡参数如下：主机转速(150rpm/min)，喂料转速(7rpm/min)，主机电流(7.74A)，主机功率(87.42％)，超临界二氧化碳进料速度(1.806mL/min)，挤出段T1(290℃)，T2(290℃)，T3(290℃)，T4(290℃)，T5(280℃)，T6(270℃)，T7(260℃)，机头1T8(250℃)，机头2T9(240℃)，机头压力(10～16MPa)。
实施例1-4以及对比例1-3所得泡沫的机械性能在表1中列出。
Figure BDA0002494391100000111
从表1中可以看出，除了对比例1，实施例1-3所制得PET发泡材料的力学性能都表现比较优良，其中实施例2使用β环糊精发泡效果最好，发泡倍率最高，密度最低为120.4kg/m3；然而对比例1发泡效果较差，虽然力学性能达标了，但发泡倍率很低，密度最大为200.2kg/m3；另外常规滑石粉为成核剂的对比例2，性比之下其发泡材料力学性能较低，这两对比例充分说明纤维素纳米晶纳米成核剂有助于提高PET的发泡倍率和强度。通过实例2和实施例4对比可以发现，以乙酰化改性纤维素纳米晶作为成核剂，可以促进PET的结晶，提高发泡材料的强度，同时又可以防止泡孔破裂，降低发泡PET的密度。此外，以耐高温差的壳聚糖作为天然支化剂的对比例3，由于壳聚糖高温下易分解，导致其失去支化活性，不能生成长链支化PET，而未改性的常规PET高熔体强度较低，不能成功的进行发泡。总体来说，本发明优选实施例所制得的PET发泡材料力学性能均达到市场产品的标准，但其更环保，不存在金属锑和有毒小分子助剂，更适用于食品包装领域。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种食品包装用无锑绿色PET发泡材料，其特征在于包括以下重量份的原料：100份的无锑纤维级PET，0.1～40份的发泡助剂和0.1～10份的发泡剂；
所述发泡助剂包括以下重量份的原料：10～100份载体树脂，0.1～30份成核剂，0.1～10份天然多官能团发泡添加剂。
2.如权利要求1所述的PET发泡材料，其特征在于：所述无锑纤维级PET通过钛系催化剂催化制备，其特性粘度为0.7～1.6dL/g。
3.如权利要求1所述的PET发泡材料，其特征在于：所述载体树脂与无锑纤维级PET加工温度相差±30℃、与天然多官能团发泡添加剂不发生化学反应、熔体指数为10～150g/10min的树脂；和/或
所述成核剂为纤维素纳米晶或乙酰化改性纤维素纳米晶；
所述天然多官能团发泡添加剂为式1-3三种化合物中的一种或几种：
Figure FDA0002494391090000011
Figure FDA0002494391090000021
4.如权利要求1所述的PET发泡材料，其特征在于：所述载体树脂为高密度聚乙烯、聚丙烯、热塑性聚酯弹性体类或尼龙树脂。
5.如权利要求1所述的PET发泡材料，其特征在于：所述乙酰化改性纤维素纳米晶的长度为500nm以下，直径为50nm以下，长径比L/D为10～15。
6.如权利要求1所述的PET发泡材料，其特征在于：所述发泡剂为超临界二氧化碳。
7.一种如权利要求1～6之一所述PET发泡材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将载体树脂、成核剂和天然多官能团发泡添加剂混合，在载体树脂的熔融温度下挤出造粒，制得发泡助剂；
2)将所述发泡助剂真空干燥；
3)将无锑纤维级PET切片和发泡助剂混合并预热并添加至挤出机内，挤出机快速升温至250～270℃，通入发泡剂进行反应并挤出发泡成型，得到食品包装用无锑绿色PET发泡材料。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述熔融温度为170～250℃，时间为5～15min。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述真空干燥温度为80～120℃，时间为10-15h。
10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述预热温度为70-90℃；通入发泡剂后控制反应压力为6～20MPa；挤出螺杆转速为60～150r/min。
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