金钢石碳素膜涂层：PET瓶的高阴隔“内衣”

  相比于其它塑料包装材料，PET是软饮料包装的材料。这是由于PET具有较高的熔融温度、强度和透明度，优良的气体阻隔性能、风味阻隔性能，成本低，易于成型加工以及可回收性，等等。

　　然而PET瓶还不能满足一些饮料的特殊要求，比如热饮料和某些软饮料。PET用于啤酒、果汁等饮料的包装，对氧气、二氧化碳、水蒸气和风味等的阻隔性不能满足包装要求，影响了这些产品的品质。空气中的氧气进入塑料瓶或是瓶中碳酸饮料里的二氧化碳释放出来，都会加速饮料的变质。虽然其它的高聚物(比如PEN)可以解决阻隔性问题，但是成本太高，并且难以循环利用。提高PET对氧气、二氧化碳的阻隔性能已引起大家的广泛关注，目前一些技术是把PET和一些具有阻隔性能的材料复合来提高其性能。

　　PET瓶的涂层处理

　　为了保证软饮料的质量，就要阻止气体在塑料瓶壁上发生渗透，这需要选用气体渗透性小的包装材料，这些材料一般称为高阻隔性包装材料。PET瓶气体阻隔性能的提高主要有以下四种方式：通过多层共挤技术加工，使之具有多层复合结构；表面涂层处理；加入一些气体捕获剂；与其它具有阻隔性能的材料共混。其中多层共挤技术是目前已成功运用的方法，然而阻隔性能的提高较小，同时难以循环利用，成本较高。表面涂层是用于提高PET瓶气体阻隔性能的一种新兴的技术，可以得到非常薄的气体阻隔性膜，能够有效地阻止气体分子通过PET瓶壁，同时可以解决再循环利用的问题。

　　目前所采用的一些涂层材料都经过了实践的检验，其中金刚石碳素膜(DLC)和氧化硅材料是工业上非常受欢迎的材料。氧化硅涂层用于提高PET薄膜的气体阻隔性能比金刚石碳素膜要早。在上个世纪80年代初期，就开始通过物理气相沉积和化学气相沉积方式得到氧化硅涂层。然而氧化硅薄膜具有脆性，为了在PET表面获得持久的机械强度，则需要相对复杂的处理。近年来金刚石碳素膜(无定型的碳氢化合物)涂层于PET表面的一些产品在市场上已经出现，PET瓶的气体阻隔性能得到了很大提高。

　　金刚石碳素膜涂层过程

　　金刚石碳素膜涂层一般采用等离子体化学气相沉积技术(PCVD)，在真空条件下，通过等离子体气相沉积技术在PET瓶内表面得到非常薄的DLC涂层。涂层的制备过程如下：首先把瓶子放在真空室里进行抽真空处理，然后注入C2H2气体，在变频高压的作用下产生碳氢化合物的等离子体，离子和自由基在PET瓶内表面沉积，得到DLC涂层。

　　金刚石碳素膜涂层的特点

　　DLC膜含有大量的氢，因此具有非常好的粘结性和抗裂变能力，同时使PET瓶具有如下优点：气体高阻隔性能，阻隔氧气和二氧化碳，保证饮料的品质；风味阻隔性能，阻止瓶子和包装物之间的迁移和吸附过程，使软饮料保持原有的风味；UV阻隔性能，具有吸收紫外线的功能，避免软饮料受紫外线的影响；化学惰性，不会和其它物质反应，具有化学稳定性；利于回收利用同时保持PET瓶的现有优点。

　　DLC涂层使PET瓶的阻隔性能得到很大提高，但是PET瓶的阻隔性能与温度的变化有较大的关系。温度升高时，涂层和未涂层的PET瓶的阻隔性能都会降低，这表明尽管该涂层是热稳定性的材料，但是分子的热运动仍会影响PET瓶的气体阻隔特性。

　　DLC涂层PET瓶的发展

　　DLC涂层的PET瓶未来主要从市场需求出发，着眼于技术的发展和完善。应用前景非常看好，市场潜力很大，估计占有PET10%的市场份额，广泛应用于软饮料的包装，包括茶、果汁、碳酸饮料等。目前在日本用于茶饮料的包装，已经在市场上出现，在2005年已有5000万个进入市场。随着软饮料市场的逐步扩大，DLC涂层PET瓶将会得到进一步地推广应用。