2434798 - Контейнер и композиция с улучшенными газобарьерными свойствами

Контейнер и композиция с улучшенными газобарьерными свойствами

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к контейнеру с улучшенными барьерными свойствами для упаковки пищевых продуктов и напитков. Контейнер получают формованием с раздувом и вытяжкой заготовки из полиэфирной композиции. Полиэфирная композиция содержит сложный полиэфир -полиэтилентерефталат и пуриновое производное формулы (I) в качестве газобарьерной добавки:

где R₁, R₃, R₅ и R₇ - водород или прямая, цепочечная, разветвленная или циклическая алкильная группа; t, t₁, x, x₁, x₂, y и z - одинарная или двойная связь; t', х', у' и z' независимо друг от друга равны 0 или 1; х”, у” и w' независимо друг от друга равны 1 или 2. Предпочтительно пуриновое производное представляет собой пуриндион, такой как кофеин. Изобретение позволяет получать полиэфирные контейнеры с повышенным коэффициентом улучшения барьера в отношении диоксида углерода и кислорода, без уменьшения характеристической вязкости или прозрачности контейнера. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 4 табл., 4 ил.

Реферат

Данное изобретение относится к упакованному напитку, и, в частности, к улучшению барьерных свойств контейнера для упакованного напитка в отношении диоксида углерода и кислорода, и таким образом к увеличению срока хранения его содержимого, путем включения добавки в полиэтилентерефталат (ПЭТ) и его сополиэфиры.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Полиэтилентерефталат и его сополиэфиры (в дальнейшем упоминаемые под общим названием "ПЭТ") широко используются для изготовления контейнеров для газированных безалкогольных напитков, сока, воды и тому подобного благодаря превосходной комбинации их прозрачности, механических и газобарьерных свойств. Несмотря на эти желательные характеристики, недостаточный газовый барьер ПЭТ для кислорода и диоксида углерода ограничивает применение ПЭТ для упаковок небольшого размера, а также для упаковки чувствительных к кислороду продуктов, таких как пиво, сок и чайные продукты. В упаковочной промышленности существует ярко выраженная потребность в дальнейшем улучшении газобарьерных свойств ПЭТ.

Относительно высокая проницаемость ПЭТ для диоксида углерода ограничивает применение небольших ПЭТ контейнеров для упаковки газированных безалкогольных напитков. Скорость проницаемости диоксида углерода через ПЭТ контейнеры находится в диапазоне от 3 до 14 см³ в сутки или скорость потери от 1,5 до 2% в неделю при комнатной температуре в зависимости от размера контейнера. Небольшой контейнер имеет большее соотношение площади поверхности к объему, что приводит к более высокой относительной скорости потери. По этой причине ПЭТ контейнеры в настоящее время используются только в виде крупногабаритных контейнеров для упаковки газированных безалкогольных напитков, тогда как для небольших контейнеров для газированных безалкогольных напитков предпочтительны металлические банки и стеклянные контейнеры.

Количество диоксида углерода, остающееся в упакованном газированном безалкогольном напитке, определяет срок его хранения. Обычно контейнеры для газированных безалкогольных напитков наполнены приблизительно четырьмя объемами диоксида углерода на объем воды. Общепринято, что упакованный газированный безалкогольный напиток достигает конца срока его хранения, когда 17,5% диоксида углерода в контейнере теряется в результате проникания диоксида углерода через боковую стенку контейнера и крышку. Поэтому проницаемость ПЭТ для диоксида углерода определяет срок хранения упакованного газированного напитка и, таким образом, пригодность ПЭТ в качестве упаковочного материала.

Многочисленные технологии были разработаны или разрабатываются для улучшения барьерных свойств ПЭТ для небольших молекул газа. Например, были разработаны внешние или внутренние покрытия для улучшения газового барьера ПЭТ контейнеров. Слой покрытия обычно представляет собой высокобарьерьный (слой либо неорганический, либо органический), и замедляет диффузию газов. Реализация этой технологии, однако, требует оборудования для нанесения покрытий, которое обычно не используется в производстве упакованных напитков, и поэтому требует значительных капиталовложений, повышенных энергозатрат и увеличенной площади предприятия. На многих заводах по производству упакованных напитков, на которых и так уже тесно, дополнительное пространство не предусмотрено.

Также были разработаны многослойные контейнеры с высокобарьерной прослойкой между двумя или более ПЭТ слоями. Реализация этой технологии также требует значительных капиталовложений, и расслаивание слоев контейнера оказывает влияние на внешний вид, барьерные и механические характеристики контейнеров.

Барьерная добавка для ПЭТ или полимера с внутренними барьерными свойствами была бы предпочтительным решением. Такое решение не требует дополнительных капиталовложений и поэтому не имеет ограничений, присущих другим технологиям. Барьерная добавка может быть также добавлена в процессе осуществления способа литья под давлением, который обеспечивает большую гибкость для последующих операций.

L.M. Robeson и J.A. Faucher описали в J. Polymer Science, Часть В7, 35-40 (1969), что некоторые добавки могут быть включены в полимеры для улучшения их модульных и газобарьерных свойств через механизм антипластификации. В этой статье раскрыто применение добавок с поликарбонатом, поливинилхлоридом, полифениленоксидом и полиэтиленоксидом.

В WO 01/12521 Plotzker и др. предлагают применение добавок, выбранных из 4-гидроксибензоатов и родственных молекул для улучшения газобарьерных свойств ПЭТ. В этой опубликованной заявке на патент раскрыты барьерные добавки следующей структуры:

HO-AR-COOR, HO-AR-COOR1COO-AR-OH, HO-AR-CONHR, HO-AR-CO-NHR3-COO-AR-OH, HO-AR-CONHR2NHCO-AR-OH

В вышеупомянутой структуре AR выбран из группы, состоящей из замещенного или незамещенного фенилена или нафталина. R1, R2 и R3 выбраны из группы, состоящей из С1-С6 алкильных групп, фенильной группы и нафтильной группы.

Вышеупомянутые добавки, описанные в данной области, обеспечивают лишь умеренное улучшение ПЭТ барьера, менее чем в 2,1 раз (X) для барьера в отношении кислорода для лучших примеров с 5 мас.% уровнем наполнения. Однако на этом уровне наполнения ПЭТ подвергается значительной деградации и значительному снижению характеристической вязкости (IV, от англ. intrinsic viscosity). Хотя уменьшение концентрации добавки уменьшает деградацию ПЭТ, оно также уменьшает коэффициент улучшения барьера настолько, что нет реальной выгоды в использовании этих добавок в упаковке для газированных безалкогольных напитков или чувствительной к кислороду пище. Частично потеря характеристической вязкости происходит вследствие добавления низкомолекулярной добавки. Дополнительная потеря характеристической вязкости происходит, когда добавки содержат функциональные группы, способные реагировать с ПЭТ и вызывающие снижение молекулярной массы. Добавки с реакционноспособными функциональными группами обычно более растворимы в ПЭТ и, таким образом, не вызывают помутнения бутылки. ПЭТ со значительно более низкой характеристической вязкостью не может быть использован в контейнерах, формованных с раздувом, таких как контейнеры для напитков. Более того, ПЭТ с более низкой характеристической вязкостью дает контейнеры с неудовлетворительными механическими характеристиками, такими как ползучесть, падение прочности и тому подобное. Более того, ПЭТ контейнеры, изготовленные из ПЭТ с более низкой характеристической вязкостью, имеют неудовлетворительную стойкость к растрескиванию, которая нежелательна в применении для контейнеров.

ПЭТ был модифицирован или смешан с другими компонентами для улучшения газового барьера ПЭТ. Примеры включают в себя полиэтиленнафталат (ПЭН)/ПЭТ сополимеры или смеси, изофталат(IРА)-модифицированный ПЭТ, ПЭТ, смешанный с полиэтиленизофталатом (ПЭИ) или полиамидом, таким как нейлон, и ПЭТ, модифицированный диолами на основе резорцина. Для ПЭТ сополимера, чтобы достичь умеренного барьерного улучшения в 2 или более раз, модификация составляет обычно более чем 10-20 мас.% или мол.% общих сомономеров. Когда ПЭТ модифицирован в такой высокой степени, тогда характеристики растяжения ПЭТ резко меняются, так что нормальная конструкция заготовки ПЭТ контейнера не может быть использована в производстве контейнеров. Использование этих ПЭТ сополимеров для формования традиционных заготовок ПЭТ контейнеров дает в результате заготовки, которые не могут быть полностью вытянуты, и конечные контейнеры очень трудно или даже невозможно изготовить. Даже если такой контейнер можно изготовить, он не продемонстрирует улучшенные барьерные характеристики, а продемонстрирует ухудшенные физические характеристики, так что он не может быть использован для упаковки газированных безалкогольных напитков. В патентах США №5888598 и №6150450 раскрыты модернизированные заготовки ПЭТ контейнеров с утолщенными боковыми стенками для компенсации увеличенной степени растяжения. Однако эта утолщенная заготовка требует новых пресс-форм, что требует дополнительных капиталовложений. Утолщенную заготовку также изготавливают с более низкой производительностью, поскольку требуется больше времени для охлаждения и нагревания заготовки с утолщенными стенками. Более того, ПЭТ смеси с полиамидом; таким как нейлон, проявляли желтизну и помутнение и не были прозрачными, как обычный ПЭТ.

Таким образом, в данной области существует потребность в улучшении барьерных характеристик ПЭТ для применений, которые будут требовать улучшенного барьера, например, в упаковывании газированных напитков и чувствительных к кислороду напитков и пищевых продуктов способом, который не вызывает значительной деградации ПЭТ, не оказывает существенного влияния на степень растяжения ПЭТ и не оказывает отрицательного влияния на прозрачность ПЭТ.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение относится к вышеописанным потребностям, предлагая полиэфирный контейнер с улучшенными газобарьерными свойствами, включающий полиэфирную композицию, состоящую из сложного полиэфира и пуринового производного.

В соответствии с частным примером осуществления сложный полиэфир в полиэфирной композиции включает сополимер на основе поли(этилентерефталата) (ПЭТ сополимер). В частном примере осуществления сложный полиэфир включает ПЭТ сополимер, имеющий менее чем 20% модификации дикислотного компонента и/или менее чем 10% модификации диольного компонента на основе 100 мол.% дикислотного компонента и 100 мол.% диольного компонента.

Полиэфирная композиция предпочтительно включает пуриновое производное, имеющее химическую структуру формулы I:

где R₁, R₃, R₅ и R₇ независимо друг от друга содержат водород, ариламино, алкокси, арилокси, алкенил, алкинил, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу;

где t, t₁, x, x₁, x₂, y и z независимо друг от друга представляют собой одинарную связь или двойную связь; где t', x', у' и z' независимо друг от друга равны 0 или 1; где x”, y” и w' независимо друг от друга равны 1 или 2;

где когда x представляет собой двойную связь, тогда x₁ представляет собой одинарную связь; где когда x₁ представляет собой двойную связь, тогда x и x₂ представляют собой одинарные связи; где когда x₂ представляет собой двойную связь, тогда x₁ и t₁ представляют собой одинарные связи; где когда t представляет собой двойную связь, тогда t₁ и z представляют собой одинарные связи; где когда z представляет собой двойную связь, тогда t представляет собой одинарную связь; где когда t₁ представляет собой двойную связь, тогда t и x₂ представляют собой одинарные связи; где когда x представляет собой двойную связь, тогда x' равно 0; где когда x или x₁ представляет собой двойную связь, тогда x” равно 1; где когда у представляет собой двойную связь, тогда y' равно 0, и y” равно 1; где когда t или t₁ представляет собой двойную связь, тогда t' равно 0; где когда z и t представляют собой одинарные связи, тогда w' равно 2; где когда z или t представляет собой двойную связь, тогда w' равно 1; где когда z представляет собой двойную связь, тогда z' равно 0; где когда x, y или z независимо друг от друга представляет собой одинарную связь, тогда и x', y' или z' независимо друг от друга равно 1;

где R₂, R₄ и R₆ независимо друг от друга могут представлять собой группировки, присоединенные одинарной или двойной связью;

где когда R₂, R₄ или R₆ представляет собой группировку, присоединенную одинарной связью, тогда R₂, R₄ и R₆ независимо друг от друга содержат водород, гидроксил, амино, амидо, алкиламино, ариламино, алкокси, арилокси, нитро, ацил, алкенил, алкинил, циано, сульфо, сульфато, меркапто, имино, сульфонил, сульфенил, сульфинил, сульфамоил, фосфонил, фосфинил, фосфорил, фосфино, сложный тиоэфир, простой тиоэфир, ангидрид, оксимно, гидразино, карбамил, фосфоновую кислоту, фосфонато, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу;

где когда R₂, R₄ или R₆ представляет собой группировку, присоединенную двойной связью, тогда R₂, R₄ или R₆ независимо друг от друга содержат кислород, серу, CR₈R₉, SO₂ или NR₁₀; R₈ и R₉ независимо друг от друга содержат водород, гидроксил, амино, амидо, алкиламино, ариламино, алкокси, арилокси, нитро, ацил, алкенил, алкинил, циано, сульфо, сульфато, меркапто, имино, сульфонил, сульфенил, сульфинил, сульфамоил, фосфонил, фосфинил, фосфорил, фосфино, сложный тиоэфир, простой тиоэфир, ангидрид, оксимно, гидразино, карбамил, фосфоновую кислоту, фосфонато, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу; и R₁₀ содержит водород, ариламино, алкокси, арилокси, алкенил, алкинил, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу; и

где когда x” равно 2, тогда обе группировки R₄ могут быть одинаковыми или разными; где когда y” равно 2, тогда обе группировки R₆ могут быть одинаковыми или разными; и где когда w' равно 2, тогда обе группировки R₆ могут быть одинаковыми или разными.

В другом примере осуществления соединения формулы I пуриновое производное включает соединение, имеющее химическую структуру формулы II:

где t₁, x, x₁, y и z представляют собой одинарные связи; где x₂ и t представляют собой двойные связи; где w', x', y', z', x” и y” равны 1; где t' равно 0; где R₂ и R₄ независимо друг от друга представляют собой группировки, присоединенные двойной связью, содержащие кислород, серу, CR₈R₉, SO₂ или NR₁₀; и где R₁, R₃, R₅ и R₆ независимо друг от друга содержат водород, гидроксил, амино, амидо, алкиламино, ариламино, алкокси, арилокси, нитро, ацил, алкенил, алкинил, циано, сульфо, сульфато, меркапто, имино, сульфонил, сульфенил, сульфинил, сульфамоил, фосфонил, фосфинил, фосфорил, фосфино, сложный тиоэфир, простой тиоэфир, ангидрид, оксимно, гидразино, карбамил, фосфоновую кислоту, фосфонато, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу.

В другом примере осуществления соединения формулы I пуриновое производное включает соединение, имеющее химическую структуру формулы III:

где x, x₁, y и t и t₁ представляют собой одинарные связи; где x₂ и z представляют собой двойные связи; где t', w', x', y', x” и y” равны 1; где z' равно 0; где R₂ и R₄ независимо друг от друга представляют собой группировки, присоединенные двойной связью, содержащие кислород, серу, CR₈R₉, SO₂ или NR₁₀; и где R₁, R₃, R₆ и R₇ независимо друг от друга содержат водород, гидроксил, амино, амидо, алкиламино, ариламино, алкокси, арилокси, нитро, ацил, алкенил, алкинил, циано, сульфо, сульфато, меркапто, имино, сульфонил, сульфенил, сульфинил, сульфамоил, фосфонил, фосфинил, фосфорил, фосфино, сложный тиоэфир, простой тиоэфир, ангидрид, оксимно, гидразино, карбамил, фосфоновую кислоту, фосфонато; или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу.

В другом примере осуществления соединения формулы I пуриновое производное включает соединение, имеющее химическую структуру формулы IV:

где x, x₁, у, t, t₁ и z представляют собой одинарные связи; где x₂ представляет собой двойную связь; где t', w', x', y', z', x” и y” равны 1; где R₂, R₄ и R₆ независимо друг от друга представляют собой группировки, присоединенные двойной связью, содержащие кислород, серу, CR₈R₉, SO₂ или NR₁₀; и где R₁, R₃, R₅ и R₇ независимо друг от друга содержат водород, гидроксил, амино, амидо, алкиламино, ариламино, алкокси, арилокси, нитро, ацил, алкенил, алкинил, циано, сульфо, сульфато, меркапто, имино, сульфонил, сульфенил, сульфинил, сульфамоил, фосфонил, фосфинил, фосфорил, фосфино, сложный тиоэфир, простой тиоэфир, ангидрид, оксимно, гидразино, карбамил, фосфоновую кислоту, фосфонато, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу.

В другом примере осуществления соединения формулы I пуриновое производное включает соединение, имеющее химическую структуру формулы V:

где x, x₁, t₁ и z представляют собой одинарные связи; где и x₂, t и y представляют собой двойные связи; где w', x', z', x” и y” равны 1; где y' и t' равны 0; где R₄ представляет собой группировку, присоединенную двойной связью, содержащую кислород, серу, CR₈R₉, SO₂ или NR₁₀; и где R₁, R₂, R₅ и R₆ независимо друг от друга содержат водород, гидроксил, амино, амидо, алкиламино, ариламино, алкокси, арилокси, нитро, ацил, алкенил, алкинил, циано, сульфо, сульфато, меркапто, имино, сульфонил, сульфенил, сульфинил, сульфамоил, фосфонил, фосфинил, фосфорил, фосфино, сложный тиоэфир, простой тиоэфир, ангидрид, оксимно, гидразино, карбамил, фосфоновую кислоту, фосфонато, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу.

В другом примере осуществления пуриновое производное включает соединение, имеющее химическую структуру формулы VI:

где x, x₂, y и z представляют собой двойные связи; где x₁, t и t₁ представляют собой одинарные связи; где t', w', x” и y” равны 1; где x', y' и z' равны 0; и где R₂, R₄, R₆ и R₇ содержат водород, гидроксил, амино, амидо, алкиламино, ариламино, алкокси, арилокси, нитро, ацил, алкенил, алкинил, циано, сульфо, сульфато, меркапто, имино, сульфонил, сульфенил, сульфинил, сульфамоил, фосфонил, фосфинил, фосфорил, фосфино, сложный тиоэфир, простой тиоэфир, ангидрид, оксимно, гидразино, карбамил, фосфоновую кислоту, фосфонато, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу.

В другом примере осуществления соединения формулы 1 пуриновое производное включает соединение, имеющее химическую структуру формулы VII:

где x, x₂ и t представляют собой двойные связи; где t₁, x₁, y и z представляют собой одинарные связи; где w', y', z', x” и y” равны 1; где t' и x' равны 0; где R₂ представляет собой группировку, присоединенную двойной связью, содержащую кислород, серу, CR₈R₉, SO₂ или NR₁₀; и где R₃, R₄, R₅ и R₆ независимо друг от друга содержат водород, гидроксил, амино, амидо, алкиламино, ариламино, алкокси, арилокси, нитро, ацил, алкенил, алкинил, циано, сульфо, сульфато, меркапто, имино, сульфонил, сульфенил, сульфинил, сульфамоил, фосфонил, фосфинил, фосфорил, фосфино, сложный тиоэфир, простой тиоэфир, ангидрид, оксимно, гидразино, карбамил, фосфоновую кислоту, фосфонато, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу.

В другом примере осуществления соединения формулы I пуриновое производное включает соединение, имеющее химическую структуру формулы VIII:

где x₂, y и t представляют собой двойные связи; где x, x₁, t₁ и z представляют собой одинарные связи; где w', x', z', x” и y” равны 1; где t' и y' равны 0; где R₄ представляет собой группировку, присоединенную двойной связью, содержащую кислород, серу, CR₈R₉, SO₂ или NR₁₀; и где R₁, R₂, R₅ и R₆ независимо друг от друга содержат водород, гидроксил, амино, амидо, алкиламино, ариламино, алкокси, арилокси, нитро, ацил, алкенил, алкинил, циано, сульфо, сульфато, меркапто, имино, сульфонил, сульфенил, сульфинил, сульфамоил, фосфонил, фосфинил, фосфорил, фосфино, сложный тиоэфир, простой тиоэфир, ангидрид, оксимно, гидразино, карбамил, фосфоновую кислоту, фосфонато, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу.

В другом примере осуществления соединения формулы I пуриновое производное включает соединение, имеющее химическую структуру формулы IX:

где x₁, y, t₁ и z представляют собой двойные связи; где x, x₂ и t представляют собой одинарные связи; где w', x', x” и y” равны 1; где t', y' и z' равны 0; и где R₁, R₂, R₄ и R₆ независимо друг от друга содержат водород, гидроксил, амино, амидо, алкиламино, ариламино, алкокси, арилокси, нитро, ацил, алкенил, алкинил, циано, сульфо, сульфато, меркапто, имино, сульфонил, сульфенил, сульфинил, сульфамоил, фосфонил, фосфинил, фосфорил, фосфино, сложный тиоэфир, простой тиоэфир, ангидрид, оксимно, гидразино, карбамил, фосфоновую кислоту, фосфонато, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу.

Согласно другому примеру осуществления данное изобретение охватывает способ улучшения газобарьерных свойств полиэфирного контейнера, включающий смешивание сложного полиэфира с пуриновым производным с образованием полиэфирной композиции. Согласно конкретным примерам осуществления полиэфирная композиция может быть сформована в изделия, такие как контейнер.

Более того, в другом примере осуществления изобретения, стадия формования контейнера включает формование с раздувом и вытяжкой. В частных. примерах осуществления данного изобретения предложены полиэфирные контейнеры, такие как ПЭТ контейнеры, с улучшенным газовым барьером и, в частности, с улучшенным газовым барьером для диоксида углерода и кислорода. Это делает некоторые примеры осуществления изобретения особенно подходящими для упаковки газированных безалкогольных напитков и чувствительных к кислороду напитков и пищевых продуктов. Конкретные примеры осуществления достигают этого улучшенного газового барьера, сохраняя подходящие физические свойства и прозрачность.

Другие объекты, признаки и преимущества изобретения будут очевидными из следующего подробного описания и формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг.1 представлен схематический чертеж системы для изготовления ПЭТ контейнера с улучшенным газовым барьером в соответствии с примером осуществления данного изобретения.

На Фиг.2 представлен вид в разрезе формованной заготовки контейнера, изготовленной в соответствии с примером осуществления данного изобретения.

На Фиг.3 представлен вид в разрезе формованного с раздувом контейнера, изготовленного из заготовки, представленной на Фиг.2, в соответствии с примером осуществления данного изобретения.

На Фиг.4 представлен вид в перспективе упакованного напитка, изготовленного в соответствии с примером осуществления данного изобретения.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение охватывает полиэфирный контейнер с улучшенными газобарьерными свойствами и способ изготовления полиэфирного контейнера с улучшенными газобарьерными свойствами. Полиэфирные контейнеры и способы изготовления таких контейнеров, изготовленных в соответствии с примерам осуществления и данного изобретения, дополнительно описаны ниже и в сопровождающих Фиг.1-4.

I. Полиэфирная композиция

Данное изобретение применимо для любого сложного полиэфира и подходит для применений, в которых желателен высокий газовый барьер. Подходящие сложные полиэфиры для применения в примерах осуществления данного изобретения включают в себя ПЭТ сополимеры, полиэтиленнафталат (ПЭН), полиэтиленизофталат и тому подобное. ПЭТ сополимеры являются особенно полезными, поскольку они используются для многих барьерных применений, таких как пленки и контейнеры. Подходящие контейнеры включают в себя, но не ограничиваются этим, бутылки, цилиндрические емкости, графины, охладители и тому подобное.

ПЭТ сополимеры, подходящие для применения в примерах осуществления данного изобретения, включают диольный компонент, имеющий повторяющиеся звенья из этиленгликоля, и дикислотный компонент, имеющий повторяющиеся звенья из терефталевой кислоты. В конкретных примерах осуществления ПЭТ сополимер имеет менее чем 20% дикислотной модификации, 10% гликольной модификации, или и то и другое, на основе 100 мол.% дикислотного компонента и 100 мол.% диольного компонента. Такие ПЭТ сополимеры хорошо известны.

Сложные полиэфиры, включая ПЭТ сополимеры, имеют свободный объем между полимерными цепями. Как известно специалистам в данной области, количество свободного объема в сложных полиэфирах, таких как ПЭТ сополимеры, определяет их барьер для молекул газа. Меньше свободный объем, меньше диффузия газа и выше барьер для молекул газа. Предпочтительно, чтобы добавка для улучшения газового барьера была по меньшей мере частично размещена в свободном объеме сложного полиэфира между цепями сложного полиэфира.

В одном из примеров осуществления полиэфирная композиция содержит сложный полиэфир и добавку для улучшения газового барьера, содержащую пуриновое производное, которое дополнительно описано ниже. Пуриновое производное полиэфирной композиции улучшает газобарьерные свойства полиэфирной композиции при низких уровнях наполнения, предпочтительно, в диапазоне от примерно 0,2 до примерно 10 мас.% полиэфирной композиции, более предпочтительно в диапазоне от примерно 3 до примерно 10 мас.% полиэфирной композиции, и еще более предпочтительно в диапазоне от примерно 3 до примерно 5 мас.% полиэфирной композиции. При низких уровнях наполнения наблюдается незначительный коэффициент улучшения барьера (BIF от англ. barrier improvement factor). Хотя улучшение BIF является значительным при высоких уровнях наполнения, физические свойства ПЭТ ухудшаются и делают формование контейнера более трудным. BIF является критерием улучшенных газобарьерных свойств (соотношение скорости газопроницаемости полиэфирной композиции без добавки к газопроницаемости полиэфирной композиции с добавкой).

Согласно другому примеру осуществления полиэфирная композиция содержит:

а) сложный полиэфир, присутствующий в полиэфирной композиции в количестве в диапазоне от примерно 90 до примерно 99,8 мас.% полиэфирной композиции; и

б) пуриновое производное, присутствующее в полиэфирной композиции в количестве в диапазоне от примерно 0,2 до примерно 10 мас.% полиэфирной композиции.

В частном примере осуществления сложный полиэфир включает сополимер на основе полиэтилентерефталата, имеющий менее чем 20% дикислотной модификации, 10% гликольной модификации, или и то и другое, на основе 100 мол.% дикислотного компонента и 100 мол.% диольного компонента.

В другом частном примере осуществления пуриновое производное присутствует в полиэфирной композиции в количестве в диапазоне от примерно 3 до примерно 10 мас.% полиэфирной композиции. В другом частном примере осуществления пуриновое производное присутствует в полиэфирной композиции в количестве в диапазоне от примерно 3 до примерно 5 мас.% полиэфирной композиции.

II. Пуриновые производные

В частном примере осуществления пуриновое производное имеет химическую структуру формулы I:

где R₁, R₃, R₅ и R₇ независимо друг от друга представляют собой водород, ариламино, алкокси, арилокси, алкенил, алкинил, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу;

где t, t₁, x, x₁, x₂, y и z независимо друг от друга представляют собой одинарную связь или двойную связь; где t', x', y' и z' независимо друг от друга равны 0 или 1; где x”, y” и w' независимо друг от друга равны 1 или 2;

где когда R₂, R₄ или R₆ представляет собой группировку, присоединенную двойной связью, тогда R₂, R₄ или R₆ независимо друг от друга представляют собой кислород, серу, CR₈R₉, SO₂ или NR₁₀; R₈ и R₉ независимо друг от друга представляют собой водород, гидроксил, амино, амидо, алкиламино, ариламино, алкокси, арилокси, нитро, ацил, алкенил, алкинил, циано, сульфо, сульфато, меркапто, имино, сульфонил, сульфенил, сульфинил, сульфамоил, фосфонил, фосфинил, фосфорил, фосфино, сложный тиоэфир, простой тиоэфир, ангидрид, оксимно, гидразино, карбамил, фосфоновую кислоту, фосфонато, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу; и R₁₀ содержит водород, ариламино, алкокси, арилокси, алкенил, алкинил, или прямую, цепочечную, разветвленную или циклическую алкильную, алкенильную, алкинильную, арильную, гетероарильную, гетероциклическую или ацильную группу;

где когда x” равно 2, тогда обе группировки R₂ могут быть одинаковыми или разными; где когда y” равно 2, тогда обе группировки R₄ могут быть одинаковыми или разными; и где когда w' равно 2, тогда обе группировки R₆ могут быть одинаковыми или разными.

Описанные выше группировки могут быть дополнительно замещены, как известно специалисту в данной области, водородом, галогеном, гидроксилом, амино, амидо, алкиламино, ариламино, алкокси, арилокси, нитро, ацилом, алкенилом, алкинилом, циано, сульфо, сульфато, меркапто, имино, сульфонилом, сульфенилом, сульфинилом, сульфамоилом, фосфонилом, фосфинилом, фосфорилом, фосфино, сложным тиоэфиром, простым тиоэфиром, ангидридом, оксимно, гидразино, карбамилом, фосфоновой кислотой, фосфонато и любой другой приемлемой функциональной группой.

В одном из примеров осуществления соединения формулы I пуриновое производное включает 7Н-пурин, имеющий химическую структуру:

где x, x₂, y и t представляют собой двойные связи; где x₁, t₁ и z представляют собой одинарные связи; где x', y' и t' равны 0; где x”, y”, z' и w' равны 1; и где R₂, R₄, R₅ и R₆ представляют собой водород.

В частном примере осуществления соединения формулы II пуриновое производное включает теобромин, пуриндион, имеющий химическую структуру:

где R₁ и R₆ представляют собой водород; где R₂ и R₄ представляют собой кислород; и где R₃ и R₅ представляют собой метил.

В другом примере осуществления соединения формулы II пуриновое производное включает кофеин, пуриндион, имеющий химическую структуру:

где R₆ представляет собой водород; R₂ и R₄ представляют собой кислород; и R₁, R₃ и R₅ представляют собой метил.

В еще одном примере осуществления соединения формулы II пуриновое производное включает теофиллин, пуриндион, имеющий химическую структуру:

где R₅ и R₆ представляют собой водород; где R₂ и R₄ представляют собой кислород; и где R₁ и R₃ и представляют собой метил.

В еще одном примере осуществления соединения формулы II пуриновое производное включает ксантин, пуриндион, имеющий химическую структуру:

где R₁, R₃, R₅ и R₆ представляют собой водород; и R₂ и R₄ представляют собой кислород.

где x, x₁, y, и t, и t₁ представляют собой одинарные связи; где x₂ и z представляют собой двойные связи; где t', w', x', y', x” и y” равны 1; где z' равно 0; где R₂ и R₄ независимо друг от друга представляют собой группировки, присоединенные двойной связью, содержащие кислород, серу, CR₈R₉, SO₂ или NR₁₀; и где R₁, R₃, R₆ и R₇ независимо друг от друга содержат водород, гидрок

Контейнер и композиция с улучшенными газобарьерными свойствами

Патент 2434798