Poly(etylen 2,5-furandicarboxylat) (PEF) vật trưng bày đặc tính rào cản vượt trội so với PET thông thường, với tốc độ truyền oxy (OTR) thấp hơn tới 10 lần , tốc độ truyền carbon dioxide (CO2TR) thấp hơn 6–8 lần và giảm đáng kể tốc độ truyền hơi nước (WVTR), khiến nó rất phù hợp cho các ứng dụng đóng gói có rào cản cao trong đồ uống và các sản phẩm thực phẩm nhạy cảm.
Hàng rào oxy của PEF là một trong những tính năng đáng chú ý nhất của nó. Mặc dù PET thường có OTR khoảng 50–100 cm³·m⁻2·ngày⁻¹·bar⁻¹ ở 23°C và độ ẩm tương đối 50%, PEF có thể đạt được giá trị OTR thấp tới 5–10 cm³·m⁻²·ngày⁻¹·bar⁻¹ trong những điều kiện tương tự. Sự cải thiện đáng kể này làm giảm sự xâm nhập của oxy, làm chậm quá trình hư hỏng do oxy hóa trong các sản phẩm thực phẩm và đồ uống.
Ví dụ, trong đồ uống có ga, sử dụng chai PEF có thể kéo dài thời hạn sử dụng thêm vài tháng do lượng oxy thâm nhập thấp hơn, điều này rất quan trọng để duy trì hương vị, màu sắc và chất lượng dinh dưỡng.
PEF cũng trưng bày tốc độ truyền CO2 đặc biệt thấp so với PET. Chai PET tiêu chuẩn có giá trị CO2TR khoảng 200–300 cm³·m⁻2·ngày⁻¹·bar⁻¹, trong khi PEF có thể giảm giá trị này xuống 30–50 cm³·m⁻²·ngày⁻¹·bar⁻¹ . Đặc tính này đặc biệt có lợi cho nước ngọt có ga và bia, giúp duy trì quá trình cacbonat hóa trong thời gian dài hơn.
Khả năng giữ CO2 tăng cường này có thể làm giảm nhu cầu sử dụng quá nhiều cacbonat trong quá trình sản xuất, dẫn đến tiết kiệm năng lượng và cải thiện tính nhất quán của sản phẩm.
Rào cản hơi nước rất quan trọng đối với các sản phẩm thực phẩm nhạy cảm. PEF thể hiện một Tốc độ truyền hơi nước thấp hơn 20–30% (WVTR) hơn PET, với giá trị WVTR điển hình là 2–3 g·m⁻2·ngày⁻¹ ở 23°C và độ ẩm tương đối 50%. Điều này làm giảm sự xâm nhập của hơi ẩm, ngăn chặn tình trạng sũng nước trong thực phẩm khô hoặc hư hỏng sớm ở các thành phần hút ẩm.
Các ứng dụng như đóng gói đồ ăn nhẹ, đồ uống dạng bột và bữa ăn sẵn được hưởng lợi từ khả năng chống ẩm được cải thiện này, duy trì kết cấu, hương vị và độ ổn định khi bảo quản.
| Tài sản | PET | PEF |
|---|---|---|
| Tốc độ truyền oxy (cm³·m⁻2·ngày⁻¹·bar⁻¹) | 50–100 | 5–10 |
| Tốc độ truyền CO2 (cm³·m⁻2·ngày⁻¹·bar⁻¹) | 200–300 | 30–50 |
| Tốc độ truyền hơi nước (g·m⁻2·ngày⁻¹) | 3–4 | 2–3 |
Trọng lượng phân tử cao hơn và độ kết tinh tăng lên giúp tăng cường hiệu suất rào cản. PEF với độ kết tinh 40–50% thể hiện khả năng giảm OTR và CO2TR tối ưu trong khi vẫn duy trì độ bền cơ học cho các ứng dụng chai và màng.
Đặc tính rào cản của PEF rất nhạy cảm với nhiệt độ và độ ẩm tương đối. OTR và WVTR tăng ở nhiệt độ cao, nhưng ngay cả ở 40°C và 70% RH, PEF vẫn vượt trội hơn PET theo hệ số 3–5 về rào cản oxy và độ ẩm.
Trộn PEF với một lượng nhỏ chất phụ gia hoặc copolyme có thể cải thiện hơn nữa các đặc tính rào cản hoặc khả năng xử lý. Ví dụ: việc kết hợp 5% comonomer dựa trên furan có thể làm giảm WVTR mà không ảnh hưởng đến tính minh bạch.
Các đặc tính rào cản nâng cao làm cho PEF rất phù hợp với:
Với nhu cầu về tính bền vững ngày càng tăng, PEF đang thu hút được sự chú ý như một giải pháp thay thế dựa trên sinh học cho PET. Đặc tính rào cản vượt trội của nó giúp giảm nhu cầu đóng gói nhiều lớp, giảm mức sử dụng vật liệu và tác động đến môi trường. Tuy nhiên, chi phí, thách thức về mở rộng quy mô và cơ sở hạ tầng tái chế phải được xem xét để áp dụng rộng rãi.
Nghiên cứu đang tiến hành tập trung vào việc tăng cường hơn nữa các đặc tính rào cản thông qua kỹ thuật trùng hợp, phụ gia và xử lý được tối ưu hóa đồng thời đảm bảo khả năng tương thích với các hệ thống tái chế hiện có.
Copyright© Zhejiang Sugar Energy Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
