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聚酯由多元醇和多元酸縮聚而得的聚合物總稱。主要指聚對苯二甲酸乙二酯(PET),習慣上也包括聚對苯二甲酸丁二酯 (PBT)和聚芳酯等線型熱塑性樹脂。是一類性能優異、用途廣泛的工程塑料。也可製成聚酯纖維聚酯薄膜。聚酯包括聚酯樹脂和聚酯彈性體。聚酯樹脂又包括聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT))和聚芳酯(PAR)等。聚酯彈性體(TPEE)一般由對苯二甲酸二甲酯、1,4-丁二醇和聚丁醇聚合而成,鏈段包括硬段部分和軟段部分,為熱塑性彈性體。


中文名聚酯

外文名Polyethylene terephthalate

概 念多元醇和多元酸縮聚而得的聚合物

主要包括PET、PBT和聚芳酯

生產方法酯交換縮聚法、直接酯化縮聚法等

優 點性能優異、用途廣泛

應用領域纖維、薄膜和塑料製品


產品應用

聚酯Polyethylene terephthalate (PET)屬於高分子化合物。是由對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)經過縮聚產生聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),其中的部分PET再通過水下切粒而最終生成。纖維級聚酯切片用於製造滌綸短纖維和滌綸長絲,是供給滌綸纖維企業加工纖維及相關產品的原料,滌綸作為化纖中產量最大的品種,占據着化纖行業近80%的市場份額,因此聚酯系列的市場變化和發展趨勢是化纖行業關注的重點。同時聚酯還有瓶類、薄膜等用途,廣泛應用於包裝業電子電器醫療衛生建築汽車等領域,其中包裝是聚酯最大的非纖應用市場,同時也是PET增長最快的領域。可以說聚酯切片是連接石化產品和多個行業產品的一個重要中間產品。


主要品種

有PET、PBT和聚芳酯,其特性和工業生產情況不同。

聚對苯二甲酸乙二酯 玻璃化溫度69 ℃,軟化範圍230~240 ℃,熔點255~260 ℃,具有良好的成纖性、力學性能、耐磨性、抗蠕變性、低吸水性以及電絕緣性能。PET首先由英國J.R.溫菲爾德J.T.迪克森於1941年採用對苯二甲酸二甲酯與乙二醇縮聚製得。由於它有良好的成纖性能,英國卜內門化學工業公司於1948年進行了工業化的試驗研究,用作聚酯纖維。同年由美國杜邦公司製得PET薄膜。50年代,實現工業化生產的國家逐漸增多。1966年,荷蘭阿克蘇公司研究了共聚方法改性的PET,並使其成型加工有了較大發展。隨後日本帝人公司開發了玻璃纖維增強的聚酯,可用作工程塑料。1976年杜邦公司開始用其生產飲料瓶,隨後用量迅速增加。

聚對苯二甲酸丁二酯

具有優良的綜合性能,玻璃化溫度36~49 ℃,熔點220~225 ℃。與PET相比,PBT低溫結晶速度快、成型性能好。在力學性能和耐熱性方面,雖不如聚甲醛和聚酰胺,但用玻璃纖維增強後,其力學性能和耐熱性能顯着提高,抗拉強度135 MPa,熱變形溫度高達210 ℃(負荷186 MPa),超過玻璃纖維增強的尼龍-6;其吸水性在工程塑料中最小。製品尺寸穩定性好,且容易製成耐燃型品種,價格也較低。缺點是製品易翹曲,成型收縮不均勻。PBT最早由美國塞拉尼斯公司於1967年開始研製,1970年實現工業化生產。此後十幾年間發展速度很快,平均年增長率為25%~30%,1982年世界上已有近10個國家在20多家公司生產,其中產量較大的公司有美國的塞拉尼斯公司、[[[通用電氣公司]]和伊斯曼-柯達公司及聯邦德國的巴斯夫公司等。1984年,世界產量為120kt,已躍居為五大主要工程塑料之一。

聚芳酯 一類高性能的工程塑料,主要有聚對苯二甲酸二烯丙酯、聚對羥基苯甲酸酯和U-聚合物三種。此外,1984年美國首次實現了第一種液晶自增強塑料聚芳酯的工業化生產,年生產能力10kt。

  1. 聚對苯二甲酸二烯丙酯:開發於1946年,具有優良的電性能和尺寸穩定性。美國有三家公司、日本有兩家公司生產。
  2. 聚對羥基苯甲酸酯:具有很高的耐熱性,可以在315 ℃長期使用,還具有高熱導性,良好的耐磨性和耐輻射性,但加工困難,耐衝擊性差,可通過共聚改性。該產品由美國金剛砂公司於1970年開發。
  3. U-聚合物:由對苯二甲酰氯或間苯二甲酰氯與雙酚A、酚酞或對苯二酚合成的聚芳酯。其耐熱性良好,可在130 ℃長期使用,而且透明、耐燃、力學性能良好,耐衝擊性能按近聚碳酸酯,能用一般熱塑性塑料的成型加工方法進行加工。U-聚合物由日本尤尼奇卡公司於1973年開始生產。

應用領域

PET可加工成纖維薄膜塑料製品。聚酯纖維是合成纖維的重要品種,主要用於穿着。薄膜一般厚度在4~400μm之間,其強度高,尺寸穩定性好,且具有良好的耐化學和介電性能,用作支持體,廣泛用於製作各種磁帶磁卡。90%的磁帶基材是用PET薄膜做的,其中80%作計算機磁帶。這種薄膜還用於感光材料的生產,作為照相膠捲X光膠捲的片基,還用作電機變壓器和其他電子電器的絕緣材料,以及各種包裝材料

由於PET熔體冷卻時結晶速度很快,成型加工比較困難,模具溫度必須保持在140℃以上,才能獲得性能良好的產品,否則製品脆性大。因此,在很長時間內人們並未將 PET作為熱塑性工程塑料使用。隨着科學技術的發展,通過採用新的縮聚催化體系或共縮聚工藝,用玻璃纖維增強,或控制結晶結構和製取高分子量聚酯等方法,上述成型加工的困難已被克服。PET已越來越多地用於製造飲料瓶和玻璃纖維增強塑料。聚酯瓶的優點是質量輕(只有玻璃瓶重量的1/9~1/15),機械強度大,不易破碎,攜帶和使用方便,且透明度好,表面富有光澤,無毒,氣密性好,有良好的保鮮性,生產聚酯瓶的能量消耗少,廢舊瓶可再生使用。還用於製作食品用油調味品甜食品藥品化妝品以及含酒精飲料的包裝瓶子。不僅生產透明瓶,也生產有色瓶,而且正在發展聚酯和其他樹脂的複合瓶。玻璃纖維增強的PET塑料也有重大發展,1984年杜邦公司開發了一種超韌性玻璃纖維增強PET,它具有優異的剛性、衝擊韌性和耐熱性,熔體流動性好,易加工成形狀複雜的製品、模塑周期短,着色性好,模溫在80 ℃以上即可製得表面光澤好的製品。主要用於汽車的殼體、保險槓方向盤、要求耐衝擊的體育器材電器製品浴缸防彈護甲船身和優異的建築材料。

PBT在開發初期主要用於汽車製造中代替金屬部件,後由於阻燃型玻璃纖維增強PBT等品種的問世,大量用於製作電器製品,如電視機用變壓器部件等。聚芳酯主要用於電器和機械零部件,另外聚酯還被廣泛運用於塑編行業。

以下是對聚酯編織袋和聚丙烯編織袋的性能進行比較分析:

1、由於PET扁絲的拉力強度大,是PP的2-3倍,更可以節省原料,降低生產成本。

2、由於PET扁絲的耐老化很強,是PP的4倍,生產集裝袋和編織袋不用添加任何抗紫外線劑,節約添加抗紫外線劑的成本,幾年不會老化。

3、由於PET透明度高、光澤度高,生產的透明袋網眼袋透明度高,表面平整光潔。

4、由於PET軟化溫度和熔點較高,分別為248 ℃和276 ℃,耐熱性能好,單軸拉伸的PET薄膜在150 ℃溫度條件下,加熱7天後,強度損失30%,加熱40天後強度損失僅50%。在140 ℃,持續時間48小時,不會改變其性能,這將突破生產耐高溫水泥袋等的耐高溫難關,這將是今後低等級、價位5000元左右PET回收料的利用去處。

5、由於PET耐低溫性好,使用溫度-100℃,即使在寒冷俄羅斯西伯利亞,也不用擔心冬季冷脆破皮。

6、由於PET產品有較高的強度和模量、較好的彈性、耐磨性和耐衝擊性、載荷下耐蠕變性好,在編織中不裂絲,因此生產的草坪絲耐磨性能良好,反覆踐踏不劈絲,且抗老化,不退色。

7、由於PET的拉力強度大,抗老化等特點,生產土工布在地下預計20年強度保持率能達到50%,生產篷布等在陽光下幾年不會明顯老化。

聚酯(PET)比聚丙烯(PP)的性能優越,這必將出現新的塑編產品,拓展塑編的應用領域,增加塑編產品的社會需求量。

聚酯樹脂

聚酯樹脂是不飽和聚酯膠粘劑的簡稱,如果把聚酯比作,那麼聚酯樹脂就相當於鋁合金不飽和聚酯膠粘劑主要由不飽和聚酯樹脂、引發劑促進劑填料觸變劑等組成。主鏈中含有—CH=CH—雙鍵的一種線型結構(見線型高分子)聚酯樹脂,能與烯類單體,如苯乙烯、丙烯酸酯、乙酸乙烯酯等混合後,在引發劑和促進劑的作用下,於常溫下聚合成不溶、不熔產物。不飽和聚酯的英文縮寫為UP。主要用於生產卷材塗料。

合成聚酯樹脂若採用直鏈結構的多元醇與多元酸,合成得到的樹脂具有線性結構,柔韌性非常好,主要用途不是在塗料行業。

合成聚酯樹脂若採用苯環的多元酸與多元醇反應,合成得到含有苯環結構的樹脂,苯環的剛性特徵賦予樹脂以硬度,而苯環的穩定的結構特徵賦予樹脂以耐化學性。合成飽和聚酯樹脂的原料主要是二元醇二元酸三元醇,個別的還有一元醇一元酸。最常用的醇是新戊二醇,其酯化物的耐水性大大優於乙二醇和丙二醇。三元醇主要是三羥甲基丙烷、三羥乙基乙烷。最常用的芳香族二元酸是間苯二甲酸,由於間苯二甲酸的耐鹽霧性、耐化學性和耐水性比鄰苯二甲酸更優越,所以間苯二甲酸在聚酯樹脂中的應用更為普遍。合成聚酯樹脂中也使用脂肪族二元酸,如己二酸、壬二酸和癸二酸,以己二酸應用更為普遍。大多數樹脂都含芳香族二元酸和脂肪族二元酸,芳香族二元酸與脂肪族二元酸的摩爾比是控制樹脂Tg的主要因素。

循環利用

由於廢舊聚酯來自不同的途徑之前必須根據廢舊聚酯的來源其污染程度不同,在回收利用種類、性能及需要對廢料進行粉清洗、乾燥和分離去雜質等工藝處理,然後再進行造粒和從而製得再生PET料

  1. 制再生飲料瓶高純度的廢舊PET再生料可用來直接生產飲料和醬油等的食品級包裝瓶。
  2. 制纖維雖然PET再生切片的戮度有所下降,但仍可用於紡制粗特短絲和生產地毯填絮棉無紡布等產品,而且其性能與用新聚酯製得的產品相近;另外,若以再生切片為主,再混以一定量的等外切片和具有一定韌度的廢絲塊,仍可保持紡絲生產工藝和產品質量的穩定;聚酯瓶片料和聚酷泡酯料經螺杆擠壓熔融、圓中空C型噴絲板噴絲、冷卻、拉伸、捲曲、除硅、切斷和定型可製成中空粗旦短纖維。
  3. 制膜熔融擠出法生產的PET再生切片在穩定的工藝條件下能正常成膜。100%再生切片可生產包裝膜;摻用15%~40%再生切片可生產能滿足標準的金屬化膜;摻用10%~20%再生切片可穩定生產滿足絕緣膜標準的絕緣膜。 ;[1]

產品用途:電子、印刷、包裝、絕緣、軟性線路印刷、顯視器屏保PET、薄膜開關、薄膜視窗、印刷膠片、拼版片基、不乾膠底紙、塗膠塗硅電機墊片電纜帶儀表面板電容絕緣家具托膜軟性線路印刷銘板數碼顏色拼板卡料標貼印刷微米菲林、拼板菲林窗口用防紫外線、防護薄膜噴墨印刷及裝飾等。

產品主要適用於:薄膜開關、薄膜視窗、印刷膠片、軟性線路、FPC板壓合、熱轉移印刷、燙金、音膜振膜、拼版片基、不乾膠底紙、塗膠、塗硅、電機墊片、電線電纜帶、儀表面板、電容阻隔、家具脫膜、真空鍍鋁、光電背光源擴散、反射增光聚光、偏光、熒光、冷光、液晶顯示光學觸摸屏、LCD、LED、DVD熒屏保護、燈箱廣告燈罩標牌銘板等。

視頻

聚酯纖維對身體有害嗎?

參考文獻