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PET

学名:聚对苯二甲酸乙二醇酯
英文名:Polybutylene Terephathalate
别名:聚酯/热塑性聚酯(Thermoplastic Polyester)
缩写:PET/PETP
外观:无色透明(薄膜/无定形)或乳白色不透明(结晶型)固体

PET属聚酯系列,半结晶性材料(但亦有无定形)。以对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物,简称PET或PETP.固化速度快。结晶型固体比重在1.33~1.38,透明型聚合物折射率为1.655,对波长4×10-7m以上光线透光率为90%,不能透过波长3.15×10-7m以下的光线。玻璃转化点温度在80℃, 熔点255~265℃,增强树脂长期使用温度可达155℃。

发展历程

1948年
英国ICI公司完成中间试验, 以(Terylene)为商品名,开始商业化生产纤维用树脂。

1952年
杜邦公司以(Mylar)为商品名,开始生商业化生产薄膜用树脂

初期PET几乎都用于制造纤维,1971年后其纤维产量超过聚酰胺纤维,并一直保持较高的增长率。它也广泛用于薄膜和绝缘材料等,但由于纯PET树脂有较多的缺陷(玻璃化温度较高、结晶速度慢、模塑周期长、成型收缩率大、尺寸稳定性差、结晶化的成型物呈脆性、耐热性低),因此多年来一直未能作为有用的工程塑料。

1959年
帝人公司和Toray公司从ICI公司引进技术,以同一商标名(TETOLON),开始销售该树脂。

1965年
日本帝人公司在世界上首次开发出添加玻璃纤维的PET(商品名FR-PET)同年荷兰AKZO公司,德国Hoechst公司、美国LNP公司也市售商品。使PET进入工程塑料的行列,惯称第一代PET工程塑料。

1977年
PET瓶在美国作为碳酸饮料的瓶得到采用

1978年
美国杜邦首先研制出解决PET作为工程塑料低温快速结晶的技术.并推出增强PET,增韧PET和超韧PET等产品.

到20世纪80年代以来,PET又有了新的突破发展,相继研制出成核剂和结晶促进剂,使PET进入从第二代到第三代的产品,PET塑料已有了与PBT相近的成型加工性,而通过共混改性、开发的第四代超韧PET的问世,克服了冲击强度低的缺点,使PET重新加快了发展步伐。目前,它与PBT一起作为热塑性聚酯,成为五大工程塑料之一。

制备方法

酯交换法
从对苯二甲酸二甲酯(DMT)出发的酯交换 (目前此法基本已淘汰)

直接酯化法
从对苯二甲酸(TPA)出发的直接酯化

聚合分二步进行,先由DMT或TPA与乙二醇(EG)反应制得对苯二甲酸双羟乙酯(BHET),然后再由BHET进一步缩聚反应得到PET.

1. 酯交换法

酯交换法是将(DMT)和乙二醇(EG)按一定配比加入酯交换反应器内,在催化剂存在下生成对苯二甲酯羟乙酯(BHET),然后再进行缩聚反应。

2. 直接酯化法

首先将对苯二甲酸在乙二醇(EG)中配成淤浆料,然后在200~250℃,加压下进行反应

3. 缩聚反应

经过精制的对苯二甲酯羟乙酯(BHET)在高真空和熔融状态下,于缩聚釜中进行缩聚反应。缩聚反应随着乙二醇的不断蒸出,反应物的粘度不断提高,一般经过4~6小时后,不再有乙二醇蒸出,反应即告结束。

 

 化学结构式

 

外观
透明或不透明,不透明的大多数是白色、是长3mm直径2mm圆柱形粒状,表面刚性、光泽性高。

燃烧鉴别
易烧度易于中等、离火后有自熄能力、光焰深橙顶、中部橙黄色、烧烧时很少烟雾,熄灭后会冒出白烟,烧化边缘膨胀变黑,气味有酸性。

性能特点

力学性能
非增强型品级(纯PET)有优异的冲击韧性,抗脆性能力强。主要应用形式是薄膜,其薄膜的拉伸强度3倍于PC薄膜,9倍于PE薄膜,可与铝膜?敲溃烨慷瓤纱锏?175MPa,模量达3870MPa玻纤增强后的PET呈米黄色,含量一般在25~45%,主要以注塑、挤出等制品形式应用。力学性能相当或略高于增强PA6,PC等。有突出的强度和刚性,承载能力大,变形小,长时承载时抗蠕变性优,增强PET在负载3MPa以下时,几乎不随受力时间加长而发生蠕变。同时增强PET表现出比增强尼龙和增强聚碳酸脂优越的耐疲劳特性。增强PET即使在高温下长时间使用,以其机械性能为主的各种特性仍有超群的保持率。

热性能
非增强型品级(纯PET)与其他工程塑料相比热变形温度并不高,在负荷1.82MPa的情况下,热变形温度就迅速下降。如加玻璃纤维增强后,热性能便用了明显的提高。当玻璃纤维含量在30%时, 负荷1.82MPa下热变形温度达235~242℃。最高连续使用可达温度155℃ 增强的PET具有与热固性树脂相匹敌的高的耐热性和优良的电性能。而且,是具有优良成型性能的热塑性树脂。

电性能
PET的分子中没有聚酰胺那样强极性基团,分子结构对称并有几何规整性,使它们具有十分优良的电性能。体积电阻率可达1016.cm, 介电强度大于20KV/mm,耐电弧90~120秒,PET与其它工程塑料相比,不但有优良的电性能,而且电性能随温度、时间、频率等因素影响变化很小。另外PET吸水率低,因此几乎没有因成型后的吸水而引起电性能变化等的现象。

耐化学性能
PET的耐化学试剂性比PPO、PC、聚砜等材料优越,对氢氟酸、有机酸稳定。

PET对非极性溶剂如烃类、汽油、煤油、润滑油等都很稳定,对极性溶剂在室温下也较稳定,例如室温下受丙酮、氯仿、三氯乙烯、乙酸、甲醇、乙酸乙酯等的影响。

耐老化性能
PET的内应力小,耐应力开裂性优良。耐有机溶剂性好,在高温下也难侵蚀,因此适用于需要浸漆处理的电气、电动机等部件或接触有机溶剂、汽油、油类的零件或制件。 PET经过室外老化或人工加速试验后,力学性能和电性能的变化都不大,显示出有极好的长期耐候性以及耐r射线不变黄.

环保性能
可完全回收利用,无臭无味,不溶出有毒物,烧后仅产生CO2、H2O,不产生有毒物。

限制

PET具有酯基,强酸强碱会引起分解,浓碱在室温即会引起水解,在60℃以上的热水中也可引起水解。稀碱溶液在较高温度下也可引起水解,氨水对它的破坏更大。苯甲醇、硝基苯、三甲酚可以使该聚合物溶解。四氯乙烷-甲酚(或苯酚)混合液、苯酚-四氯化碳混合液、苯酚-氯苯混合物也可以使它溶解。 由于结晶速度慢,生产时须将模温提高80℃以上,才容易生成高结晶度高强度。 过度受热后,机械性能与冲击强度相对下降。 注射压力过高,容易产生应力破裂。

改性

玻纤增强PET的综合性能好,价格低,应用范围不断扩大,市场前景好。对PET树脂的改性重点是针对两大缺点:注塑需高模温,模塑周期长;其次是冲击强度低。

1. PET结晶性与成型加工性的改进

2. 增强PET工程塑料的增韧性

3. PET合金

4. PET的改性品级

- 低翘曲增强PET

- 高刚性PET

- 电气与导电性的改进

- 长纤维增强PET

- 阻燃改性PET

- 耐电弧性、抗静电改性PET

5. 纳米PET材料

主要应用

这种树脂原本是作为纤维(Tetron)的材料而有名,可最近,却作为饮料瓶的原料而变得很有名。

纤维(主要应用)
要用于纺织工业

聚酯瓶(主要应用)
食品饮料包装: 可口可乐瓶、百事可乐瓶、矿泉水瓶、纯净水瓶、果汁瓶、果酱瓶、食用油瓶等.( 消费比例约占整个聚酯瓶片消费量的80%,其中软饮料用的聚酯瓶片约占其整个消费量的60% )。非食品包装:医药、日用化妆品等(消费比例约占整个聚酯瓶片消费量的20%)。

PET瓶与PVC.PP.PE瓶之优劣点比较

比 较 项 目 PET瓶 PVC.PP.PE瓶
基本特性 无毒、无味 有毒、有塑料味
破裂性 韧性、不易脆裂 脆性、易脆裂
密封性 瓶口精密度高、不会漏 瓶口精密度差、易漏
表面 光滑、透明、亮丽 粗糙、不透明、钝浊
氧气阻隔性 高、产品保存期限长 差、产品保存期限短

薄膜(少量)
主要用于电气绝缘材料,如电容器、电缆绝缘,印刷电路布线基材,电机槽绝缘等。
另一应用领域是片基和基带,如电影胶片、X光片、录音磁带。还有食品、药品、油脂、茶叶等包装领域。

工程塑料(极少量)
PET工程塑料目前各应用消费比例为:电子电器量具26%,汽车工业22%,机械19%,用品10%,消费品学10%,其他13%。

电子电器
小型直流电机的线圈框架、大型线圈骨架、分流器、电熨斗开关与套罩、继电器部件和外壳、整流器外套、交流电机元件、照明灯插座、马达端部罩。

汽车工业
发动机用的真空壳体、传动系统的推力垫、电子点火系统的外壳、风扇罩、格栅、仪表板、风档刮水器电动机外壳及托架、门把手。

加工

PET的加工方法,可采用注塑成型、挤出成型、中空吹塑成型。

- 注塑成型
PET的注塑成型主要采用增强PET

- 挤出成型
PET的挤出成型主要用于制备双轴拉伸薄膜,成型时采用挤出机,拉伸辊筒、牵引机及卷取装置。

- 中空吹塑成型
中空吹塑仅用于PET,用来制备聚酯瓶。