【文章內(nèi)容簡介】 12 8 4 0 0 50 100 150 200 250 120 140 160 180 200 220 240 260 溫度 /℃ 溫度 /℃ 圖 3 聚酯的半結(jié)晶期與溫度的關(guān)系 圖 4 聚酯密度、結(jié)晶度與結(jié)晶溫度的關(guān)系 半結(jié)晶期/min 密度/(g/cm3) 結(jié)晶度/% 11 PET 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 結(jié)晶度 /℃ 圖 5 PET 氣體阻隔性提高程度與結(jié)晶度的關(guān)系 PET 的氣體阻隔性能與結(jié)晶度直接相關(guān)， PET 的熱穩(wěn)定性某種程度上也與結(jié)晶度相關(guān)。見圖 5，當(dāng)結(jié)晶度為 35％，即對于一個 2L 的聚酯瓶保存期達(dá)到 84 天；如果結(jié)晶度提高到 60％，那么同樣一個瓶的氣體阻隔 性提高 80％，即保存期達(dá)到 134 天。 （ 3）定向和應(yīng)力結(jié)晶 定向可以改變 PET 的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，通過定向可以大大改進(jìn)機械性能、熱性能和光學(xué)性能。 定向溫度一般在玻璃化溫度（ Tg～ 80℃ ）和熱結(jié)晶開始溫度（ Tc～ 120℃ ），應(yīng)力結(jié)晶的結(jié)晶度主要取決于拉伸速度、定向溫度等條件。在這個溫度范圍內(nèi)取向 PET 的結(jié)晶度通常低于 30％，這種情況下，聚酯鏈中呈無定型態(tài)的多余結(jié)晶相。如果加熱定向 PET 會釋放應(yīng)力，被拉緊的鏈回復(fù)到松弛的無規(guī)狀態(tài)，就會產(chǎn)生收縮。 熱收縮會影響聚酯制品尺寸穩(wěn)定性，從而影響到使用（如聚酯瓶裝飲料時）， 因此需要對應(yīng)力結(jié)晶的聚酯進(jìn)行熱定型。圖 6 為不同溫度下熱定型時所得到的結(jié)晶度。從圖中可以明顯看到，熱定型的溫度高，結(jié)晶度就高；此外，熱定型的時間也非常短，大約為幾秒種。 50 40 20 圖 6 結(jié)晶度與熱定型溫度和時間的關(guān)系 對聚合物進(jìn)行熱定型處理，就是將取向后的分子結(jié)構(gòu)置于比取向溫度高的溫度 環(huán)境中，進(jìn)行一段時間的退火處理。當(dāng)聚合物進(jìn)行取向和退火處理時，微晶增長的過程中，它們包圍了眾多的聚合物鏈，這些鏈就不能隨意收縮了。 PET 薄膜 聚酯薄膜為無色透明、有光澤、韌性和彈性均好的薄膜，與其他塑料薄膜相比，30 0 5 10 15 20 25 加熱時間 /s 200℃ 180℃ 150℃ 130℃ 110℃ 結(jié)晶度/% 12 PET 薄膜具有相對密度大、韌性和力學(xué)性能好、拉伸強度高、延伸率適中、透氣性小、耐熱性好及透明度高的特點。其主要性能見表 2。 表 2 聚酯薄膜的主要性質(zhì) 性能 平衡膜 強化膜 樹脂性能 相對分子質(zhì)量 特性粘度 /(dL/g) 相對密度 (25℃ ) 結(jié)晶度 /% 物理性能 拉伸強度 /MPa 伸長率 /% 摩擦系數(shù) 熱性能 使用溫度 /℃ 電性能 介電常數(shù) (106Hz) 損耗因數(shù) (106Hz) 35000 ~40000 ~ ~ 40 ~50 152 ~172（橫向） 152 ~172（縱向） 120 ~ 60 ~150 35000 ~40000 ~ ~ 40 ~50 117 ~131（橫向） 262 ~276（縱向） 120 ~ 60 ~150 根據(jù)雙向取向度的異同和性能，聚酯薄膜可分為平衡膜和強化膜兩種。平衡膜是縱向和橫向兩向聚向度基本相同，拉伸強度相等的膜；強化膜是縱向和橫向兩向中一個方向的取向度大于另一個方向的取向度，該方向的拉伸強度大于 的膜。 聚酯薄膜具有很好的耐撕裂能力和耐磨性，抗擊穿性能好，能保持至大約 70℃ ，還具有優(yōu)良的電絕緣性和阻隔性。水蒸氣的滲透率相當(dāng)?shù)?，與低密度聚乙烯相差不多，對空氣、氣味滲透也低，這一點與尼龍相仿。可以耐稀酸堿，但會與濃酸堿發(fā)生作用。耐大多數(shù)溶劑，耐油和脂肪。 由于 PET 是高度結(jié)晶性聚合物，因此 其粘結(jié)性和熱封合性比較差，熱封合會因結(jié)晶化而收縮合脆化，所以聚酯薄膜常用膠粘劑封合。 聚酯薄膜有一大缺點是印刷性能不好。在印刷前通常要進(jìn)行電暈處理，涂上特種底漆，還要使用昂貴的特種油墨印刷，成本較高?？稍跇渲屑尤肽承┯袡C化合物進(jìn)行改性。另外，聚酯薄膜的爽滑性較差。為適應(yīng)拉膜加工和膜的性能要求，生產(chǎn)膜用樹脂時需添加爽滑劑。 PET 纖維 PET 纖維具有強度高、初始模量高、尺寸穩(wěn)定性好、耐熱性優(yōu)良、密度小、變形小的優(yōu)點，并且具有良好的隔熱保溫性能和吸收水分的能力，且光穩(wěn)定性好。具體列舉如下： （ 1）強度高 短纖維為 3－ ，長絲為 4－ 6 CN/dtex，高強力絲達(dá) 6－ CN/dtex。在濕態(tài)下強度不變，耐沖擊強度比聚酰胺高四倍。 （ 2）耐熱性高 熔點為 255－ 265℃ ，軟化溫度為 230－ 240℃ 。 13 （ 3）彈性很好 耐皺性也超過其他一切纖維?？椢锊灰渍郯?，不易變形，所以制成的服裝挺括、褶裥持久。 （ 4）耐光性好 在合成纖維中僅次于聚丙烯腈，居第二位。 （ 5）耐腐蝕性好 可耐漂白劑、氧化劑、醇、石油產(chǎn)品和稀堿，不怕霉蛀。 （ 6）耐磨 性好 僅次于聚酰胺，比其他天然纖維及合成纖維要好。 （ 7）吸水性較低 在標(biāo)準(zhǔn)溫度濕度（ 20℃ ， 65％相對濕度）下，吸濕性僅為 － （指試樣含水量占干燥試樣重量中的百分含量）。 PET 工程塑料 PET 的工程塑料 1966年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，全球每年的高性能 PET 工程塑料消費量大約為幾十萬噸。同纖維和聚酯瓶相比， PET 工程塑料的用量較少，主要應(yīng)用在汽車工業(yè)中。 表征 PET 工程塑料性能的主要性能參數(shù)有機械性能、尺寸穩(wěn)定性、介電性能和耐化學(xué)性能。同PBT 相比， PET 樹脂玻璃化溫度高，結(jié) 晶速度慢，不易達(dá)到樹脂加工時低模溫快速成型的要求。通常采用添加各種成核劑或增塑劑的方法提高其結(jié)晶速度，同時使模溫由 130150℃ 降到 90100℃ 。 PET工程塑料的主要性能見表 3。 表 3 PET 工程塑料的主要性能 性能 ASTM 30%填充 45%填充 35%填充 最低填充量 相對密度 拉伸強度 /MPa 斷裂伸長率 /% 彎曲強度 /MPa 彎曲模量 /GPa 缺口沖擊強度 /（ J/M） 熱變形溫度 ℃ 介電強度 /（ V/25μm） D792 D638 D638 D790 D790 D256 D648 D149 166 245 224 565 904 975 197 310 107 229 540 631 951 97 148 202 500 500 810 103 152 216 450 575 860 在一些發(fā)達(dá)國家如美國，汽車商要求加工廠家在加工部件中至少采用 25％以上的再生樹脂。這一點 PET 具有優(yōu)勢因為有大量的回收聚酯瓶可利用。再生樹脂經(jīng)過回收及后續(xù)生產(chǎn)過程后，特性粘度降低到 ，仍在熔體聚合生產(chǎn)的樹脂特性粘度范圍內(nèi)。 PET 瓶 PET 瓶和容器具有許多優(yōu)異的性能，除了高透明的特性外，還有極好的對多種氣體及油脂的阻隔性，聚酯瓶的主要性能見表 4。 PET 樹脂滿足美國食品和藥品管理局（ FDA）的要求，可直接接觸食物和藥品。由于 PET 樹脂 14 有很多優(yōu)良性能，所以用于 PET 吹塑瓶在包裝等方面用量很大，應(yīng)用領(lǐng)域也較廣。然而用于吹塑瓶的 PET 樹脂的特定性能主要反映在以 下幾個方面。 表 4 聚酯瓶的主要性能 性能 指標(biāo) 性能 指標(biāo) 樹脂性能 相對分子量 特性粘度 /（ dL/g） 相對密度（ 25℃ ） 結(jié)晶度 /% 60000 ~80000 ~ ~ 25 ~50 物理性能 拉伸強度 /MPa 拉伸模量 /GPa 熱性能 使用溫度 /℃ 186 ~193（圓周方向） 117 ~124（軸向） 41 ~48（圓周方向） 117 ~124（軸向） 60 ~150 （ 1）樹脂要求 與通用纖維級聚酯相比，瓶用樹脂要求特性粘 度高。為使產(chǎn)品瓶具有足夠的機械強度，易于加工，樹脂的特性粘度要求較高，通常在 ~ dL/g之間。 熔體聚合工藝中，酸和醇進(jìn)入酯化反應(yīng)器，低分子聚合物和低聚物再經(jīng)過幾個聚合階段：預(yù)聚合反應(yīng)器、中間聚合反應(yīng)器等，在幾個連續(xù)的反應(yīng)段中熔體的粘度不斷提高，最后的反應(yīng)產(chǎn)物特性粘度為 。制瓶所需的樹脂粘度大大高于這個值，因此要采用固相縮聚來實現(xiàn)。只有高分子量的樹脂才能順利吹塑。 固相聚合是聚酯顆粒在保持固相，在低于熔點溫度和高真空條件及催化劑作用下進(jìn)行的縮聚反應(yīng)。固相聚合可以達(dá)到增粘 、脫醛等目的。 瓶用樹脂的乙醛含量必須低。要使產(chǎn)品瓶符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，防止內(nèi)裝食品變質(zhì)變味，乙醛含量通常要低于 5μg/L。 PET 聚合工藝的一個副產(chǎn)品是醛，樹脂中醛含量達(dá) 60μg/L就會影響飲料的口感，因此瓶用樹脂的醛含量要低，一般在瓶制品中醛的含量不應(yīng)超過 3μg/L。除醛可以通過固相縮聚實現(xiàn)，聚酯切片通過固相縮聚過程，醛含量可由 100~150μg/L降至 5μg/L以下。 （ 2）結(jié)晶性能 瓶用樹脂要求結(jié)晶度要高，為使制瓶過程中原料顆粒不發(fā)生粘結(jié)，結(jié)晶度通常要高于 35％。 PET 樹脂大分子鏈具有良好的規(guī)整性，因而 具有較好的結(jié)晶性能。 PET 結(jié)晶速度較慢，它的最高結(jié)晶溫度為 182℃ ，在此溫度下，結(jié)晶度達(dá)到極限結(jié)晶度的 1/2，所需時間為 42s。 此外，結(jié)晶速率要低。 PET 瓶在制備過程中要求注射透明非晶型坯，以免產(chǎn)生結(jié)晶霧化。為保證加工過程中瓶的型坯呈非晶態(tài)，成型條件范圍較寬，霧度低，原料 PET 樹脂的結(jié)晶速度要慢。 （ 3）熱穩(wěn)定性 制瓶的 PET 熱穩(wěn)定性要好，這樣才能保證原料樹脂在熔融塑化加工過程中保持穩(wěn)定，降解小，從而確保吹塑瓶的優(yōu)良性能。 PET 樹脂本身具有較好的熱穩(wěn)定性，但是在有水分存在時，在高溫下 PET 相對分子質(zhì)量 明顯下 15 降，特性粘度下降，制品的機械強度也相應(yīng)下降。 PET 樹脂在吹塑加工時特性粘度隨含水率變化情況如表 5。 表 5 吹塑加工時 PET 特性粘度隨含水率變化情況 PET 含水率 /% PET 樹脂初始特性粘度 /(dL/g) 在 PET 樹脂的分子中，含有極性羥基的存在，賦予 PET 樹脂一定的親水性，使它能 吸收空氣中的水分。水分的存在會使 PET 樹脂在加工時發(fā)生明顯的降解，從而影響制品的機械性能，因此 PET樹脂在成型之前應(yīng)盡量將含水量降到 ％以下，至少也應(yīng)該在 ％以下。所采取的措施就是在PET 樹脂加工前進(jìn)行干燥處理。 （ 4）氣體阻隔性 由于 PET 聚合物主鏈中存在苯環(huán)，其分子鏈比較硬，另外由于分子具有較強的極性，分子間的作用力較強，這些結(jié)構(gòu)特點賦予了 PET 樹脂良好的剛性、強度及對非極性氣體等物質(zhì)良好的阻隔性能。 （ 5）耐化學(xué)品性 PET 瓶的耐化學(xué)藥品性能好，主要表現(xiàn)在耐油性、耐有機藥品性 、耐酸性等方面，此外它