PET材料特性.doc

聚对苯二甲酸乙二酯 polythylene terephthalate pet聚对苯二甲酸乙二醇酯是热塑性聚酯中最主要的品种，英文名为 polythylene terephthalate 简称 pet 或 petp（以下或称为 pet），俗称涤纶树脂。它是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物，与 pbt 一起统称为热塑性聚酯，或饱和聚酯。1946 年英国发表了第一个制备 pet 的专利，1949 年英国 ici 公司完成中试，但美国杜邦公司购买专利后，1953 年建立了生产装置，在世界最先实现工业化生产。初期 pet 几乎都用于合成纤维（我国俗称涤纶、的确良）。80 年代以来，pet 作为工程塑料有了突破性的进展，相续研制出成核剂和结晶促进剂，目前 pet 与 pbt 一起作为热塑性聚酯，成为五大工程塑料之一。我国的 pet 生产规模远远落后于国外几个主要生产厂商。进入 80 年代，我国逐步从国外引进万吨几十万吨级先进的 pet 树脂合成装置，质量和产量都有了长足的进展。根据中国纺织学会统计，1997 年我国生产 pet 切片树脂 174 万吨，其中高粘度包装用（饮料瓶和包装片材等）切片树脂生产能力为 22.4 万吨，所以生产 pet工程塑料级的树脂来源充足。由于制备各种混配改性 pet 塑料的装置与其他聚合物混配改性用的装置是通用的，国内混配用挤出机等制造也形成一定规模，所以只要市场一旦开拓，国内 pet 塑料的生产也会快速增长。 聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）的特性与应用一特性 pet 是乳白色或前黄色高度结晶性的聚合物，表面平滑而有光泽。耐蠕变、抗疲劳性、耐摩擦和尺寸稳定性好，磨耗小而硬度高，具有热塑性塑料中最大的韧性；电绝缘性能好，受温度影响小，但耐电晕性较差。无毒、耐气候性、抗化学药品稳定性好，吸水率低，耐弱酸和有机溶剂，但不耐热水浸泡，不耐碱。 pet 树脂的玻璃化温度较高，结晶速度慢，模塑周期长，成型周期长，成型收缩率大，尺寸稳定性差，结晶化的成型呈脆性，耐热性低等。 通过成核剂以及结晶剂和玻璃纤维增强的改进，pet 除了具有 pbt的性质外，还有以下的特点： 热变形温度和长期使用温度是热塑性通用工程塑料中最高的； 因为耐热高，增强 pet 在 250的焊锡浴中浸渍 10s，几乎不变形也不变色，特别适合 制备锡焊的电子、电器零件； 弯曲强度 200mpa，弹性模量达 4000mpa，耐蠕变及疲劳性也很好，表面硬度高，机械 性能与热固性塑料相近； 由于生产 pet 所用乙二醇比生产 pbt 所用丁二醇的价格几乎便宜一半， 所以 pet 树脂 和增强 pet 是工程塑料中价格是最低的，具有很高的性价比。二应用 pet 主要用于纤维，少量用于薄膜和工程塑料。pet 纤维主要用于纺织工业。pet 薄膜主要用于电器绝缘材料，如电容器、电缆绝缘、印刷电路布线基材，电极槽绝缘等。pet 薄膜的另一个应用领域是片基和基带，如电影胶片、x 光片、录音磁带、电子计算机磁带等。pet 薄膜也应用于真空渡铝制成金属化薄膜，如金银线、微型电容器薄膜等。pet 的另一个用途就是吹塑制品，用于包装的聚酯拉伸瓶。 玻璃纤维增强 pet 适用于电子电气和汽车行业，用于各种线圈骨架、变压器、电视机、录音机零部件和外壳、汽车灯座、灯罩、白热灯座、继电器、硒整流器等。pet 工程塑料目前几个应用领域的耗用比例为：电器电子 26，汽车 22，机械 19，用具 10，消费品 10，其他为 13。目前 pet 工程塑料的总消耗量还不大，仅占 pet 总量的 1.6。 pet 的性能 pet 是无毒、无臭、无味的结晶形线性聚合物，外观为半透明乳白色或无色透明颗粒、 阻燃性能比较好，燃烧呈黄色火焰，边缘蓝色，有落滴，离火后继续燃烧。 pet 密度 1.381.69g/cm3未增强 pet1.35g/cm3分子量 2 万3 万拉伸强度 190mpa伸 长率 2拉伸模量 14800mpa弯曲强度 280mpa缺口冲击强度 13kj/m2。 pet 具有良好的强度、韧性和透明性，折射率 1.65透光率 90对 o 的透过系数 5090cm3.mmm2hmpa；吸水性较大，吸水率为 0.6。 pet 耐磨擦、耐耗性、抗蠕变、耐疲劳性及尺寸稳定性均比较好；未增强的 pet 具有 良好的成纤性及成膜性，结晶度为 4060，结晶速度慢，但力学性能、耐热性和冲 击性能差，经玻璃纤维增强后 pet 的力学性能和耐热性能大幅度提高，可用于工程塑 料及其结构材料。 未增强的 pet 热变形温度只有 85；熔点 225260（随结晶度而定） ，玻璃化温度 69 ；增强蝗 pet 的热变形温度 220，制品可在 120150下长期使用。 pet 的电绝缘性能良好，在较宽的温度范围内变化较小，但耐电晕性却比较差。 pet 的耐化学性、耐候性能良好，对有机溶剂如丙酮、苯、甲苯、三氯乙烷、四氯化碳 和油类稳定；对过氧化氢、次氯酸钠、重铬酸甲也有较高的抵抗性，但在高温和水蒸气 条件下不耐水、酸及碱的侵蚀。 pet 作为饮料包装材料的特性及发展前景对食品生产企业而言，30 多年来人们一直在探索能够取代玻璃瓶和马口铁罐的包装材料和容器，而塑料是目前可以利用的最佳材料。它具有重量轻的特点，可以降低运输费用。但不是每种塑料都适用于食品包装。在上世纪 70 年代前期，丙烯腈塑料容器率先在市场上出现。但后来美国食品和药物管理局fda撤消了对这种容器材料在食品使用的认可，最主要的理由就是，这种包装材料中的某种化学物质会过多迁移到包装容器装的内容物中。聚氯乙烯pvc塑料容器也由于环境上的问题，很快成为不受欢迎的材料。聚酯pet材料的出现使食品包装得到了快速发展。最早使用 pet 瓶包装清凉饮料的企业是美国可口可乐公司，他们用 1.5 升的聚酯瓶取代 1 升的玻璃瓶，结果使零售额上升了 27。之后，pet 容器包装的食品和饮料渐渐成为热门的“抢手货”。pet 容器的重量轻和牢固结实吸引了顾客，受到了市场的欢迎。 pet 材料还有一大优点就是可以形成任何形状适用性好，同时还可以加工制成符合人们嗜好的色泽，可以进行文字和图案印刷。pet 的成长上世纪 90 年代以来，在欧洲，容器用 pet 树脂的市场销售平均每年以 10的速率增长。东欧国家普及使甩 pet 塑料容器的时间更长，现在 pet 的消费增长率为 12。 欧盟包括愿意加盟的欧洲国家每年使用大约 160 万吨 pet 树脂，目前全世界使用的 pet 容器数达 1500亿多只。在最近数年间，之所以 pet 容器的使用量增长飞快，主要是碳酸饮料采用了 pet瓶做包装容器。时至今日，随着食品或饮料的数量和品种的不断增加，pet 的使用量也在不断增长。今后，pet 材料将会向啤酒和乳制品渗透发展。发展 pet 适用范围的前提条件是，在商业上应用目前尚处于开发中的许多专项技术。制造作业线的调整只需对玻璃瓶饮料生产作业线稍微加调整，就可以适应 pet 瓶的使用。这对于无法进行高额资金投入的小型制造业者来说是十分有利的条件。同时，pet 无破损和重量轻，以及输送的成本费用比玻璃瓶小，也是受到企业重视和欢迎的优点。配送而来的 pet 立即可以进入低温灌装、无菌灌装、热间灌装等灌装流水作业线，然后贴上标签并密封。无菌灌装普通的 pet 容器需要补充阻隔性材料或进行涂布处理后，才可进行产品的无菌充填。这是由于必须采用阻隔性的包装材料才能保证无菌灌装的效果延长产品保存期。 低温无菌灌装的优点是无需进行热处理即可延长产品的保质期。但是，生产车间的地面和设备必须保证满足高水准的卫生要求。由于是低温杀菌，不必使用高温，因此灌装后食品的感观特性如色香味和营养价值不会受到影响。涂料层涂布处理普通的 pet 容器不能保证延长产品的货架期。法国的西丹尔sidel公司是最早在 pet 容器上导入涂布层系统的企业。 他们主张的阻隔性是将氧气控制在大气中含量的三十分之一， 而二氧化碳控制在七分之一。涂料层的厚度为 1m，被称为 ac-tis。 现在有数家公司采用了相同种类的涂布方法。 例如，tetrapak利乐公司的 glaskin涂敷方法的名称，下同和 krones 而公司的 bestpet最佳 pet采取涂布氧化硅的材料； ppg 制品公司是涂布环氧胺树脂材料，rowncorkseal 公司涂布的材料是聚偏二氯乙烯pvdc。适用的方法也因思想观念不同而不同。利用的技术也有真空法、 大气压下的等离子体蒸镀法以及静电或无氧条件下的喷镀法之分。根据适用方法和保护膜的不同要求可以选择内层涂布和外层涂布两种不同的选择。在容器内层表面的涂层优点是在操作过程中涂层不会遭受损伤，而且可以防止由 pet 溶出的物质乙醛转移到包装容器中的产品液体内，而且还能防止容器内的液体产品吸收包装材料带人的氧气。当然，涂布材料必须是“食品认可”的化学物质。否则，就必须采用外侧涂布的方法。 虽然外侧涂层与容器内部的填充物料不会接触，但其也有容易发生外部划伤而丧失保护功能的缺陷。因此，krones 公司使用了特别耐损伤的丙烯基油漆涂料来取代氧化硅阻隔层。多层技术多层技术是不用涂料层方法的另一种改良 pet 阻隔性的方法。此种 pet 容器是采取将例如乙烯氯乙烯醇evoh之类的不透过气体的物质或包装材料夹入 pet 层的方法，此种方法称为被动的阻隔性。此外，将除氧剂在材料复合时加入到复合材料中，这种方法称为主动的阻隔性。低温灌装和热间灌装内容物和灌装方法不同可以影响到对机械、技术和塑料容器的不同选择。而且，生产企业还需要在生产中的一次性投资费用如添置机械设备的费用与设备折旧费用和包装材料费用之间保持相对平衡。这对于选择生产工艺条件也起到决定性的作用。 低温无菌灌装法的机械设备的投资费用相对较低，因此就企业而言是最为相宜的生产处理方法。但是，该方法对经营管理和操作过程要求较高。首先，制品和包装材料必须预先进行杀菌处理，使之成为无菌状态， 而且在灌装产品的过程中必须注意谨防二次污染，因此要求整个生产过程都得达到高水准的卫生条件。同时，采用低温无菌灌装法的产品所使用的 pet 类型的价格是比较高的。热间灌装也叫趁热灌装， 不需要灌装高价格类型的塑料容器。生产过程也不必太严密。可是，该方法的流水生产线的初期投入资金即设备的购入价格远比上种方法高。 生产企业如果选择 95的较高温度进行热间灌装，有如下二种可能性： 第一是应考虑到普通 pet 不能耐受这一温度，转而采用更适合热间灌装的价格更高的 pet 树脂或预先成型的预压料锭preform。 第二采取二步法成型的容器。二步法的吹塑成形能够提高 pet 的结晶化、阻隔性和耐 热性。但是，这是一个需要巨大资本的加工设备。在第一阶段容器先成形为超过需要的 大小，然后冷却后收缩成为较小的容器，最后形成