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聚酯Polyethylene terephthalate (PET）屬于高分子化合物。是由對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)經(jīng)過縮聚產(chǎn)生聚對(duì)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(jí)聚酯切片用于制造滌綸短纖維和滌綸長(zhǎng)絲,是供給滌綸纖維企業(yè)加工纖維及相關(guān)產(chǎn)品的原料,滌綸作為化纖中產(chǎn)量最大的品種,占據(jù)著化纖行業(yè)近80%的市場(chǎng)份額,因此聚酯系列的市場(chǎng)變化和發(fā)展趨勢(shì)是化纖行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。同時(shí)聚酯還有瓶類、薄膜等用途,廣泛應(yīng)用于包裝業(yè)、電子電器、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑、汽車等領(lǐng)域,其中包裝是聚酯最大的非纖應(yīng)用市場(chǎng),同時(shí)也是PET增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。可以說聚酯切片是連接石化產(chǎn)品和多個(gè)行業(yè)產(chǎn)品的一個(gè)重要中間產(chǎn)品。

有PET、PBT和聚芳酯,其特性和工業(yè)生產(chǎn)情況不同。

聚對(duì)苯二甲酸乙二酯玻璃化溫度69 ℃,軟化范圍230～240 ℃,熔點(diǎn)255～260 ℃,具有良好的成纖性、力學(xué)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(guó)J.R.溫菲爾德、J.T.迪克森于1941年采用對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙二醇縮聚制得。由于它有良好的成纖性能,英國(guó)卜內(nèi)門化學(xué)工業(yè)公司于1948年進(jìn)行了工業(yè)化的試驗(yàn)研究,用作聚酯纖維。同年由美國(guó)杜邦公司制得 PET薄膜。50年代,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的國(guó)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,并使其成型加工有了較大發(fā)展。隨后日本帝人公司開發(fā)了玻璃纖維增強(qiáng)的聚酯,可用作工程塑料。1976年杜邦公司開始用其生產(chǎn)飲料瓶,隨后用量迅速增加。

聚對(duì)苯二甲酸丁二酯

具有優(yōu)良的綜合性能,玻璃化溫度36～49 ℃,熔點(diǎn)220～225 ℃。與PET相比,PBT低溫結(jié)晶速度快、成型性能好。在力學(xué)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(qiáng)后,其力學(xué)性能和耐熱性能顯著提高,抗拉強(qiáng)度135 MPa,熱變形溫度高達(dá)210 ℃(負(fù)荷186 MPa）,超過玻璃纖維增強(qiáng)的尼龍-6；其吸水性在工程塑料中最小。制品尺寸穩(wěn)定性好,且容易制成耐燃型品種,價(jià)格也較低。缺點(diǎn)是制品易翹曲,成型收縮不均勻。PBT最早由美國(guó)塞拉尼斯公司于1967年開始研制,1970年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。此后十幾年間發(fā)展速度很快,平均年增長(zhǎng)率為25%～30%,1982年世界上已有近10個(gè)國(guó)家在20多家公司生產(chǎn),其中產(chǎn)量較大的公司有美國(guó)的塞拉尼斯公司、通用電氣公司和伊斯曼－柯達(dá)公司及聯(lián)邦德國(guó)的巴斯夫公司等。1984年,世界產(chǎn)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(duì)苯二甲酸二烯丙酯、聚對(duì)羥基苯甲酸酯和U-聚合物三種。此外,1984年美國(guó)首次實(shí)現(xiàn)了第一種液晶自增強(qiáng)塑料聚芳酯的工業(yè)化生產(chǎn),年生產(chǎn)能力10kt。

①聚對(duì)苯二甲酸二烯丙酯：開發(fā)于1946年,具有優(yōu)良的電性能和尺寸穩(wěn)定性。美國(guó)有三家公司、日本有兩家公司生產(chǎn)。

②聚對(duì)羥基苯甲酸酯：具有很高的耐熱性,可以在315 ℃長(zhǎng)期使用,還具有高熱導(dǎo)性,良好的耐磨性和耐輻射性,但加工困難,耐沖擊性差,可通過共聚改性。該產(chǎn)品由美國(guó)金剛砂公司于1970年開發(fā)。

③U-聚合物：由對(duì)苯二甲酰氯或間苯二甲酰氯與雙酚A、酚酞或?qū)Ρ蕉�酚合成的聚芳酯。其耐熱性良�?可在130 ℃長(zhǎng)期使用,而且透明、耐燃、力學(xué)性能良好,耐沖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(jìn)行加工。U-聚合物由日本尤尼奇卡公司于1973年開始生產(chǎn)。

工業(yè)上生產(chǎn)PET和PBT的方法有以下三種：

酯交換縮聚法

1963年以前工業(yè)上全用此法生產(chǎn)PET,仍為世界各國(guó)大量應(yīng)用。該法主要包括兩步：首先是對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）與乙二醇或1,4-丁二醇在催化劑存在下進(jìn)行酯交換反應(yīng)（圖1）。生成對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯(BHET)或雙羥丁酯,常用的催化劑為鋅、鈷、錳的醋酸鹽,或它們與三氧化二銻的混合物,其用量為DMT質(zhì)量的0.01%～0.05%。反應(yīng)過程中不斷排出副產(chǎn)物甲醇。第二步為生成的BHET或雙羥丁酯,在前縮聚釜及后縮聚釜中進(jìn)行縮聚反應(yīng),前縮聚釜中的反應(yīng)溫度為270℃,后縮聚釜中反應(yīng)溫度為270～280℃,加入少量穩(wěn)定劑以提高熔體的熱穩(wěn)定性�？s聚反應(yīng)在高真空（余壓不大于 266Pa）及強(qiáng)烈攪拌下進(jìn)行,才能獲得高分子量的聚酯。纖維用的PET分子量應(yīng)不低于 20000,薄膜用的PET分子量約為25000,一般塑料用的PET分子量約為20000～30000。

直接酯化縮聚法

直接酯化縮聚法該法用高純度對(duì)苯二甲酸(PTA)與乙二醇或1,4-丁二醇直接酯化生成對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯或丁酯,然后進(jìn)行縮聚反應(yīng)。該法的關(guān)鍵是解決PTA與乙二醇或1,4-丁二醇的均勻混合,提高反應(yīng)速度和制止醚化反應(yīng)。與酯交換縮聚法相比,該法可省掉DMT的制造、精制和甲醇回收等步驟,更易制得分子量大、熱穩(wěn)定性好的聚合物,可用于生產(chǎn)輪胎簾子線等較高質(zhì)量的制品。但該法對(duì)原料PTA的純度要求較高,PTA提純精制費(fèi)用大。

環(huán)氧乙烷法

該法直接用環(huán)氧乙烷與 PTA反應(yīng)生成對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯,再進(jìn)行縮聚反應(yīng)。其優(yōu)點(diǎn)是可省掉環(huán)氧乙烷合成乙二醇的生產(chǎn)工序,設(shè)備利用率高,輔助設(shè)備少,產(chǎn)品也易于精制。缺點(diǎn)是環(huán)氧乙烷與 PTA的加成反應(yīng)需在2～3MPa壓力下進(jìn)行,對(duì)設(shè)備要求苛刻,因而影響該法的廣泛使用。

在產(chǎn)品品種方面,中國(guó)聚酯生產(chǎn)仍以纖用聚酯為主,占總年產(chǎn)能力的88%；國(guó)內(nèi)非纖用聚酯切片年產(chǎn)能力約100萬噸,其中聚酯瓶片發(fā)展特別迅速,僅2002年就新增50多萬噸年產(chǎn)能力。但由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)容量有限,因此聚酯瓶片裝置開工率不足50%。

在產(chǎn)品構(gòu)成方面,中國(guó)聚酯包裝用樹脂生產(chǎn)能力居世界第2位,僅次于美國(guó)；聚酯薄膜的生產(chǎn)能力從1990年的世界第12位,一舉躍升至第5位,前4位國(guó)家分別為美國(guó)、日本、韓國(guó)和印度。預(yù)計(jì)到2005年,中國(guó)聚酯薄膜的生產(chǎn)能力將超過印度,達(dá)到15萬噸,上升至世界第4位。2003年5月,儀征化纖公司在國(guó)內(nèi)首家成功開發(fā)出聚酯薄膜專用料-膜級(jí)切片,并在儀化滌綸二廠大裝置上實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。此產(chǎn)品的開發(fā)成功,為正在建設(shè)的儀化450噸/天聚酯專用料項(xiàng)目提供了技術(shù)支撐。

PET可加工成纖維、薄膜和塑料制品。聚酯纖維是合成纖維的重要品種,主要用于穿著。薄膜一般厚度在4～400μm之間,其強(qiáng)度高,尺寸穩(wěn)定性好,且具有良好的耐化學(xué)和介電性能,用作支持體,廣泛用于制作各種磁帶和磁卡。90%的磁帶基材是用PET薄膜做的,其中80%作計(jì)算機(jī)磁帶。這種薄膜還用于感光材料的生產(chǎn),作為照相膠卷和X光膠卷的片基,還用作電機(jī)、變壓器和其他電子電器的絕緣材料,以及各種包裝材料。

由于PET熔體冷卻時(shí)結(jié)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(chǎn)品,否則制品脆性大。因此,在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)人們并未將 PET作為熱塑性工程塑料使用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,通過采用新的縮聚催化體系或共縮聚工藝,用玻璃纖維增強(qiáng),或控制結(jié)晶結(jié)構(gòu)和制取高分子量聚酯等方法,上述成型加工的困難已被克服。PET已越來越多地用于制造飲料瓶和玻璃纖維增強(qiáng)塑料。聚酯瓶的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕（只有玻璃瓶重量的1/9～1/15）,機(jī)械強(qiáng)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(chǎn)聚酯瓶的能量消耗少,廢舊瓶可再生使用。還用于制作食品用油、調(diào)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(chǎn)透明瓶,也生產(chǎn)有色瓶,而且正在發(fā)展聚酯和其他樹脂的復(fù)合瓶。玻璃纖維增強(qiáng)的PET塑料也有重大發(fā)展,1984年杜邦公司開發(fā)了一種超韌性玻璃纖維增強(qiáng)PET,它具有優(yōu)異的剛性、沖擊韌性和耐熱性,熔體流動(dòng)性好,易加工成形狀復(fù)雜的制品、模塑周期短,著色性好,模溫在80 ℃以上即可制得表面光澤好的制品。主要用于汽車的殼體、保險(xiǎn)杠、方向盤、要求耐沖擊的體育器材、電器制品、浴缸、防彈護(hù)甲、船身和優(yōu)異的建筑材料。

PBT在開發(fā)初期主要用于汽車制造中代替金屬部件,后由于阻燃型玻璃纖維增強(qiáng)PBT等品種的問世,大量用于制作電器制品,如電視機(jī)用變壓器部件等。聚芳酯主要用于電器和機(jī)械零部件,另外聚酯還被廣泛運(yùn)用于塑編行業(yè)。

以下是對(duì)聚酯編織袋和聚丙烯編織袋的性能進(jìn)行比較分析：

1、由于PET扁絲的拉力強(qiáng)度大,是pp的2-3倍,更可以節(jié)省原料,降低生產(chǎn)成本。

2、由于PET扁絲的耐老化很強(qiáng),是PP的4倍,生產(chǎn)集裝袋和編織袋不用添加任何抗紫外線劑,節(jié)約添加抗紫外線劑的成本,幾年不會(huì)老化。

3、由于PET透明度高、光澤度高,生產(chǎn)的透明袋或網(wǎng)眼袋透明度高,表面平整光潔。

4、由于PET軟化溫度和熔點(diǎn)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天后,強(qiáng)度損失30%,加熱40天后強(qiáng)度損失僅50%。在140 ℃,持續(xù)時(shí)間48小時(shí),不會(huì)改變其性能,這將突破生產(chǎn)耐高溫水泥袋等的耐高溫難關(guān),這將是今后低等級(jí)、價(jià)位5000元左右PET回收料的利用去處。

5、由于PET耐低溫性好,使用溫度-100℃,即使在寒冷的俄羅斯西伯利亞,也不用擔(dān)心冬季冷脆破皮。

6、由于PET產(chǎn)品有較高的強(qiáng)度和模量、較好的彈性、耐磨性和耐沖擊性、載荷下耐蠕變性好,在編織中不裂絲,因此生產(chǎn)的草坪絲耐磨性能良好,反復(fù)踐踏不劈絲,且抗老化,不退色。

7、由于PET的拉力強(qiáng)度大,抗老化等特點(diǎn),生產(chǎn)土工布在地下預(yù)計(jì)20年強(qiáng)度保持率能達(dá)到50%,生產(chǎn)篷布等在陽(yáng)光下幾年不會(huì)明顯老化。

聚酯(PET)比聚丙烯(PP)的性能優(yōu)越,這必將出現(xiàn)新的塑編產(chǎn)品,拓展塑編的應(yīng)用領(lǐng)域,增加塑編產(chǎn)品的社會(huì)需求量。