共聚聚酯的性能及應(yīng)用

1、共聚聚酯的性能及應(yīng)用newmaker1前言©§聚酯有很多種類，大家比較熟悉的有PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）、PBT（聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯）和PTT（聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯）。20世紀(jì)80年代，美國(guó)的EastmanKodark公司開發(fā)了聚酯的新品種一一PCT（聚對(duì)苯二甲酸-1,4-環(huán)己二甲醇酯，由PTA（對(duì)苯二甲酸）或DMT（對(duì)苯二甲酸二甲酯）和CHDM（1,4-環(huán)已二甲醇）先通過(guò)酯化或酯交換反應(yīng)，再通過(guò)縮聚反應(yīng)而成。它是一種半結(jié)晶的熱塑性聚酯，其突出優(yōu)點(diǎn)是耐熱性好，熔點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱變形溫度均比其他熱塑性聚酯和工程塑料高，因此它主要應(yīng)用于耐高溫材料方面，如耐熱食品容器

2、、餐盤等。目前，PCT可分為填充型、共聚酯型和熔融摻混型3種，其中所謂的共聚酯型就是指在酯交換（或酯化）和縮聚反應(yīng)之前，加入除DMT（或PTA）和CHDM之外的第三種二元酯（二元酸或二元醇）的單體，進(jìn)行共縮聚而形成的共縮聚物，并將醇改性PCT稱為PETG。這種共聚酯由于鏈的現(xiàn)整性被破壞，使結(jié)晶度大大降低，甚至當(dāng)EG/CHDM比例達(dá)到一定值時(shí)可得到完全無(wú)定形的共聚酯。PETG常用的共聚單體為1,4-環(huán)己烷二甲醇（CHDM）,全稱為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯。它是由對(duì)苯二甲酸（TPA）、乙二醇（EG）和1,4-環(huán)己烷二甲醇（CHDM）三種單體用酯交換法縮聚的產(chǎn)物，與PET比較多了

3、1,4-環(huán)己烷二甲醇共聚單體，與PCT比多了乙二醇共聚單體，因此，PETG的性能和PET、PCT大不相同。PETG是一種非結(jié)晶型共聚聚酯，隨著共聚物中CHDM的增加，熔點(diǎn)下降，玻璃化溫度上升，結(jié)晶度下降，最后形成無(wú)定形聚合物。一般PETG中CHDM的含量在30%-40%較適宜。PETG制品的透明度高，光澤度高，是一種全新的透明工程塑料；此外沖擊強(qiáng)度優(yōu)異、耐熱性好、熱封性好、彎曲不泛白、耐劃痕、耐防老化、防靜電、耐化學(xué)性優(yōu)異、低萃取性、耐水解性、流動(dòng)性好、著色力強(qiáng)、易于成型加工、衛(wèi)生性好（符合FDA），屬于新一代環(huán)保塑料。目前，PETG的主要生產(chǎn)商為美國(guó)伊士曼化學(xué)公司和韓國(guó)SK化工株式會(huì)社，我國(guó)

4、汕頭市保稅區(qū)錦源聚酯有限公司也開通了我國(guó)第一條PETG片材生產(chǎn)線。2 共聚聚酯的性能2.1機(jī)械性能PETG共聚聚酯具有很高的韌性，作為片材、管材和包裝容器，性能僅次于聚碳酸酯。表1是伊士曼公司的幾種產(chǎn)品性能的比較。表1伊士曼公司PETG的性能比較性能試驗(yàn)方法Z6002Z6004Z6006Z6008一般性能相對(duì)密度D7921.21.191.21.23成型收縮率，%D9550.2-0.60.2-0.60.2-0.60.2-0.5熔體指數(shù),g/10min(230°C)/1522.515/(275°C)/23固有粘度/0.720.620.720.73機(jī)械性能拉伸強(qiáng)度，MPaD638

5、69716765斷裂伸長(zhǎng)率，%D638300300310330撓曲模量，MPaD7902.9x1032.9x1032.7x1032.6x103撓曲屈服強(qiáng)度，MPaD7901001009796洛氏硬度D785103107105105Izod沖擊強(qiáng)度,kJ/m2(23C)D2561.51.57NB(-40°C)0.70.81.11.2熱學(xué)性能熱變形溫度，°C(0.45MPa)D64875707374(1.86MPa)65656565維卡軟化點(diǎn)，°C(1kg負(fù)荷)D152585858588燃燒性UL94V-2V-2V-2-光學(xué)性能霧度，%D10030.30.30.30.

6、4透光率，%D1003919191892.2光學(xué)性能和耐化學(xué)性能PETG的低結(jié)晶或不結(jié)晶性使其具有很好的光學(xué)性能在表面光澤度極高的同時(shí)還具有很好的透明性，10mm厚的片材的透光率仍在80%以上。PETG同時(shí)還具有很好的耐化學(xué)物質(zhì)的作用，如家用洗滌劑、稀酸、稀堿等，但有些化學(xué)試劑和溶劑對(duì)它的性能也會(huì)有所影響另外，PETG阻隔氧氣、二氧化碳的能力也很強(qiáng)。由于材料本身是透明的，成型時(shí)無(wú)需添加助劑，因此用作食品包裝材料不會(huì)污染食物，是一種環(huán)保產(chǎn)品。2.3相容性PETG的相容性主要體現(xiàn)在與其他高聚物共混時(shí)的相容情況。相容性好，無(wú)疑又為它的應(yīng)用拓寬了一個(gè)領(lǐng)域。如聚碳酸酯(PC)是一種光澤度、韌性和耐熱性都

7、很好的工程塑料，但存在耐化學(xué)性、耐應(yīng)力斷裂的能力和加工性能都很差的缺點(diǎn)。如果PETG和PC的相容性很好，那么也就可以解決上述問(wèn)題。目前，研究的PETG共混體系主要有：PC/PETG、PET/PETG、PBT/PETG和LCP/PETG。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看：PC/PETG、PBT/PETG、PET/PETG在形態(tài)結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能上都表現(xiàn)出很好的相容性；在PETG含量較高時(shí)更能體現(xiàn)出一種互容性；而LCP/PETG則表現(xiàn)出很差的相容性，LCP在共混體系中起到了成核劑的作用，導(dǎo)致PETG的結(jié)晶。3 共聚聚酯的成型加工下面以PETG熱收縮膜為例，介紹其具體生產(chǎn)工藝及條件：(1)干燥對(duì)單螺桿擠出機(jī)，推薦采用真空

8、轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)，干燥溫度70°C-75°C，干燥時(shí)間大于6ho對(duì)雙螺桿擠出機(jī)，可省去干燥程序，用真空排氣系統(tǒng)將水份和低聚物排出。(2) 熔融擠出在單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行，料筒的各段溫度從加料口起依次為：180C、240C、260C、270C和275C，機(jī)頭溫度為270Co(3) 流延成片熔體從衣架式機(jī)頭中流延至冷卻轉(zhuǎn)鼓上冷卻成片，冷卻轉(zhuǎn)鼓的冷氣水溫為30C左右。(4)單向拉伸高熱收縮膜要求橫向單向拉伸，預(yù)熱溫度為90°C-100°C，拉伸溫度為105°C-110°C，拉伸倍數(shù)為3-3.5。拉伸鏈夾需風(fēng)冷控制在110C以下，防止粘夾。(5)冷卻

9、拉伸后的PETG膜立即進(jìn)行冷卻，而不必進(jìn)行熱定型處理。4 共聚聚酯的應(yīng)用PETG有著優(yōu)異的光澤度、透光率和成型性等性能，而且由于近幾年來(lái)隨著消費(fèi)者對(duì)醫(yī)療用品、日用消費(fèi)品和化妝品包裝等的衛(wèi)生及外觀要求的不斷提高，PETG將成為生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品的良好原料，有著非常廣闊的應(yīng)用前景。在應(yīng)用方面，PETG廣泛用于高透明片材和板材、高性能收縮膜、熱封膜、瓶材及異型材等。PETG特別適合生產(chǎn)厚壁透明制品，透明度與PC接近，其他性能尤其是剛性和韌性都接近PC，但價(jià)格比PC低，在透明制品領(lǐng)域可替代PC、透明ABS、PMMA、K樹脂等,具體性能比較見表2。PETG的特性粘度0.68dL/g，熔點(diǎn)215C；加工工性能

10、極佳，可設(shè)計(jì)任意形狀，用擠出、注塑、吹塑及吸塑等方法成型，并可進(jìn)行二次加工如常規(guī)的機(jī)械加工修飾，但注意成型收縮率比較大。表2PETG與PC、PMMA、K樹脂、TABS性能比較性能Z-6008Z-6006FMMAK(BS>ABSFC透陰度J%919290706892】巾?yè)魪?qiáng)度»J/m8607609060130800-1000斷裂伸長(zhǎng)率，%3303102702050120彎曲模量，MFa1800190018002800230024004.1片材和板材使用常規(guī)的成型方法，可以制備1mm-25.4mm厚度的透明材料，具有優(yōu)越的光學(xué)性能(高透光性、高光滑和低光暈)，有突出的韌性和高沖擊性

11、能，其沖擊強(qiáng)度是改性聚丙烯酸酯的3-10倍，成型性能優(yōu)異，冷彎曲不泛白，無(wú)裂紋，易于印刷和修飾，還可進(jìn)行各類吸塑成型加工，制成各種電子產(chǎn)品包裝材料。PETG片板廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外標(biāo)牌，儲(chǔ)物架、自動(dòng)售貨機(jī)面板，家具、建筑及機(jī)械檔板等。我國(guó)的第二代身份證就采用PETG基材替代傳統(tǒng)的PET基材，它具有可回收再利用、不污染環(huán)境、易于印刷、防偽造、耐摩擦、耐劃痕、抗腐蝕、抗老化、抗靜電等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于要求透明性與強(qiáng)韌性的應(yīng)用，伊土曼的Provista共聚聚酯以及Tenite纖維素是板材擠出的最佳選擇。它們具有出色的物理性質(zhì)和耐化學(xué)性。對(duì)于要求透明性與可塑性的應(yīng)用，Neostar彈性體是板材擠出的最好選擇。可以

12、將它們與Provista共聚聚酯共同擠出，從而獲得很好的剛性和柔韌性。Spectar共聚聚酯是伊士曼最早的產(chǎn)品，是伊士曼用于標(biāo)志和顯示的主要產(chǎn)品，它可以被擠壓成極其透明、堅(jiān)硬、耐化學(xué)腐蝕、無(wú)味、多用途、方便使用且價(jià)廉物美的塑料板材。另外，Spectar可以在低溫下擠壓，而且不會(huì)結(jié)晶或生成透明的薄霧；清潔溶劑不會(huì)使Spectar共聚聚酯變白。4.2 異型材和管材PETG共聚聚酯具有良好的韌性和透明性，可制成各類型材，堅(jiān)硬、透明、光澤好、受壓不泛白，易于成型及后加工處理，符合環(huán)保要求，廣泛用于建筑裝飾和醫(yī)療設(shè)施，并可用于電子產(chǎn)品的周轉(zhuǎn)器、玩具、運(yùn)動(dòng)器械、家庭用品等。4.3 薄膜類可用于生產(chǎn)高性能收

13、縮膜，普通PET的熱收縮率僅為30%,而PETG的熱收縮率大于70%,具有高收縮力、高透明度、高光澤、低霧度、易于印刷，可用于形狀復(fù)雜容器的包裝，如飲料瓶、食品、化妝品瓶、電子產(chǎn)品等。伊士曼公司的Embrace共聚聚酯是專門為收縮膜工業(yè)而設(shè)計(jì)的乙二醇改性聚酯。它的突出優(yōu)點(diǎn)在于：表面光澤、手感舒適、具有華麗的色彩和透明色調(diào)、耐化學(xué)性、耐沖擊和韌性良好。而其易于加工、可回收使用及環(huán)保等性能更符合了現(xiàn)代生產(chǎn)商家的要求。目前消費(fèi)者對(duì)商品的外表包裝要求越來(lái)越高，這就使化妝品包裝設(shè)計(jì)顯得越來(lái)越重要。要達(dá)到美觀、質(zhì)感良好及經(jīng)久耐用，對(duì)設(shè)計(jì)者提出了很高要求，而PETG的良好加工性能使設(shè)計(jì)構(gòu)思成為了可能，也可以

14、與其他材料混合使用以獲得特殊的收縮特性。另外，EastarBio是伊士曼公司開發(fā)的一種可降解的共聚聚酯，以滿足包裝市場(chǎng)的需要和當(dāng)今社會(huì)對(duì)環(huán)保生物降解材料的需求，在PET的技術(shù)基礎(chǔ)上，用共聚來(lái)代替均聚，以此解決PET作為包裝材料的脆性問(wèn)題。經(jīng)過(guò)共聚，使樹脂轉(zhuǎn)為非晶體結(jié)構(gòu)，同時(shí)玻璃化溫度也有所降低，易于加工成型，韌性也有所提高。4.4纖維PETG共聚聚酯制得的纖維除了具有其自身的特性外，其回彈性和染色性優(yōu)于常規(guī)PET纖維。EastarBio共聚聚酯也可以用于纖維及無(wú)紡布，可回收再利用，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。4.5吹塑瓶類改善傳統(tǒng)PET瓶韌性低的不足，適合于大型瓶的制造，摩擦不起痕、易于表面修飾，廣泛應(yīng)用于高檔化妝品包裝。如EastarGN046共聚聚酯的熔融強(qiáng)度很高，專用于擠出吹塑制品。4.6注塑制品電器透明配件如顯示器、保護(hù)面罩、光源外罩，透明文具如筆套等，透明家庭用品如冰箱保鮮盒等，醫(yī)藥容器如試管等，各類兒童玩具