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聚酯Polyethylene terephthalate (PET）屬于高分子化合物。是由對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)經(jīng)過縮聚產(chǎn)生聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),其中的部分PET再通過水下切粒而最終生成。纖維級聚酯切片用于制造滌綸短纖維和滌綸長絲,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%的市場份額,因此聚酯系列的市場變化和發(fā)展趨勢是化纖行業(yè)關(guān)注的重點。同時聚酯還有瓶類、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,同時也是PET增長最快的領(lǐng)域�？梢哉f聚酯切片是連接石化產(chǎn)品和多個行業(yè)產(chǎn)品的一個重要中間產(chǎn)品。

有PET、PBT和聚芳酯,其特性和工業(yè)生產(chǎn)情況不同。

聚對苯二甲酸乙二酯玻璃化溫度69 ℃,軟化范圍230～240 ℃,熔點255～260 ℃,具有良好的成纖性、力學性能、耐磨性、抗蠕變性、低吸水性以及電絕緣性能。PET首先由英國J.R.溫菲爾德、J.T.迪克森于1941年采用對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,英國卜內(nèi)門化學工業(yè)公司于1948年進行了工業(yè)化的試驗研究,用作聚酯纖維。同年由美國杜邦公司制得 PET薄膜。50年代,實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的國家逐漸增多。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220～225 ℃。與PET相比,PBT低溫結(jié)晶速度快、成型性能好。在力學性能和耐熱性方面,雖不如聚甲醛和聚酰胺,但用玻璃纖維增強后,其力學性能和耐熱性能顯著提高,抗拉強度135 MPa,熱變形溫度高達210 ℃(負荷186 MPa）,超過玻璃纖維增強的尼龍-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,價格也較低。缺點是制品易翹曲,成型收縮不均勻。PBT最早由美國塞拉尼斯公司于1967年開始研制,1970年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。此后十幾年間發(fā)展速度很快,平均年增長率為25%～30%,1982年世界上已有近10個國家在20多家公司生產(chǎn),其中產(chǎn)量較大的公司有美國的塞拉尼斯公司、通用電氣公司和伊斯曼－柯達公司及聯(lián)邦德國的巴斯夫公司等。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,主要有聚對苯二甲酸二烯丙酯、聚對羥基苯甲酸酯和U-聚合物三種。此外,1984年美國首次實現(xiàn)了第一種液晶自增強塑料聚芳酯的工業(yè)化生產(chǎn),年生產(chǎn)能力10kt。

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

②聚對羥基苯甲酸酯：具有很高的耐熱性,可以在315 ℃長期使用,還具有高熱導性,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)品由美國金剛砂公司于1970年開發(fā)。

③U-聚合物：由對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 ℃長期使用,而且透明、耐燃、力學性能良好,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,仍為世界各國大量應(yīng)用。該法主要包括兩步：首先是對苯二甲酸二甲酯（DMT）與乙二醇或1,4-丁二醇在催化劑存在下進行酯交換反應(yīng)（圖1）。生成對苯二甲酸雙羥乙酯(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。縮聚反應(yīng)在高真空（余壓不大于 266Pa）及強烈攪拌下進行,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苯二甲酸(PTA)與乙二醇或1,4-丁二醇直接酯化生成對苯二甲酸雙羥乙酯或丁酯,然后進行縮聚反應(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。但該法對原料PTA的純度要求較高,PTA提純精制費用大。

環(huán)氧乙烷法

該法直接用環(huán)氧乙烷與 PTA反應(yīng)生成對苯二甲酸雙羥乙酯,再進行縮聚反應(yīng)。其優(yōu)點是可省掉環(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。缺點是環(huán)氧乙烷與 PTA的加成反應(yīng)需在2～3MPa壓力下進行,對設(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,中國聚酯生產(chǎn)仍以纖用聚酯為主,占總年產(chǎn)能力的88%；國內(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。但由于國內(nèi)市場容量有限,因此聚酯瓶片裝置開工率不足50%。

在產(chǎn)品構(gòu)成方面,中國聚酯包裝用樹脂生產(chǎn)能力居世界第2位,僅次于美國；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位國家分別為美國、日本、韓國和印度。預(yù)計到2005年,中國聚酯薄膜的生產(chǎn)能力將超過印度,達到15萬噸,上升至世界第4位。2003年5月,儀征化纖公司在國內(nèi)首家成功開發(fā)出聚酯薄膜專用料-膜級切片,并在儀化滌綸二廠大裝置上實現(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,其強度高,尺寸穩(wěn)定性好,且具有良好的耐化學和介電性能,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%作計算機磁帶。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、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,在很長時間內(nèi)人們并未將 PET作為熱塑性工程塑料使用。隨著科學技術(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,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塑料。聚酯瓶的優(yōu)點是質(zhì)量輕（只有玻璃瓶重量的1/9～1/15）,機械強度大,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PET,它具有優(yōu)異的剛性、沖擊韌性和耐熱性,熔體流動性好,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、保險杠、方向盤、要求耐沖擊的體育器材、電器制品、浴缸、防彈護甲、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PBT等品種的問世,大量用于制作電器制品,如電視機用變壓器部件等。聚芳酯主要用于電器和機械零部件,另外聚酯還被廣泛運用于塑編行業(yè)。

以下是對聚酯編織袋和聚丙烯編織袋的性能進行比較分析：

1、由于PET扁絲的拉力強度大,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,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,強度損失30%,加熱40天后強度損失僅50%。在140 ℃,持續(xù)時間48小時,不會改變其性能,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、價位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,也不用擔心冬季冷脆破皮。

6、由于PET產(chǎn)品有較高的強度和模量、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的拉力強度大,抗老化等特點,生產(chǎn)土工布在地下預(yù)計20年強度保持率能達到50%,生產(chǎn)篷布等在陽光下幾年不會明顯老化。

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)品的社會需求量。