PET塑料分子結(jié)構(gòu)高度對(duì)稱,具有一定的結(jié)晶取向能力,并且有很好的光學(xué)性能和耐候性,非晶態(tài)的PET塑料有良好的光學(xué)透明性。另外PET塑料具有優(yōu)良的耐磨耗摩擦性和尺寸穩(wěn)定性及電絕緣性。
PET做成的瓶具有強(qiáng)度大、透明性好、無(wú)毒、防滲透、質(zhì)量輕、生產(chǎn)效率高等因而受到了廣泛的應(yīng)用。本文主要從PET的簡(jiǎn)介、發(fā)展、分類、合成工藝、改性方法、應(yīng)用及再生PET七個(gè)方面進(jìn)行介紹。
一、我不是土豆,我是地瓜?不,我叫PET
大家好,我是PET,學(xué)名:對(duì)苯二甲酸乙二醇酯,英文名:polyethylene terephthalatepolyethylene terephthalate。膚色(外觀)乳白或淺黃,高度結(jié)晶聚合物時(shí),表面平滑有光澤。天生體格健壯(優(yōu)良的物理機(jī)械性能,長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)120℃),異性緣低(電絕緣性優(yōu)良,甚至在高溫高頻下,其電性能仍較好),但受不了美女狂放電(電暈性較差)。性格像牛,勞作不喊苦(耐疲勞),摔倒不喊疼(耐摩擦),為人正義,不圓滑(尺寸穩(wěn)定性都很好)。
圖:PET分子結(jié)構(gòu)式
作為熱塑性聚酯家族的一員,身體內(nèi)(主鏈中)含有“-COO-”的DNA分子(重復(fù)單元結(jié)構(gòu)),且為線性聚合物。而與我長(zhǎng)相相近的兄弟姐妹有不少,如:PBT、PTT、PCT、PEN、PBN等。一般我們擔(dān)任要職:工程塑料。通常由芳香族二元酸和各種二元醇合成制得。下圖,是PET與其他熱塑性聚酯的性能對(duì)比。
圖:PET與其他聚酯的對(duì)比
從圖中可以看出,六種聚酯的相對(duì)密度差不多,PCT稍低位1.23g/cm3,其他聚酯密度都教接近。
在PET分子中,主鏈中含有柔順性的亞甲基、剛性的苯環(huán)和極性的酯基,同時(shí)酯基和苯環(huán)之間形成共軛體系,使得PET大分子剛性強(qiáng)。PET分子主鏈上沒(méi)有支鏈,結(jié)構(gòu)對(duì)稱,滿足緊密堆砌的要求,因此易于取向和結(jié)晶,導(dǎo)致PET具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度。
PBT與PET相比,酯基重復(fù)單元的亞甲基增加為4個(gè),柔性鏈長(zhǎng)度增加,剛性鏈所占比例下降,即分子柔順性增加。因此,PBT的剛性、硬度、Tg(22℃)和熔點(diǎn)都比PET(Tg70℃)低,韌性比PET高,結(jié)晶速率比PET快,成型加工更容易。
PTT與PET相比,酯基重復(fù)單元的亞甲基增加為3個(gè),具有與PET相近的高性能,與PBT相似的優(yōu)良成型性能。
PCT與PET相比,酯基重復(fù)單元為一個(gè)環(huán)己烷,剛性增強(qiáng),所以PCT的耐熱性增強(qiáng),Tg為82℃比PET高,其長(zhǎng)期使用溫度為171℃。
PEN與PET相比,苯環(huán)被萘環(huán)結(jié)構(gòu)取代,剛性增強(qiáng),平整性較高,幾乎所有的性能都優(yōu)于PET,長(zhǎng)期使用溫度為155℃。
圖 :PEN與PET的性能對(duì)比
PBN與PBT相比,苯環(huán)被萘環(huán)結(jié)構(gòu)取代,而萘具有類似液晶的特性,顯示優(yōu)良的流動(dòng)性。
二、我的成長(zhǎng)史(還好不是一部血淚史)
三、纖維?塑料?傻傻分不清楚
正常來(lái)說(shuō),我可以分為:纖維類和非纖維。作為非纖維聚酯的時(shí)候,我又可以分為:非工程塑料級(jí)和工程塑料級(jí)。
圖:滌綸長(zhǎng)絲
四、不要問(wèn)我從哪里來(lái)?(我偷偷告訴你)
說(shuō)到我的由來(lái),真是一匹布那么長(zhǎng)。目前來(lái)說(shuō),我一般通過(guò)兩種技術(shù)手段,被送到這世上:酯交換法和直接酯化化。
酯交換法: 采用對(duì)苯二甲酸二甲酯和乙二醇進(jìn)行交換反應(yīng),然后縮合成為PET。
直接酯化法:采用高純度的對(duì)苯二甲酸或中純度對(duì)苯二甲酸與乙二醇直接酯化,縮聚成聚酯
圖:PET合成工藝流程圖
五、我只改性,不變性(再說(shuō)一次)
雖然,我是目前最重要的合成材料之一,具有良好的耐熱性、耐藥品性、力學(xué)性能和電學(xué)性能,透明性好、絕緣性佳,但是,由于性格比較固執(zhí),不夠圓滑,加工模溫(70-110℃)下,結(jié)晶速率還比較慢,并且抗沖性能差,還愛(ài)和水搞曖昧(易吸濕)。所以,如何改變我的性格,讓我變得處事圓滑,四面玲瓏,能適應(yīng)社會(huì)(高的韌性和剛性,好的成型),一直是老師(改性工程師)頭疼的地方。
圖:增強(qiáng)阻燃PET應(yīng)用在燈具上
目前,我主要的改性方向有:1.共混改性;2.化學(xué)改性;3.納米無(wú)機(jī)復(fù)合改性;4.結(jié)晶性改進(jìn);5玻纖增強(qiáng)改性。
六、三頭六臂、上天入地(應(yīng)用)
說(shuō)到我的用途,那真的是無(wú)法說(shuō)完!目前,主要活躍于滌綸纖維、瓶、膜以及工程塑料中其中,滌綸纖維是領(lǐng)域最為活躍,其次是瓶和膜等包裝領(lǐng)域,作為工程塑料則略顯單薄。
1.聚酯纖維
滌綸具有許多優(yōu)良的紡織性能和服用性能,用途廣泛,可以純紡織造,也可與棉、毛、絲、麻等天然纖維和其他化學(xué)纖維混紡交織,制成花色繁多、堅(jiān)牢挺括、易洗易干、免燙和洗可穿性能良好的仿毛、仿棉、仿絲、仿麻織物;
用滌綸制作無(wú)紡織布可用于室內(nèi)裝飾物、地毯底布、醫(yī)藥工業(yè)用布、絮絨、襯里等。
2.聚酯非纖維類
目前,非纖聚酯主要應(yīng)用在瓶具、薄膜片材及工程塑料上。
作為瓶具,其質(zhì)輕、透明度高、耐熱、耐壓,且對(duì)于二氧化碳?xì)怏w有不錯(cuò)的阻隔性;
作為薄膜,通常無(wú)色透明,有光澤(添加劑粒子使其具有顏色),機(jī)械性能優(yōu)良,剛性,硬度及韌性高,耐刺,耐溫,氣密性和保香性良好,是常用的阻透性復(fù)合薄膜基材之一;
作為工程塑料,一般都加入5-40wt%的GF,增強(qiáng)后的PET機(jī)械性能和熱性能得到較大提高,在電子電氣、汽車、機(jī)械、輕工、建筑、國(guó)防及日常生活等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
圖:PET瓶子
七、涅槃重生(再生PET)
近年來(lái),隨著再生聚酯加工技術(shù)的改進(jìn),產(chǎn)品質(zhì)量不斷的提高,再生聚酯的回收利用率大幅度提升。如再生棉型特本白短纖、三維卷曲中空、再生滌綸長(zhǎng)絲等已經(jīng)部分占領(lǐng)了原生聚酯產(chǎn)品的市場(chǎng);PET廢塑料瓶的回收也在日益增大,在一定程度上降低了部分PET合金的價(jià)格,對(duì)紡織、包裝行業(yè)或多或少也有一些影響。
圖:PET標(biāo)號(hào)
溫馨提示:
常見(jiàn)于礦泉水瓶、碳酸飲料瓶等。溫度達(dá)到70℃時(shí)易變形,且有對(duì)人體有害的物質(zhì)融了。1號(hào)塑料品(PET瓶子)使用10個(gè)月后,可能釋放出致癌物DEHP。這類瓶子不能放在汽車內(nèi)曬太陽(yáng),高溫下不能裝酒、油等物質(zhì)。