聚酯,由多元醇和多元酸縮聚而得的聚合物總稱(chēng)。主要指聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET),習(xí)慣上也包括聚對(duì)苯二甲酸丁二酯 (PBT)和聚芳酯等線型熱塑性樹(shù)脂。是一類(lèi)性能優(yōu)異、用途廣泛的工程塑料。也可制成聚酯纖維和聚酯薄膜。聚酯包括聚酯樹(shù)脂和聚酯彈性體。聚酯樹(shù)脂又包括聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT))和聚芳酯(PAR)等。聚酯彈性體(TPEE)一般由對(duì)苯二甲酸二甲酯、1,4-丁二醇和聚丁醇聚合而成,鏈段包括硬段部分和軟段部分,為熱塑性彈性體。
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(guò)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(guò)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(lèi)、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(chē)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(shuō)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。
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET),化學(xué)式為(C10H8O4)n,是由對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙二醇酯交換或以對(duì)苯二甲酸與乙二醇酯化先合成對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯,然后再進(jìn)行縮聚反應(yīng)制得。屬結(jié)晶型飽和聚酯,為乳白色或淺黃色、高度結(jié)晶的聚合物,表面平滑有光澤,是生活中常見(jiàn)的一種樹(shù)脂,可以分為APET、RPET和PETG。
在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能,長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)120℃,電絕緣性優(yōu)良,甚至在高溫高頻下,其電性能仍較好,但耐電暈性較差,抗蠕變性,耐疲勞性,耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都很好。
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯是熱塑性聚酯中最主要的品種,俗稱(chēng)滌綸樹(shù)脂。它是由對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙二醇酯交換或以對(duì)苯二甲酸與乙二醇酯化先合成對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯,然后再進(jìn)行縮聚反應(yīng)制得。與PBT一起統(tǒng)稱(chēng)為熱塑性聚酯,或飽和聚酯。
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的優(yōu)點(diǎn)
1.有良好的力學(xué)性能,沖擊強(qiáng)度是其他薄膜的3~5倍,耐折性好。
2.耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀堿,耐大多數(shù)溶劑。
3.可在55-60℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用,短期使用可耐65℃高溫,可耐-70℃低溫,且高、低溫時(shí)對(duì)其機(jī)械性能影響很小。
4.氣體和水蒸氣滲透率低,既有優(yōu)良的阻氣、水、油及異味性能。
5.透明度高,可阻擋紫外線,光澤性好。
6.無(wú)毒、無(wú)味,衛(wèi)生安全性好,可直接用于食品包裝。
PET的用途
在塑料分類(lèi)中,PET的代號(hào)是1號(hào),作用廣泛:
主要應(yīng)用為電子電器方面有:電氣插座、電子連接器、電飯煲把手、電視偏向軛,端子臺(tái),斷電器外殼、開(kāi)關(guān)、馬達(dá)風(fēng)扇外殼、儀表機(jī)械零件、點(diǎn)鈔機(jī)零件、電熨斗、電磁灶烤爐的配件;汽車(chē)工業(yè)中的流量控制閥、化油器蓋、車(chē)窗控制器、腳踏變速器、配電盤(pán)罩;機(jī)械工業(yè)齒輪、葉片、皮帶輪、泵零件、另外還有輪椅車(chē)體及輪子、燈罩外殼、照明器外殼、排水管接頭、拉鏈、鐘表零件、噴霧器部件。
另外:
可紡成聚酯纖維,即滌綸。
可制成薄膜用于錄音、錄像、電影膠片等的基片、絕緣膜、產(chǎn)品包裝等。
作為塑料可吹制成各種瓶,如可樂(lè)瓶、礦泉水瓶等。
可作為電器零部件、軸承、齒輪等。
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的加工方法
滌綸聚酯由對(duì)苯二甲酸與乙二醇縮聚而成,遵循線形縮聚的普遍規(guī)律。生產(chǎn)滌綸聚酯,先后發(fā)展有酯交換法和直接酯化法兩種合成技術(shù)。
(1)酯交換法或間接酯化法
這是傳統(tǒng)生產(chǎn)方法,由甲酯化,酯交換,終縮聚三步組成,甲酯化的目的是便于對(duì)苯二甲酸二甲酯精制提純。
①甲酯化 對(duì)苯二甲酸與稍過(guò)量甲醇反應(yīng),先酯化成對(duì)苯二甲酸二甲酯。蒸出水分,多余甲醇,苯甲酸甲酯等低沸物,再經(jīng)精餾,即得純的對(duì)苯二甲酸二甲酯。
②酯交換 190~200℃下,以醋酸鎘和三氧化銻作催化劑,使對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙二醇(摩爾比約1:2.4)進(jìn)行酯交換反映,形成聚酯低聚物。餾出甲醇,使酯交換充分。
③終縮聚 在高于滌綸熔點(diǎn)下,如283℃,以三氧化銻為催化劑,使對(duì)苯二甲酸乙二醇酯自縮聚或酯交換,借減壓和高溫,不斷餾出副產(chǎn)物乙二醇,逐步提高聚合度。
甲酯化和酯交換階段,并不考慮等基團(tuán)數(shù)比。終縮聚階段,根據(jù)乙二醇的餾出量,自然的調(diào)節(jié)兩基團(tuán)數(shù)的比,逐步逼近等物質(zhì)的量,略使乙二醇過(guò)量,封鎖分子兩端,達(dá)到預(yù)定聚合度。
(2)直接酯化法
對(duì)苯二甲酸提純技術(shù)解決后,這是優(yōu)先選用的經(jīng)濟(jì)方法。對(duì)苯二甲酸與過(guò)量乙二醇在200℃下先酯化成低聚合度(如X=1~4)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯,而后在280℃下終縮聚成高聚合度的最終聚酯產(chǎn)品(n=100~200),這一步與間接酯化法相同。
隨著縮聚反應(yīng)程度的提高,體系粘度增加。在工程上,將縮聚分段在兩反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行更為有利。前段預(yù)縮聚:270℃,2000~3300Pa。后段終縮聚:280~285℃,60~130Pa。