共聚聚酯與PETG的特性區(qū)別，共聚聚酯與PETG的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品詳情

共聚聚酯與PETG的特性區(qū)別，共聚聚酯與PETG的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)

聚酯有很多種類(lèi)，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Eastman Kodark公司開(kāi)發(fā)了聚酯的新品種——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、餐盤(pán)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(chēng)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(chēng)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?xún)?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。

    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。

    2.2 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)，推薦采用真空轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)，干燥溫度70℃-75℃，干燥時(shí)間大于6h。

    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：180℃、200℃、210℃、220℃和225℃，機(jī)頭溫度為220℃。

    (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30℃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℃-100℃，拉伸溫度為105℃-110℃，拉伸倍數(shù)為3-3.5。拉伸鏈夾需風(fēng)冷控制在110℃以下，防止粘夾。

    (5)冷卻

    拉伸后的PETG膜立即進(jìn)行冷卻，而不必進(jìn)行熱定型處理。
    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(shù)脂等。PETG的特性粘度0.68dL/g，熔點(diǎn)215℃；加工工性能極佳，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。

    4.1 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(lèi)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)。

    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(lèi)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(lèi)

    可用于生產(chǎn)高性能收縮膜，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(zhuān)門(mén)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，也可以與其他材料混合使用以獲得特殊的收縮特性。

    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?xún)?yōu)于常規(guī)PET纖維。Eastar Bio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(lèi)

    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。

    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(lèi)兒童玩具。

    5 結(jié)論

    PETG是一種全新的透明工程塑料，具有優(yōu)異的綜合性能，易于成型加工，屬于新一代環(huán)保塑料品種。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)PETG的研究較少，但是，各個(gè)行業(yè)對(duì)于產(chǎn)品的性能要求越來(lái)越高，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，促進(jìn)了PETG的發(fā)展進(jìn)程?？傊簿劬埘サ牧己檬褂眉凹庸ば阅苁蛊湓诮窈蟮娜沼闷?、化妝品、醫(yī)療業(yè)、玩具業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。