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大家好,我是PET,这是我的简历!
PET塑料分子结构高度对称,具有一定的结晶取向能力,并且有很好的光学性能和耐候性,非晶态的PET塑料有良好的光学透明性。另外PET塑料具有优良的耐磨耗摩擦性和尺寸稳定性及电绝缘性。
PET做成的瓶具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、质量轻、生产效率高等因而受到了广泛的应用。本文主要从PET的简介、发展、分类、合成工艺、改性方法、应用及再生PET七个方面进行介绍。
一、我不是土豆,我是地瓜?不,我叫PET
大家好,我是PET,学名:对苯二甲酸乙二醇酯,英文名:polyethylene terephthalatepolyethylene terephthalate。肤色(外观)乳白或浅黄,高度结晶聚合物时,表面平滑有光泽。天生体格健壮(优良的物理机械性能,长期使用温度可达120℃),异性缘低(电绝缘性优良,甚至在高温高频下,其电性能仍较好),但受不了美女狂放电(电晕性较差)。性格像牛,劳作不喊苦(耐疲劳),摔倒不喊疼(耐摩擦),为人正义,不圆滑(尺寸稳定性都很好)。
图:PET分子结构式
作为热塑性聚酯家族的一员,身体内(主链中)含有“-COO-”的DNA分子(重复单元结构),且为线性聚合物。而与我长相相近的兄弟姐妹有不少,如:PBT、PTT、PCT、PEN、PBN等。一般我们担任要职:工程塑料。通常由芳香族二元酸和各种二元醇合成制得。下图,是PET与其他热塑性聚酯的性能对比。
图:PET与其他聚酯的对比
从图中可以看出,六种聚酯的相对密度差不多,PCT稍低位1.23g/cm3,其他聚酯密度都教接近。
在PET分子中,主链中含有柔顺性的亚甲基、刚性的苯环和极性的酯基,同时酯基和苯环之间形成共轭体系,使得PET大分子刚性强。PET分子主链上没有支链,结构对称,满足紧密堆砌的要求,因此易于取向和结晶,导致PET具有高熔点、高强度。
PBT与PET相比,酯基重复单元的亚甲基增加为4个,柔性链长度增加,刚性链所占比例下降,即分子柔顺性增加。因此,PBT的刚性、硬度、Tg(22℃)和熔点都比PET(Tg70℃)低,韧性比PET高,结晶速率比PET快,成型加工更容易。
PTT与PET相比,酯基重复单元的亚甲基增加为3个,具有与PET相近的高性能,与PBT相似的优良成型性能。
PCT与PET相比,酯基重复单元为一个环己烷,刚性增强,所以PCT的耐热性增强,Tg为82℃比PET高,其长期使用温度为171℃。
PEN与PET相比,苯环被萘环结构取代,刚性增强,平整性较高,几乎所有的性能都优于PET,长期使用温度为155℃。
图 :PEN与PET的性能对比
PBN与PBT相比,苯环被萘环结构取代,而萘具有类似液晶的特性,显示优良的流动性。
二、我的成长史(还好不是一部血泪史)
三、纤维?塑料?傻傻分不清楚
正常来说,我可以分为:纤维类和非纤维。作为非纤维聚酯的时候,我又可以分为:非工程塑料级和工程塑料级。
图:涤纶长丝
四、不要问我从哪里来?(我偷偷告诉你)
说到我的由来,真是一匹布那么长。目前来说,我一般通过两种技术手段,被送到这世上:酯交换法和直接酯化化。
酯交换法: 采用对苯二甲酸二甲酯和乙二醇进行交换反应,然后缩合成为PET。
直接酯化法:采用高纯度的对苯二甲酸或中纯度对苯二甲酸与乙二醇直接酯化,缩聚成聚酯
图:PET合成工艺流程图
五、我只改性,不变性(再说一次)
虽然,我是目前最重要的合成材料之一,具有良好的耐热性、耐药品性、力学性能和电学性能,透明性好、绝缘性佳,但是,由于性格比较固执,不够圆滑,加工模温(70-110℃)下,结晶速率还比较慢,并且抗冲性能差,还爱和水搞暧昧(易吸湿)。所以,如何改变我的性格,让我变得处事圆滑,四面玲珑,能适应社会(高的韧性和刚性,好的成型),一直是老师(改性工程师)头疼的地方。
图:增强阻燃PET应用在灯具上
目前,我主要的改性方向有:1.共混改性;2.化学改性;3.纳米无机复合改性;4.结晶性改进;5玻纤增强改性。
六、三头六臂、上天入地(应用)
说到我的用途,那真的是无法说完!目前,主要活跃于涤纶纤维、瓶、膜以及工程塑料中其中,涤纶纤维是领域最为活跃,其次是瓶和膜等包装领域,作为工程塑料则略显单薄。
1.聚酯纤维
涤纶具有许多优良的纺织性能和服用性能,用途广泛,可以纯纺织造,也可与棉、毛、丝、麻等天然纤维和其他化学纤维混纺交织,制成花色繁多、坚牢挺括、易洗易干、免烫和洗可穿性能良好的仿毛、仿棉、仿丝、仿麻织物;
用涤纶制作无纺织布可用于室内装饰物、地毯底布、医药工业用布、絮绒、衬里等。
2.聚酯非纤维类
目前,非纤聚酯主要应用在瓶具、薄膜片材及工程塑料上。
作为瓶具,其质轻、透明度高、耐热、耐压,且对于二氧化碳气体有不错的阻隔性;
作为薄膜,通常无色透明,有光泽(添加剂粒子使其具有颜色),机械性能优良,刚性,硬度及韧性高,耐刺,耐温,气密性和保香性良好,是常用的阻透性复合薄膜基材之一;
作为工程塑料,一般都加入5-40wt%的GF,增强后的PET机械性能和热性能得到较大提高,在电子电气、汽车、机械、轻工、建筑、国防及日常生活等领域得到广泛应用。
图:PET瓶子
七、涅槃重生(再生PET)
近年来,随着再生聚酯加工技术的改进,产品质量不断的提高,再生聚酯的回收利用率大幅度提升。如再生棉型特本白短纤、三维卷曲中空、再生涤纶长丝等已经部分占领了原生聚酯产品的市场;PET废塑料瓶的回收也在日益增大,在一定程度上降低了部分PET合金的价格,对纺织、包装行业或多或少也有一些影响。
图:PET标号
温馨提示:
常见于矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等。温度达到70℃时易变形,且有对人体有害的物质融了。1号塑料品(PET瓶子)使用10个月后,可能释放出致癌物DEHP。这类瓶子不能放在汽车内晒太阳,高温下不能装酒、油等物质。