聚对苯二甲酸乙二酯(标准级PET)

永恒的爱

聚对苯二甲酸乙二酯：标准级PET

    多年来，聚对苯二甲酸乙二酯这种缩聚物主要应用于食品包装薄膜和纺织品纤维及其他用途。现在，它作为包装材料用量在增加，不仅用于汽水饮料瓶，还用于非结晶PET（APET）、结晶PET（CPET）罐头和碟子。在过去五年中，工程级PET和共聚酯，作为新聚合物产品，已分别用于工程和特殊包装材料。

! X) A6 b3 `5 c* D1 c% L- X* k    PET在汽水饮料包装材料上的成功应用是由于它的韧性和透明度，取向能力、极好的经济价值和高速度瓶加工技术的发展。PET饮料罐具有重量轻、耐碎、可重复利用性和很好的气密性能。灌满的2升PET饮料瓶比相类似的玻璃瓶轻 24％；空瓶重量是同型号玻璃瓶的1／10。使其在从生产商到消费者的各环节中，节省劳动力、能源和成本。
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    化学和性能

9 u( Q1 a0 l" N& W    饮料瓶用PET是由对二甲苯氧化所得的对苯二酸（TPA）生产的。对苯二酸经提纯或与甲醇反应生成对苯二酸二甲酯（DMT），或进一步氧化生成纯对苯二酸（PTA）。PET的另一个基本原料是乙烷，乙烷经反应转化为乙二醇（EG）。PET是由DMT（或PTA）与EG在连继熔融态下聚合反应生成的缩聚物，而后在固态聚合过程中得到大晶粒和最终的分子量、固有粘度。该固态过程也使聚合物的乙醇含量足够低。

    一般的商品PET树脂大约在480F熔融，但高结晶PET的熔点大约为520F。

    定向结晶PET具有优良的强度。韧性和透明度，并耐弱酸碱和许多溶剂。
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- R& P/ O/ f; H# Z9 u8 o; O    特别等级
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! b8 W4 a& z8 p/ k3 `9 }* l    拉伸吹塑级PET可提供纯色、绿色和淡黄色的PET。反应器中着色的聚合物不需对物性有不利影响的再配合，并改善了颜色的均一性。各种不同固有粘度的纯树脂均可获得。PET共聚物结晶速度较慢，这使其允许在较宽的加工条件范围下生产高质的汽水饮料瓶。
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6 u$ S+ ?( }5 h+ m    也可提供一种可挤压吹塑的聚合物。这种材料兼备有优良的熔体强度和慢结晶速度的优点，可在适用的挤压吹塑设备上简单加工。各种增强、阻燃和其他特种聚合物不断被介绍或改进以满足新的应用。

    加工过程
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    薄膜加工：PET一般以晶粒形式供应。未取向薄膜挤压前，PET必须在高温型干燥箱中干燥。粒料在干燥后的湿含量应低于 0.003％，使降解（分子链开裂）和特性丧失达最小限度。

" q3 }1 v# X" {/ ~! z. ?4 H    薄膜挤出机的长径比（L／D）应至少为24：1，并有足够大的马力。标准的三辊式片材浇注机组用来生产轻触薄膜。薄膜也可直接浇注在冷辊上，不用辊轧。这两种情况，口模应安置在尽可能靠近压延辊的地方，因为其熔体强度低。PET挤压成型需选可能的最低挤塑原料温度（一般约525F），过高的挤塑原料温度会导致分子分解。冷辊上积垢减少到最小限度，可保证好的薄膜平直度，为此，冷辊温度应正好低于开始产生粘附现象时温度，通常140～170F。

    瓶加工用注塑坯料的PET干燥步骤与挤塑料相似。模塑原料应不受污染以生产有韧性、纯净的坯料，可根据适用的FDA规程。生产瓶子时，非晶的型坯反复加热到正好高于聚合物玻璃化转变温度（Tg），并在高压下进入模腔。型坯壁按几何法拉伸引起双轴的取向，高水平的分子链排序和延伸导致分子排序增加，并改进物性和气密性。

    取向使固体聚合物密度明显增加，控制密度的一个方法是腔壁中的取向程度。取向过程的一个直接结果是：聚合物的拉伸屈服强度、冲击强度和抗蠕变性大大增强了。用PET制成的取向容器抗蠕变性增强，是其成功用于高密封性汽水饮料包装的一个主要因素。目前，有若干满意的工艺用于吹塑取向PET容器。

4 D. X& |, b" E* g/ O8 N. M( D! V    热塑性共聚酯
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' O3 A) D% S+ e$ N9 _% ?( j    此处共聚酯一词是指那些由一个以上二醇和／或一个以上二元酸合成的聚合物。共聚物分子链没有均聚物规整，因此结晶趋向减小。由此，共聚物中有些是非晶体的，有些是结晶型的，有些则兼有，根据加工条件而定。
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    热塑性共聚酯的加工与热塑性均聚物加工有许多相同之处。它们都应在去湿干燥器中干燥以防止加工过程中水解降解。
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9 x2 ~3 O/ O, ^; w2 A, F  ?7 K! X    PCTA共聚物是环己烷二甲醇和对苯二酸，以及根据需要用别的酸部分取代对苯H酸所形成的聚合物。与PET相比较，这种共聚物具有较低的可革取性，更好的耐热性，低温抗冲击性和水解稳定性。最终应用包括取向和铸塑薄膜、热成型结晶型盘和单丝。

0 c9 }: }) h8 H7 r    PCTA主要以无定形粒料供应。在挤塑前应在170F下干燥约4小时。挤塑通常在熔融温度530～550F，并在螺杆螺槽的前 1／3或 1／4用水冷却。正常的PCTA共聚酯挤塑薄膜特性有：极亮的透明度、好的低温韧性、高抗撕性和耐化学性。
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% ~/ c& I# s& f# R0 P    在合成PCTA共聚酯时改变酸的比例可使聚合物具有不同的独特性质。举例说，有一种聚合物具有不同寻常的高结晶熔融点（545F），用于制可烘烤盘子。PCTA可与其它聚酯共混或填充玻纤、云母，以满足各种性能标准。

    PCTA共聚酯制品是法定的用于与食品接触的各种用途，这在FDA规范21CFR-177-1240中已有规定，并也得到USDA许可用作肉禽类包装材料。

    PETG共聚酯是众多共聚酯中的另一个典范。与用酸改性的PCTA不同，PETG由 CHDM二醇与 TPA（对苯二酸）和乙二醇化合而成，是一种二醇改性的聚合物。PETG共聚物可以模塑或挤塑，且通常保留非晶性、透明性和实际上无色，甚至在很大截面中也如此。
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    它具有很高刚度、硬度和良好的韧性，甚至在低温也保持应有的韧性。透明度、韧性和熔体强度相结合使其可用于注塑、吹塑和挤压制型材、管材、薄膜和板材。PETG有未改性型或带有各种添加剂的，包括脱模剂、色母粒和冲击改性剂等用于注塑。
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- Y  J: k+ A2 `5 x7 S; ~7 r    PETG模塑或挤塑前应在120～160F下干燥约4小时。在这两种过程中熔体温度范围都是从420F到510F。加工设备在更高温度下的保压时间应尽可能少，以防止过度降解。注塑成型应在注射机上进行，要求每次注射量为其能力的 50％一 80％。
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    PETG可以在400—450F之间的熔体温度下挤压吹塑，制成洗发剂、液体洗涤剂、卫生品、矿物油和食品包装用透明瓶。这种材料符合FDA标准，可与食品接触。

9 h: B# R! ^6 N( u    挤塑可生产很宽范围的型材，以及包装用管材、薄膜和片材，包括医药设备包装。PETG和PCTA可用环氧乙烷和Y射线消毒。

% I3 V4 X1 m& A9 ?/ k( k- ]    当用于注塑时，PETG通常在熔融温度范围450－510F下加工，模具温度约在70—130F之间。目前应用包括仪器盖子、机器护罩、化妆品容器、杠杆装置指针、显示元件和玩具。

# ~- a( f! x2 A! O- J6 B    PCT是环己烷二甲醇与对苯二酸的均聚物。它通常用玻纤填充，在耐高温的电器／电子和汽车中应用。
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    PCTG是PCT的二醇改性共聚酯，它具有优良的物理特性、耐化学性和透明度，可用注塑成型和挤出膜、片材和管材（其缺口冲击强度与聚碳酸酯基本相似）PCTG可与其它塑料共混，如聚碳酸酯，或填充玻纤、云母等，以满足最终产品要求的特性。
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   应用

" _1 g( F0 N: e/ {    PET主要应用于汽水软饮料包装物。PET已近100％地占据2升包装不回收容器市场，1．5升、1升、0．5升和再小的PET瓶也已得到广泛认可。

& @8 r: D) b, J; t; C2 U9 w  r" n    PET应用于食品、酒类、洗涤剂。未加碳酸气饮料和工业产品包装物，对PET的需
求预计将持续增长。被包装的食品包括芥茉、胶制品、花生酱、调味品、食用油、鸡尾酒和浓缩果汁等。新颜色，特别是魏伯色PET在药品。维他命和清洗剂的包装上大受欢迎。
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    PET容器的一个最新、增长速度最快的应用是食品或饮料包装，要求在高温下灌装。许多食品，特别是水果或高水果含量的食品或饮料，一定要在180F或更高温度下包装。这样为产品和容器在灌装时提供巴氏灭菌（消毒）。通常的取向容器，如用于汽水软饮料包装袋在受到160T以上高温时有收缩和变形趋向，这是由于一定的应力松驰所致。制作容器在拉伸吹塑时产生应力集中。改进加工时耐热性技术已有发展，通常称之为“热定型”技术。根据特定加工工艺，已有若干种加工技术细节，具有高度专利权的，据此，可生产出适于在190～195F下灌注的容器。要求包装物具有这种特性的产品有纯果汁。高果汁含量饮料、茶、某些等渗压和运动饮料，调味品、浓缩果汁和某些矿泉水。

. D6 S5 G6 I& w: B% \0 H    PET的其它最终用途是广泛应用于挤压涂层和挤压成型薄膜和板材。PET用作可烘烤纸板包装物的挤压涂层材料，此外，也可以结晶型PET（CPET）为基本材料制作烤炉中的盘子。
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) ^4 _8 [* x0 v# }    PET薄膜通常是双轴取向，用作X射线和其它照像胶片，肉和乳酪包装，磁带，电器绝缘，印刷板和部瓶包装袋。PET也用作工业胶带材料。非结晶、未取向PET薄膜和板材开始拓展用于成型容器、盘、发泡制品和饮料杯。

    根据FDA规范21CFR177-1630，PET热塑性树脂和共聚酯是法定的用于食品接触的制品材料。

1 n* @- M& _9 u* C2 n" u    回收利用
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( F9 p! [( D  t$ _    在H次消费塑料包装物中，PET包装物是最可回收利用的。1990年，回收PET包装物约1350万磅，回收利用率 20％。在 1993年，回收了约 4500万磅，回收利用率 30％。目前在美国对PET容器的收集除现场收集外，已有超过3500个路边市场收集点。
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; i9 Y7 o8 c9 }  H& }8 ~    再生PET用于纤维、热成型片材。非食物包装物、带材和模塑共混物，其需求量很大。再生PET也可解聚，生成原料用于制新的纯PET。预计其需求在90年代末将达到10亿磅，且净化能力将跟上需求。工业的挑战将推动回收计划实施，以提供原料满足需求。

7 n% _- U+ [% X. V$ ^& D% Z    与团体废物处理相关的另一情况是PET包装物重量轻，在缩减废物来源方面起到显著的作用。现在的PET包装物比70年代末其第一次出现时轻25％一 30％。如果在废物转化能量的燃烧设备中燃烧PET，其高BTU含量可保证有效燃烧，其燃烧产物只有水蒸汽和二氧化碳。由于包装用料与被包装物量的比值低，PET包装物使包装材料废物填埋减少到最小。再者，由于PET是一种相对惰性材料，其废渣埋填物不会形成潜在的危害。