6.1聚酯树脂新解析课件

1、*1第八章 聚酯树脂Polyester PET一、简 介 聚酯是由二元或多元酸和二元或多元醇缩聚而成的高分子化合物的总称，用不同原料、不同方法合成的。可用于纤维、容器、薄膜、涂料、工程塑料、橡胶等不同的领域。聚酯品种繁多，目前聚酯的主要品种有聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）等高分子化合物以及某些共聚酯系列。以对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）为原料缩聚而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯是世界上第一个实现工业化和广泛得到应用的聚酯产品，也是目前世界上产量最高、用量最大、用途最广泛的高分子合成材料。第1页，共23

2、页。二、聚酯发展概况1、 20世纪40年代初，英国的J.R.Whenfield和J.T.Dikeon参阅了美国杜邦公司关于脂肪族二元酸与二元醇合成聚酯的论文，对苯二甲酸和乙二醇为原料，在实验室中成功地合成了聚对苯二甲酸乙二醇酯，并制成了聚酯纤维。并与1946年发表了世界上第一个生产聚酯纤维的专利。50年代，美国杜邦公司购买了生产聚酯的专利权，经过中间试验，在1953年建成了年产1.6万吨的生产装置（间歇），成为世界上第一个实现聚酯生产工业化的厂家。1962年，聚酯工业开始采用连续缩聚工艺，使生产能力有了突破性的增长，单线的生产能力大幅提高。 第2页，共23页。3 2、从1953年开始工业化生产

3、至今，虽然只有50多年，但一直保持高速发展。进入20世纪90年代，聚酯工业的发展重心开始转向亚洲。90年代末以后，聚酯用量的增加以及较高利润的回报，使聚酯产能急剧扩大。进入21世纪，我国内地聚酯工业的发展有了重大的突破。生产、科研、设计和设备制造部门通过技术改造和消化吸收引进技术，研发成功了国产化成套设备。大容量连续生产聚酯技术与设备国产化的成功，使聚酯装置投资成本比90年代初下降七八成，进而掀起了新一轮的聚酯投资热潮。 3、2005年全球聚酯产能接近5500万吨/年，我国的聚酯产能约2160多万吨/年，约占40%。第3页，共23页。*4三、PET的合成路线 对苯二甲酸 加热 或对苯二甲酸二甲

4、酯 催化剂 中间产物 PET+过量乙二醇260280加压缩聚合成路线:直接酯化法或酯交换法第4页，共23页。*5（1）酯交换法（DMT法）a、对苯二甲酸与甲醇反应生成对羧基苯甲酸甲酯（MMP）：HOOC COOH+CH3OH CH3OOC COOH+H2Ob、对羧基苯甲酸甲酯再与甲醇反应生成对苯二甲酸二甲酯（DMT）：CH3OOC COOH+CH3OH CH3OOC COOCH3 +H2Oc、得到DMT以后，与乙二醇进行酯交换反应就可以获得BHET：CH3OOC COOCH3+2HOCH3CH3OH 2CH3OH + HOCH2CH2OOC COOCH2CH2OH第5页，共23页。 （2）直接

5、酯化法（PTA法） 直接酯化法是直接用对苯二甲酸与乙二醇反应生成对苯二甲酸乙二醇酯的方法，也称之为PTA法。直接酯化法是由高纯度的对苯二甲酸与乙二醇配制成的浆料投入反应釜，发生如下反应：HOOC COOH+2HOCH2CH2OH 2H2O+ HOCH2CH2OOC COOCH2CH2OH目前也有用中度纯度对苯二甲酸（QTA）代替PTA进行直接酯化的工艺。（3）环氧乙烷法（EO法）HOOC COOH+2CH2 CH2 HOCH2CH2OOCCOOCH2CH2OH O 第6页，共23页。四、聚酯的结构和性能1. 分类 聚酯树脂（聚对苯二甲酸乙二醇酯）的主链上含有酯基 基团，分两大类：（1）不饱和聚

6、酯（UP）：是一种热固性材料，其主要原料有二元酸、二元醇、乙烯基单体。 （2）饱和聚酯：线性聚酯，常见的有两种 PET （Polyethylene terephthalate) PBT (Polybutylene terephthalate )。2. 结构特点 涤纶的基本组成物质是聚对苯二甲酸乙二酯，分子结构如下：柔性-脂肪烃刚性-酯基+苯环第7页，共23页。8第8页，共23页。9 PET的结晶度与Tg的关系：当结晶度由零升高到30%时，Tg向较高温度移动, 当结晶度进一步升高时，Tg反而向较低温度移动。 在低结晶度的情况下, 可能产生了众多的小晶体，类似于交链，有阻碍无定形区链段运动的作用；

7、在高结晶度的条件下，可能形成了少而大的结晶，能允许无定形区的链段比较自由一些。解释第9页，共23页。*10第10页，共23页。*11五、PET 的物理性能特点及识别（1）物理性能：乳白色或浅黄色高结晶聚合物；密度在1.31.4；成型收缩率在1.52.0 ；由于有极性基团，其吸水性较强，成型前应在130左右干燥8小时左右。（2）识别：易燃，黄色火焰，边缘蓝色，黑烟，特殊气味，微微膨胀，有时破裂。第11页，共23页。*12六、PET的其它性能特点（1）化学性能：耐化学腐蚀性相对其它塑料树脂稍差，不宜在浓酸、浓碱环境中工作；（2）热性能：耐热性好，长期使用温度在120左右，熔点260，玻璃化温度80

8、；（3）电性能：电绝缘性优良，耐电晕性差。（4）机械性能：耐蠕变、抗疲劳、尺寸稳定性好第12页，共23页。 聚酯和尼龙6的某些热性能物理常数 纤维 项目PETPA6熔点（）255260215220软化点（）238240180 玻璃化温度（Tg） 67 81比热（卡/克/）0.320.46（25200）导热系数（卡/厘米/秒/）21044.2104聚酯的熔点比较高，聚酯的耐热性和绝热性较好。第13页，共23页。 （6）热收缩 在生产过程中没有经过热定型的涤纶纤维，在沸水中或在其它加热的条件下，将会发生剧烈的收缩，经过热定型后将比较稳定。 涤纶丝在热空气中，开始时长度发生迅速收缩，30分钟后收缩率

9、不再继续增加，平衡收缩率约为8%。若在热水中进行热处理，只需5分钟便达到了稳定的长度，同时由于水的溶胀作用，使平衡收缩率增大到14%。（）透光性聚酯薄膜对于波长大于320um的紫外线有较高的透过率（7080%），而对于波长小于300um的紫外线几乎没有透过性。可见光的透过性很高，可达87%。第14页，共23页。*15七、PET改性及应用共聚： 提高PET 的结晶速度、改善加工性能。填充与增强：增强、提高耐热和降低成本。共混：PET/PBT、PET/HDPE、 PET/PA、PET/PC、PET/PC/PMMA 等添加剂改性：加入结晶促进剂，在改善结晶性能的同时，改善光洁度、热稳定性及脱模性 P

10、ET改性第15页，共23页。1. 电影胶卷、磁盘、X光录音、录象带等的片基。2. 包装业：饮料瓶(广泛用于各种饮料尤其是碳酸饮料的包装)、食品盒、聚酯薄膜(主要用于包装材料、胶片和磁带等)等。3.电子电器零部件。PET应用领域第16页，共23页。*17第17页，共23页。*18 2009 年末，涤纶占全球纤维产量的份额达45.8 % 。预计到2015 年左右涤纶占全球纤维产量的份额将超过50%。我国占全球产量的71 %。受中国的拉动，预计到2020 年亚洲涤纶产量将占全球的97 %。 我国的涤纶生产企业：仪征化纤、上海石化、浙江古纤道（17.8万吨）、浙江海利得、无锡太极（17万吨）、广东开平

11、、浙江尤夫、四平晨兴、山东博莱特、韩国晓星（嘉兴）等。 涤纶长丝的发展方向：高模低缩型聚酯长丝 涤纶长丝的快速发展，带动了涤纶帘布、帆布、胶管纱等产品的快速发展。 半钢、全钢子午胎用帘子布，输送带用帆布，摩擦带聚酯线绳、胶管用聚酯纱、帘子布等。4. 涤纶纤维第18页，共23页。19YARN第19页，共23页。*20（1）简介： 又称，对苯二甲酸聚四次甲基酯；识别、性能和PET 类似，刚性、热性能稍低，韧性稍高，总体上优于PET；收缩率在1.52.2。（2）合成路线 与PET 类似：丁二醇替代乙二醇。 纯树脂制品较少，大部分采用玻璃纤维增强改性，用硼纤维增强的PBT可应用于飞机或航天飞机上某些部

12、件。应用领域主要电子电器的接插件、齿轮、轴承、点火器零件等。八、PBT简介及合成路线第20页，共23页。*21增强填充：玻纤增强应用最为广泛。共混 ：PBT/PET、PBT/PC、PBT/EVA 其它：改善热稳定性；改善耐磨性。PBT改性第21页，共23页。*22 PEN：聚萘基酸乙烯酯，常见品种为聚萘二甲酸乙二醇酯，由2，6萘二甲酸与乙二醇缩聚而成，结构与PET相似（苯环萘环）。 耐温高于PET ，主要约应用在高温饮料瓶方面，啤酒、茶饮料。可在100灌装，另外其气体阻隔性好，还可阻隔365纳米以下的紫外线，耐化学溶剂性好。九、PEN树脂简介第22页，共23页。23PEN纤维聚对萘二甲酸乙二酯纤维（PEN）是美国Honeywell公司开发出的。与普通聚酯纤维相比, 具有高模量、低收缩和高尺寸稳定性，强度提高20% 25% , 模量高达130%