年產8萬噸聚對苯二甲酸乙二醇酯工藝設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ~ ~40 ~50117 ~131（橫向）262 ~276（縱向）120 ~60 ~150根據雙向取向度的異同和性能，聚酯薄膜可分為平衡膜和強化膜兩種。平衡膜是縱向和橫向兩向聚向度基本相同，拉伸強度相等的膜；強化膜是縱向和橫向兩向中一個方向的取向度大于另一個方向的取向度。聚酯薄膜具有很好的耐撕裂能力和耐磨性，抗擊穿性能好，能保持至大約70℃，還具有優良的電絕緣性和阻隔性。水蒸氣的滲透率相當低，與低密度聚乙烯相差不多，對空氣、氣味滲透也低，這一點與尼龍相仿。可以耐稀酸堿，但會與濃酸堿發生作用。耐大多數溶劑，耐油和脂肪。由于PET是高度結晶性聚合物，因此其粘結性和熱封合性比較差，熱封合會因結晶化而收縮合脆化，所以聚酯薄膜常用膠粘劑封合。聚酯薄膜有一大缺點是印刷性能不好。在印刷前通常要進行電暈處理，涂上特種底漆，還要使用昂貴的特種油墨印刷，成本較高。可在樹脂中加入某些有機化合物進行改性。另外，聚酯薄膜的爽滑性較差。為適應拉膜加工和膜的性能要求，生產膜用樹脂時需添加爽滑劑。 PET纖維 PET纖維具有強度高、初始模量高、尺寸穩定性好、耐熱性優良、密度小、變形小的優點，并且具有良好的隔熱保溫性能和吸收水分的能力，且光穩定性好。具體列舉如下：（1）強度高 短纖維為3－，長絲為4－6 CN/dtex，高強力絲達6－ CN/dtex。在濕態下強度不變，耐沖擊強度比聚酰胺高四倍。 （2）耐熱性高 熔點為255－265℃，軟化溫度為230－240℃。 （3）彈性很好 耐皺性也超過其他一切纖維。織物不易折皺，不易變形，所以制成的服裝挺括、褶裥持久。 （4）耐光性好 在合成纖維中僅次于聚丙烯腈，居第二位。 （5）耐腐蝕性好 可耐漂白劑、氧化劑、醇、石油產品和稀堿，不怕霉蛀。 （6）耐磨性好 僅次于聚酰胺，比其他天然纖維及合成纖維要好。 （7）吸水性較低 在標準溫度濕度（20℃，65％相對濕度）下，－（指試樣含水量占干燥試樣重量中的百分含量）。 PET工程塑料 PET的工程塑料1966年實現工業化生產，全球每年的高性能PET工程塑料消費量大約為幾十萬噸。同纖維和聚酯瓶相比，PET工程塑料的用量較少，主要應用在汽車工業中。 表征PET工程塑料性能的主要性能參數有機械性能、尺寸穩定性、介電性能和耐化學性能。同PBT相比，PET樹脂玻璃化溫度高，結晶速度慢，不易達到樹脂加工時低模溫快速成型的要求。通常采用添加各種成核劑或增塑劑的方法提高其結晶速度，同時使模溫由130150℃降到90100℃。PET工程塑料的主要性能見表3。表3 PET工程塑料的主要性能性能ASTM30%填充45%填充35%填充最低填充量相對密度拉伸強度/MPa斷裂伸長率/%彎曲強度/MPa彎曲模量/GPa缺口沖擊強度/（J/M）℃介電強度/（V/25μm）D792D638D638D790D790D256D648D14916624522456590497519731010722954063195197148202500500810103152216450575860 在一些發達國家如美國，汽車商要求加工廠家在加工部件中至少采用25％以上的再生樹脂。這一點PET具有優勢因為有大量的回收聚酯瓶可利用。再生樹脂經過回收及后續生產過程后，仍在熔體聚合生產的樹脂特性粘度范圍內。 PET瓶 PET瓶和容器具有許多優異的性能，除了高透明的特性外，還有極好的對多種氣體及油脂的阻隔性，聚酯瓶的主要性能見表4。 PET樹脂滿足美國食品和藥品管理局（FDA）的要求，可直接接觸食物和藥品。由于PET樹脂有很多優良性能，所以用于PET吹塑瓶在包裝等方面用量很大，應用領域也較廣。然而用于吹塑瓶的PET樹脂的特定性能主要反映在以下幾個方面。表4 聚酯瓶的主要性能性能指標性能指標樹脂性能相對分子量特性粘度/（dL/g）相對密度（25℃）結晶度/%60000 ~80000 ~ ~25 ~50物理性能拉伸強度/MPa拉伸模量/GPa熱性能使用溫度/℃186 ~193（圓周方向）117 ~124（軸向）41 ~48（圓周方向）117 ~124（軸向）60 ~150 （1）樹脂要求 與通用纖維級聚酯相比，瓶用樹脂要求特性粘度高。為使產品瓶具有足夠的機械強度，易于加工，樹脂的特性粘度要求較高，~ dL/g之間。 熔體聚合工藝中，酸和醇進入酯化反應器，低分子聚合物和低聚物再經過幾個聚合階段：預聚合反應器、中間聚合反應器等，在幾個連續的反應段中熔體的粘度不斷提高。制瓶所需的樹脂粘度大大高于這個值，因此要采用固相縮聚來實現。只有高分子量的樹脂才能順利吹塑。固相聚合是聚酯顆粒在保持固相，在低于熔點溫度和高真空條件及催化劑作用下進行的縮聚反應。固相聚合可以達到增粘、脫醛等目的。瓶用樹脂的乙醛含量必須低。要使產品瓶符合衛生標準，防止內裝食品變質變味，乙醛含量通常要低于5μg/L。PET聚合工藝的一個副產品是醛，樹脂中醛含量達60μg/L就會影響飲料的口感，因此瓶用樹脂的醛含量要低，一般在瓶制品中醛的含量不應超過3μg/L。除醛可以通過固相縮聚實現，聚酯切片通過固相縮聚過程，醛含量可由100~150μg/L降至5μg/L以下。（2）結晶性能 瓶用樹脂要求結晶度要高，為使制瓶過程中原料顆粒不發生粘結，結晶度通常要高于35％。PET樹脂大分子鏈具有良好的規整性，因而具有較好的結晶性能。PET結晶速度較慢，它的最高結晶溫度為182℃，在此溫度下，結晶度達到極限結晶度的1/2，所需時間為42s。此外，結晶速率要低。PET瓶在制備過程中要求注射透明非晶型坯，以免產生結晶霧化。為保證加工過程中瓶的型坯呈非晶態，成型條件范圍較寬，霧度低，原料PET樹脂的結晶速度要慢。（3）熱穩定性 制瓶的PET熱穩定性要好，這樣才能保證原料樹脂在熔融塑化加工過程中保持穩定，降解小，從而確保吹塑瓶的優良性能。PET樹脂本身具有較好的熱穩定性，但是在有水分存在時，在高溫下PET相對分子質量明顯下降，特性粘度下降，制品的機械強度也相應下降。PET樹脂在吹塑加工時特性粘度隨含水率變化情況如表5。表5 吹塑加工時PET特性粘度隨含水率變化情況PET含水率/%PET樹脂初始特性粘度/(dL/g) 在PET樹脂的分子中，含有極性羥基的存在，賦予PET樹脂一定的親水性，使它能吸收空氣中的水分。水分的存在會使PET樹脂在加工時發生明顯的降解，從而影響制品的機械性能，％以下，％以下。所采取的措施就是在PET樹脂加工前進行干燥處理。（4）氣體阻隔性 由于PET聚合物主鏈中存在苯環，其分子鏈比較硬，另外由于分子具有較強的極性，分子間的作用力較強，這些結構特點賦予了PET樹脂良好的剛性、強度及對非極性氣體等物質良好的阻隔性能。 （5）耐化學品性 PET瓶的耐化學藥品性能好，主要表現在耐油性、耐有機藥品性、耐酸性等方面，此外它有一定的耐堿性。雙向拉伸PET瓶對化學耐受性見表6。表6 PET的耐化學品性能化學品耐受性化學品耐受性15％鹽酸30％鹽酸30％硝酸60％硝酸70％硫酸80％硫酸氟里昂乙醇乙酸乙烯丙酮優良良一般優優優優優優10％苛性鈉10％苛性鉀10%硫酸鈉熱甲酚氯仿四氯化碳苯二甲苯四氯乙烷硝基苯一般一般優溶解優優優優優溶解 純PET與增強PET PET是一種耐摩擦材料，耐磨耗、低摩擦（~）、吸水性小、尺寸穩定性高，但力學性能、耐熱性和沖擊性能較差，PET的分子為高度對稱芳環的線性聚合物，易于取向和結晶，具有較高的強度和良好的成纖性，結晶度為40％－60％，結晶速度慢。同時PET具有良好的低溫力學性能，在較寬的溫度范圍內仍能保持優良的物理機械性能，長期使用溫度為180℃。滌綸樹脂為極性高聚物，電絕緣性能優良，甚至在高溫高頻下，仍能保持良好的電絕緣性。而且耐化學品性理想，特別能耐高濃度的HF酸、磷酸和乙酸。純PET由于結晶化溫度高，成型加工較難。為了改進滌綸的成型性，常加入結晶成核劑。目前卓有成效的是玻璃纖維增強滌綸樹脂。含20％％左右。玻璃纖維增強滌綸樹脂（FRPET）具有耐熱、剛性好、低吸水率、低摩擦性及良好的加工性能，熱變形溫度230℃，耐化學品性能優于聚砜、聚苯醚及聚碳酸酯，耐應力開裂性優于聚碳酸酯和聚砜。經玻璃纖維增強后PET的力學性能和耐熱性大幅度提高，可用于工程塑料。PET玻璃纖維增強工程塑料的突出性能為力學性能高且受溫度影響小、耐熱溫度高、耐摩擦、耐蠕變性好、剛性大、硬度大及尺寸穩定性好，增強PET在力學性能、剛性、耐熱性方面都超過增強PBT，但加工性不及PBT。PET及增強PET的具體性能如表7所示，下面具體介紹幾種性能。表7 純PET和玻璃纖維增強PET的性能性能純PET30％GFPET相對密度吸水率/％成型收縮率/％拉伸強度/MPa斷裂伸長率/％彎曲強度/MPa缺口沖擊強度/(kJ/m2)洛氏硬度熱膨脹系數/(105K1 )熱變形溫度()/℃介電常數/(60106Hz)介電強度/(kV/mm)體積電阻率/(Ωcm)耐電弧/s78501154－1085～30101863～190～380R1201026－（1）一般性能 PET樹脂為乳白色半透明或無色透明體，，透光率為90%；PET屬于中等阻隔性材料，對O2的透過系數為50～90cm3mm/(m2dMPa),對CO2的透過系數為180 cm3mm/(m2dMPa)；％，吸水性較大。（2）力學性能 PET膜的拉伸強度很高，可與鋁箔媲美，是HDPE膜的9倍、是PC和PA膜的3倍。增強PET的蠕變性小、耐疲勞極好（好于增強PC和PA）、耐磨性和耐磨擦性良好。PET的力學性能受溫度影響較小。（3）熱學性能 純PET的耐熱性能不高，但增強處理后大幅度提高，在180℃時的機械性能比PF層壓板好，是增強的熱塑性工程塑料中耐熱較好的品種；PET的耐熱老化性好，脆化溫度為70℃，在30℃時具有一定的韌性；PET不易燃燒，火焰呈黃色，有落滴。（4）電學性能 PET雖為極性聚合物，但電絕緣性優良，在高頻下仍能很好保持。PET的耐電暈性較差，不能用于高壓絕緣；電絕緣性受溫度和濕度的影響，并以濕度的影響較大。（5）環境性能 PET含有酯鍵，在高溫和水蒸氣條件下不耐水、酸及堿的作用。PET對有機溶劑如丙酮、苯、甲苯、三氯乙烷、四氯化碳和油類穩定，對一些氧化劑如過氧化氫、次氯酸鈉及重鉻酸鉀等也有較高的抵抗性。PET耐候性優良，可長期用于戶外。 PET的用途PET按用途可分為纖維和非纖維兩大類，后者包括薄膜、容器和工程塑料。PET在開發初期主要用于制造合成纖維（占PET消耗量的70％左右）。目前，PET用于纖維和塑料制品基本各半；塑料制品主要用于透明瓶、薄膜和片材，用作工程塑料正在迅速興起。PET還用來制造絕緣材料、磁帶帶基、電影或照相膠片片基和真空包裝等。PET非纖應用的另一主要領域是制造充裝飲料、食品等的中空容器。其次，PET還作為工程塑料用于電子、電器等領域，如儀表殼、熱風口罩等。其中尤以包裝容器的發展最引人注目，現在已有20％以上的PET用于包裝材料，且呈逐年上升的趨勢。包裝業已成為PET的第二大用戶，僅次于合成纖維。多年來，聚對苯二甲酸乙二酯這種縮聚物主要應用于食品包裝薄膜和紡織品纖維及其他用途。現在，它作為包裝材料用量在增加，不僅用于汽水飲料瓶，還用于非結晶PET（APET）、結晶PET（CPET）罐頭和碟子。在過去五年中，工程級PET和共聚酯，作為新聚合物產品，已分別用于工程和特殊包裝材料。PET在汽水飲料包裝材料上的成功應用是由于它的韌性和透明度，取向能力、極好的經濟價值和高速度瓶加工技術的發展。PET飲料罐具有重量輕、耐碎、可重復利用性和很好的氣密性能。灌滿的2升PET飲料瓶比相類似的玻璃瓶輕 24％；空瓶重量是同型號玻璃瓶的1／10。使其在從生產商到消費者的各環節中，節省勞動力、能源和成本。PET應用于食品、酒類、洗滌劑。未加碳酸氣飲料和工業產品包裝物，對PET的需求預計將持續增長。根據FDA規范21CFR1771630，PET熱塑性樹脂和共聚酯是法定的用于食品接觸的制品材料。被包裝的食品包括芥茉、膠制品、花生醬、調味品、食用油、雞尾酒和濃縮果汁等。新顏色，特別是魏伯色PET在藥品、維他命和清洗劑的包裝上大受歡迎。PET容器的一個最新、增長速度最快的應用是食品或飲料包裝，要求在高溫下灌裝。許多食品，特別是水果或高水果含量的食品或飲料，一定要在180F或更高溫度下包裝。這樣為產品和容器在灌裝時提供巴氏滅菌（消毒）。通常的取向容器，如用于汽水軟飲料包裝袋在受到160T以上高溫時有收縮和變形趨向，這是由于一定的應力松馳所致。制作容器在拉伸吹塑時產生應力集中。改進加工時耐熱性技術已有發展，通常稱之為“熱定型”技術。根據特定加工工藝，已有若干種加工技術細節，具有高度專利權的，據此，可生產出適于在190～195F下灌注的容器。要求包裝物具有這種特性的產品有純果汁。高果汁含量飲料、