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PET基本资料讲解

2021-06-15 来源:星星旅游
PET基本资料:

英文全名:Polyethyleneterephthalate 中文名称:聚对苯二甲二乙酯

结 构:

颜 色:白色

特性:

1.具有良好的透明性及光泽度,符合食品安全性标准,并可回收处理。 2.可抽丝加工作成聚酯丝,应用于纺纤工业。

3.刚性佳、强度高,但高热若有水气会产生水解作用,使物性及机械下降、表面产生雾化现象。

4.二氧化碳(碳酸饮料瓶)、氧气的阻隔性佳。 5.耐有机溶剂、油、弱酸,但不耐碱。

机械特性 密度:1.4 g/cm3 拉伸强度:45MPa 抗裂伸长率:350% 硬度:130(Rockwell M) 吸水率:90%

PET:聚对苯二甲酸乙二醇酯

对苯二甲酸与乙二醇的聚合物。英文缩写为PET,主要用于制造聚对苯二甲酸乙二酯纤维(中国商品名为涤纶)。这种纤维强度高,其织物穿著性能良好,目前是合成纤维中产量最高的一个品种,1980年世界产量约510万吨,占世界合成纤维总产量的49%

性质分子结构的高度对称性和对亚链的刚性,使此聚合物具有高结晶度、高熔融温度和不溶于一般有机溶剂的特点,熔融温度为257~265℃;它的密度随着结晶度的增加而增加,非晶态的密度为1.33克/厘米^3,拉伸后由于提高了结晶度,纤维的密度为1.38~1.41克/厘米^3,从X射线研究,计算出完整结晶体的密度为1.463克/厘米^3。非晶态聚合物的玻璃化温度为67℃;结晶聚合物为81℃。聚合物的熔化热为113~122焦/克,比热容为1.1~1.4焦/(克.开),介电常数为3.0~3.8,比电阻为10^11 10^14欧.厘米。PET不溶于普通溶剂,只溶于某些腐蚀性较强的有机溶剂如苯酚、邻酚、间甲酚、三的混合溶剂,PET纤维对弱酸、弱碱稳定。

应用主要做合成纤维的原料。短纤维可与棉花、羊毛、麻混纺,制成服装用纺织品或室内装饰用布;长丝可做服装用丝或工业用丝,如用于滤布、轮胎帘子线、降落伞、输送带、安全带等。薄膜可作片基,用于感光胶片、录音磁带。注射模塑件可做包装容器。

热物性质

负载挠曲温度 :76 ℃ 融点 :245℃

成形加工性

黏度表现:黏度随剪切速率增加而减少。 shear rate 5*10^1 5*10^2 5*10^3 温度变化范围 270→290℃ 270→290℃ 270→290℃ 黏度变化情形(g/cm.sec) 5.100*10^3→2.379*10^3 2.752*10^3→1.804*10^3 2.330*10^3→6.864*10^2 射出成型温度:270~310℃ 射出成型压力:700~1400kg/cm2 成形收缩率:0.2% 模具温度:130~150℃

用途说明

机械方面 :工业纤维、光盘基材、透明板材、绝缘材、电容器、电缆包覆、冰箱内衬。 建筑方面 :窗隔热贴纸、百叶窗片、屋顶绝缘材、浴室照明器具。

日用品方面:保特瓶、化妆品容器、地毯、纺织纤维、耐热餐盘、发泡板材、底片、IC卡、运动器材、投影片。

加工问题处理方法 成型品变形

1.成形条件:缩短成形周期、调整模温分布平均、缩短保压时间、增加冷却时间、增加塑料供给量。

2.模具方面:成品肉厚均一、增加脱模斜度、设计更改补强肋、调整流道设计。 3.其它方法:成型后使用矫正治具。 表面变色

1.成型条件:降低成形温度、降低射出压力、缩短成形周期。 2.模具方面:增设排气装置、增大浇口尺寸。

3.其它方法:塑料烘干时温度不宜过高、减少二次料比例。 表面雾化

1.成型条件:降低射出速度、提高模具温度、减少塑料滞留料管时间。 2.模具方面:提高表面精度、表面避免沾染挥发性物质。 3.其它方法:塑料确实烘干。

PET流变性质暨热物性质 一、流变性质

黏度(viscosity)是一种流对流体所产生抵抗的指针。在牛顿黏度定律中,黏度的定义为:

对牛顿流体而言(例如:水),黏度为一常数。然而,对高分子熔液来说,黏度却随其分子受到剪应变率的增加而减少,此种现象,称为高分子的「剪稀薄特性(Shear Thinning)」。 为何高分子黏度会随剪应变率的增加而减少?这是由于高分子在不受外力的作用下,分子链以随机(random)方式缠在一起,此时高分子对流动的抵抗较大,同时高分子也会呈现较大的黏度。但随着剪应变率逐渐增大,高分子链间排列趋于整齐,使原来缠在一起高分子渐渐的呈现较规则的排列方向,其对流动的抵抗降低,同时黏度也相对降低。

塑料成型时,皆是在加热的环境下做测试,故了解塑料在加工时的黏度表现,是有其必要的,因为黏度越高,流动的阻力越大,流动也越困难。欲量测黏度,可选择使用毛细管流变仪(CAPILLARY VISCOMETER)、旋转型流变仪(ROTATIONAL VISCOMETER)来进行量测,量测范围参照图(二)。

图(一) 剪切黏度对剪切率作图

图(一),为毛细管流变仪所量测剪切黏度对剪切率作图。由曲线观察可知黏度(Y轴,viscosity)随着剪切率(X轴,shear rate)增加而变小;同时也可看出黏度也随着温度的增加(270℃→290℃)而下降。但由曲线的观察却可知道此塑料对温度较为敏感,温度由290℃→270℃其黏度(每条曲线相隔10℃,三条的曲线已有显著偏离)改变大。

图(二)不同的流变仪黏度量测范围

二、热物性质

塑料的热物性质可区分为:

1.容积性质(Volumetric properties):比容(Specific volume)、密度(Density)及PVT关系 2.热卡性质(Calorimetric properties):比热(Specific heat)、热传导系数(Thermal conductivity)、熔化热 (Heat offusion)、结晶热(Heat of crystallization) 3.转移温度(Transition temperature):玻璃转移温度(Glass transition temperature)、熔点(melting point)

当聚合物在玻璃转移温度(Tg)时,会由较高温时所呈现的橡胶态,转至低温呈现出似玻璃既硬又易脆的性质。结晶性(Crystalline)聚合物,由于具备晶格结构,即其高分子链排列有固定样式(结晶过程中高分子链排入结晶格子中),在发生相变化时,必须突破结构的能量障壁,才能使晶格结构崩溃,因此结晶性塑料具有明显的相转移温度及潜热值。一般来说,官能基小、结构简单的分子,较易形成结晶性聚合物。而实际上没有完全结晶的聚合物存在,微观上必有分子排列不均的非结晶区域,所以玻璃转移点是聚合物在使用上相当重要的一个指针,事实上聚合物会呈现塑料态或橡胶态全视Tg与当时使用时的温度而定。

Tuse > Tg →橡胶态 如:室温(25℃) > 橡胶(Tg=-67℃)∴轮胎在常温下呈现弹性。 Tuse < Tg →玻璃态 如:室温(25℃) < 聚笨乙烯(Tg=105℃)∴原子笔外壳呈现刚性。

可使用热差扫描热卡计(Differential Scanning Calorimeter,DSC)来测试聚合物的热性质。其基本原理为样品与参考物维持相同的温度及升温速率,由于样本和参考物所吸收的能量会有差异,所以当感热器感应到有温度差时,加热器会对较冷者加热到二者温度相等,此时仪器会记录补偿样品吸热或放热反应所损失或增加之热量(即样品产生吸热反应时,加热器提供热量于样品;样品产生放热反应时,加热器提供热量于参考物,使二者的温度差为零),并于DSC的图形上表达出来,再藉由热力学的推导应用来分析聚合物的Tg、Tm、Cp(Heat Capacity,热容量,将单位塑料温度提高一度所须的热量)、熔化热(Heat of Fusion,

单位塑料由固态熔化至液态所需的热量)、结晶热(Heat of Crystallization,结晶性塑料在结晶过程中所释放的热量)等相关的热物性质。

图(三)比热对温度作图

图(三),为DSC所量测再经由方程式运算所得比热对温度的作图。由曲线观察可知此塑料熔点(Tm)约在245℃附近。

比容与密度互为倒数关系,塑料的比容会随着相的状态、温度、压力而有所不同。图(四),依自由体积理论来看,塑料在低温时,分子链彼此聚集较为紧密,其自由体积(Vfree)较小,即比容较小;塑料在高温时,提供分子链足够的能量活动,其自由体积(Vfree)较大,即比容较大。温度高低不同,影响比容的差异,会使塑料在成型后产生收缩。

图(四)低温及高温时自由体积示意图

由于结晶性塑料,分子链排列较为致密整齐,在低温时链节只有在平衡位置上有小范围的振动,必须温度上升提供足够的能量破坏结晶排列,才会有移动、转动、滑动的现象产生。尤其在玻璃转移点以上时,分子运动更加自由,比容会明显上升,可在比容对温度的作图上(固定压力值)看见明显的转折点。相对于非晶质(amorphous)塑料则不会有如此明显的转折。

图(五)比容对温度作图

图(五),为PVT-100(压力-体积-温度量测仪)所量测比容对温度作图,由曲线观察在熔点245℃附近,有明显的二次转折的现象,可得知本塑料为结晶性塑料。随着温度的冷却(300℃→40℃),比容会降低;压力的增加(0Mpa→120MPa),比容也会降低,由其比容在熔点附近会有相当显著的改变。

PET基本规格性质

性质 比重(g/cm3) 物理性质 吸水率(%) 成形收缩率(%) 抗拉伸长率(%) 机械性质 冲击强(kg.c,/cm2) Rockwell硬度 度O-PET 1.27 0.4 0.68 15 4.4 66 PC 1.19 0.4 0.62 450 3~24 6 43 130 150 1.58 89 60 PMMA COC 1.19 2 730 5 1 95 90 93 1.49 93 <20 1.08 0.4 750 16 2 126 164 171 1.51 91 <20 0.5~0.7 0.6~0.8 抗拉强度(kgf/cm2) 670 热物性质 热变形温度114 (℃)(18.5kgf/cm2) 玻璃转移点温度125 (℃) 折射率 1.62 90 <20 光学性质 透光率(%) 复屈折(nm) (本表节录自参考文献15)

表(一)

聚对苯二甲二乙酯(PET,Polyethyleneterephthalate),本身具有良好的透明性及光泽度,且符合容器安全性标准,广泛应用于日常生活中常见的透明容器,并可回收处理再应用。由于塑料原料本身为石油的副产物,节约能源已是当前刻不容缓的课题,有效率的执行环保回收工作是人人都应尽的义务。而塑料的回收在现阶段发展已有一定成果,尤其是PET的回收(即常见的保特瓶原料),在各个连锁便利商店皆设置有回收点,且可抵换”回收奬励金0.5元”,更加强民众回收的意愿,可算是现阶段相当具有成效的废塑料回收类。回收后的PET经过处理,可用来制造于非食品卫生的产品,如地毯、玩具、鞋子、衣物等等。 PET经过延伸加工制程,可大大的提高其强度及结晶度,如用于纺织工业的聚酯纤维、胶卷和录像带中的薄膜、或经由吹气成型而达延伸作用的包装瓶类等等。由于结晶度的提升在容器应用上可有效的提高阻气性,防止气体的渗入或逸散(渗入会使内装的食品腐坏;而像可乐类的碳酸饮料则不希望其内的二氧化碳逸散)。新的制程方法有以共射出成型的方式生产具有多层材质的瓶子,将具有阻气作用的的材质与PET一同成型成多层的瓶子(PET/阻气材质/PET/阻气材质/PET),更可有效的延长食品保存期限。

在光学的应用上,具有高透光率、高折射率、低复屈折的O-PET(参考文献15)亦被开发出来,由于其对于DVD的读取光源(蓝光400nm)有良好的透光效果,使其应用于新一代

的光盘基材也正在积极的研发中。表(一)为各种具有透明性质塑料的特性,虽然O-PET在表上所列出的光学性质不是极端具有优势,但在价格的考量上,由于O-PET是以PET为基材生产,故在成本的考量上的确是极具竞争力的。

PET现今的发展不仅只限于传统的用途,和他种塑料混合而提高其使用上的附加价值也是逐步的被研究开发,但不限于在功能上的加强,也同步考虑其能够回收再利用,相信对于能源的节约、环境的改善,有绝对的帮助和必要。 参考文献

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