共聚聚酯PETG的物理化学结构、特性区别

共聚聚酯PETG的物理化学结构、特性区别

1.共聚聚酯简介

普通聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)两种单体经过酯化缩聚反应得到的聚合物,属于结晶与非晶共存的结晶型聚合物。聚酯的共聚改性就是在对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)两种单体之外,引人第三种甚至第四种单体参与共聚,目的是使聚合物产生不对称的分子结构从而形成无定形的PET共聚物。引入的第三或第四单体可以是二元酸或二元醇,可用的二元酸有间苯二甲酸(IPA)、丙二酸、丁二酸、己一酸、癸二酸等。当第三单体为二元羧酸的共聚物,称为APET;当第三单体为二元醇的共聚物,则称为PETG。

APET常用的共聚单体为间苯二甲酸(IPA),它可改变分子的对称紧密结构,破坏了大分子链的规整性,降低大分子间的作用力,使分子链变得比较柔顺。同时由于IPA的引人,使聚酯难以成核结晶,随着IPA含量的增大,结晶度越来越小,最后变成非晶聚合物,适合于生产高收缩薄膜。在APET中IPA的含量在20%左右为佳。

PETG常用的共聚单体为1,4-环己烷二甲醇(CHDM),全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己二甲醇酯。它是由对苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体用酯交换法共缩聚的产物,与PET比多了1,4-环己烷二甲醇共聚单体,与PCT比多了乙二醇共聚单体,因此性能和PET、PCT都大不相同。PETG是一种非结晶型共聚聚酯,随着共聚物中CHDM的增加,熔点下降,玻璃化温度上升,结晶度下降,最后变成无定形聚合物。一般PETG中CHDM的含量在30%~40%适宜。PETG制品的透明度高,光泽度高,是一种全新的透明工程塑料;此外,PETG还具有抗冲击性优异,耐热性好,热封性好,弯曲不泛白,耐划痕,抗老化、抗静电、耐化学性优异,低萃取性,耐水解性,流动性好,着色力强,易于成型加工,卫生性好(符合FDA),属于新一代环保塑料品种。

在应用领域,PETG特别适合于生产厚壁透明制品,透明度与PC接近,其他性能尤其是刚性和靭性都接近,但价格比pc低,在透明制品领域可替代PC、透明ABS、PMMA、K树脂等,PETG的特性黏度为0.68dL/g,熔点为215°C,加工性能极佳,可设计任意形状,用挤出、注塑、吹塑及吸塑等方法成型,并可进行二次加工如常规的机械加工修饰,但需注意的是其成型收缩率比较大。

PETG广泛用于高透明片材和板材、高性能收缩脱、热封膜、瓶材及异型材等。

目前主要PETG生产商为美国伊士曼化学公司和韩国SK化工株式会社,我国汕头市保税区锦源聚酯有限公司在国内第一个开通PETG片材生产线。

美国伊士曼化学公司的Z-聚酯系列有Z6002、Z6003、ZWKM、Z6006、Z6008、Z6018、Z6763、Z5011等牌号,其中Z6002、Z6003、Z6004、Z6006、Z6763、Z5011中的CHDM含1小于50%,称为PETG;Z6008和Z6018中的CHDM含量大于50%,称为PCTG。

韩国SK化工株式会社的产品有:PETG 2008,适合吹瓶、片材和管材的生产;PETG 2012,适合于各类片材、板材、管材、卡材;PETG DB7430,适合于注塑制品和吹瓶。

2.共聚聚酯主要性能

PETG突出的性能有:髙透明度、高光泽度、良好的抗刮伤性能;韧性特高,耐冲击性好,高伸长率,弯曲强度高;耐化学性好;良好的加工性,高流动性、优异着色性能、可二次加工,符合FDA标准。

3.共聚聚酯成型加工

(1)干燥条件聚酯是酸和二元醇反应的产物,水是反成的副产品。在溶融温度下,该反应为可逆的,所以必须将水分除去,否则发生水解反应。

用普通热风循环式干燥机条件为:100°C,4~6h。

用除湿式干燥机条件为:Z6002/3/4,70~75°C,3~5h。 Z6008,70~75°C,4~6h。

(2)加工温度

①料筒温度 采用较低的加工温度和较短的停留时间(小于5min),一般正常料温为240~250°C。

②模温 用冷冻水冷冻模具,模温范围为15~25°C。

(3)螺杆转速 较低的螺杆转速可防止料筒温度过高,建议选用60~90r/min。

(4)背压 适当的背压可加强塑料的塑化并有助于排气,建议背压为5~10MPa。

(5)洗机用料 在使用新料之前,一定要用透明PC料洗机;在使用新料之后,可用PMMA、PS等透明料清洗。

下面以PETG热收缩膜为例,介绍其具体生产工艺及条件。

①干燥对单螺杆挤出机,推荐采用真空转鼓干燥机,干燥温度70~75°C,干燥时间>6h。对双螺杆挤出机,可省去干燥程序,用真空排气系统将水分和低聚物排出。

②熔融挤出 在单螺杆挤出机中进行,料筒的各段温度从加料口起依次为:180°C、240-C、260°C、270°C和275°C,机头溢度为270°C。

③流延成片 熔体从衣架式机头中流延至冷却转鼓上冷却成片,冷却转鼓的冷却水温为30°C左右。

④单向拉伸 高热收缩膜要求横向单向拉伸,拉伸预热温度为90~100°C,拉伸温度为105~110°C,拉伸倍数为3~3.5。链夹需风冷控制在110°C以下,防止黏夹。

⑤冷却 拉伸后的PETG膜立即进行冷却,而不必进行热定型处理。

4.共聚聚酯应用范围

(1)片板材 使用常规的成型方法,可以制备1~25.4mm厚度的透明材料,具有优越的光学性能(高透光性、高光滑和低光晕),有突出的韧性和高冲击性能,其冲击强度是改性聚丙烯酸酯的3~10倍,成型性能优异,冷弯曲不泛白,无裂纹,易于印刷和修饰,还可进行各类吸塑成型加工,制成各种电子产品包装材料。

PETG片板广泛应用于室内外标牌,储物架、自动售货机面板,家具、建筑及机械挡板等。我国的第二代身份证就采用PETG基材替代传统的pet基材,具体由江苏华信塑业发展有限公司生产,它具有可回收再利用、不污染环境、易于印刷、防伪造、耐摩擦、耐划痕、抗腐蚀、抗老化、抗静电等优点。

(2)异型材 可制成各类型材,坚硬、透明、光泽好、受压不泛白,易于成型及后加工处理,符合环保要求,广泛用于述筑装饰和医疗设施,并可用于玩具、家用电器、运动器械、家庭州品等。

(3)管材类 PETG管材的抗静电性和透明性好,用于电子产品的周转器。

(4)薄膜类 可用于生产高性能收缩膜,普通PET的热收缩率仅为30%,而PETG的热收缩率大于70%,具有卬吸烟力、高透明度、高光泽、低雾度、易于印刷,可用于形状复杂容器的包装,如饮料瓶、食品、化妆品瓶、电子产品。

(5)吹塑瓶类 可改善传统pet瓶韧性低的不足,适合于大型瓶的制造,摩擦不起痕、易于表面修饰,广泛应用于高档化妆品包装。

(6)注塑制品 电器透明配件如显示器、保护面罩、光源外罩,透明文具如笔套等,透明家庭用品如冰箱保鲜盒等,灰的界器如试管等,各类儿童玩具。

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