pen
减小,这是由于2,6萘二甲酰单元的引入增加了共聚酯大分子链的刚性,从而使PEN―PET共聚酯表现出比PET更为优良的热稳定性能,且2,6一萘环单元含量越太.热稳定性能越好。
3.共聚酯薄膜的声速取向
取向对聚合物的所有力学性能都有影响,最突出之点是取向产生各向异性和取向方向的增强,这在薄膜制造中起重要作用。双轴取向高聚物薄膜沿着它的平面纵横二个方向拉伸,高分子链倾向于与薄膜平面平行的方向排列,但在此平面内分子链的取向是无规的。利用声波传播法测定的是晶区和非晶区的平均取向度,测得的取向度反映了整个分子链的取向状况。在相同的拉伸倍数下,随着共聚酯中26一萘环单元的引入,声速模量明显增大。这是由于2,6萘二甲酰结构单元的引入增加了共聚酯大分子链的刚性:随着共聚酯中2.6一萘环单元的引入,声速取向园子也明显增大。这可能是在薄膜制造过程中.由于萘环比苯环具有更大的共轭结构,分子链刚性高.倾向于生成伸直链结构,而PET尽管也发生分子取向,但呈折叠链结构所以声波在PENPET共聚酯薄膜拉伸取向方向传播时,其传播方向与共聚酯大分子链比与PET大分子链更平行,声速更大。因此,计算的声速取向因子增大。每一组成的共聚酯,随着拉伸倍数的增加,声速模量和声速取向因子增大这说明随着拉伸倍数的增加,更有利于分子链沿着与拉伸方向平行的方向排列。
4.共聚酯薄膜的力学性能
薄膜的力学性能直接关系到薄膜质量的优劣。它既决定于制造薄膜的聚合物的内在化学因素(组成、结构等),也与薄膜的成型和后处理有关。所以对力学性能进行研究很有必要。相同拉伸倍数的PEN―PET(DMN含量为20%(摩尔分数))比PET断裂强度略有增大,但断裂伸长显著变小。这是由于引入的萘环有更大的共扼结构,使分子链刚性高,因此改性后的共聚酯并没有因为分子链的对称性和规整性被破坏而使强下降。但伸长却减小。同一组成的PEN―PET共聚酯却随拉伸倍数的增大,强度逐渐增大,伸长逐渐减小。这是因为聚合物的强度的各向异性随取向程度的增高而增大的结果。相同拉伸倍数的酯交换得到的PEN―PET共聚酯和酯化得到的PEN―PET共聚酯薄膜的强度和伸长不同,可能是因为两种工艺路线所加催化剂等添加组分的种类和量不同,两种单体的纯度可能不同,从而导致共聚物实际组成比不同,薄膜成型时的超分子结构不同而引起。
五、PET与PEN共聚材料的应用领域
1.容器包装瓶的应用
利用PEN对PET进行改良.在PET中加入l0%的PEN可使瓶身耐热温度提高到90℃;加入30%-40%的PEN有时也能制得更为耐热的瓶子,还能改进其对气体的阻隔性。PET/PEN瓶被市场看好,制成可再生利用和重复使用的啤酒瓶,可避免使用玻璃啤酒瓶的意外爆炸伤人事故,玻璃啤酒瓶的意外爆炸伤人事故严重地困扰着啤酒市场。由于啤酒比其他软饮料更容易受到环境的影响,对空气中的O2和CO2阻隔性不好就足以使啤酒味变差,而在巴氏灭菌的啤酒生产线上,要求啤酒瓶具有耐热、耐压的能力,并保证有不低于3-6个月的有效保质期,PET本身不具备良好的气体的阻隔性,也无足够的耐热性能,而采用PET与PEN共聚材料就可以有效地解决这一难题。PET/PEN瓶的耐热性可达到80℃以上,进一步处理可达90℃以上,日本AOKI公司生产的PET/PEN瓶,在共混聚合物方面,已走在世界前列,取得了很大成功。日本先锋公司也开发出一种厚度为0.35mm的500ml的PET/PEN热罐装瓶,可使灌进的饮料食品保质期延长l0个星期以上。
而在其中掺加质量分数为5%-l0%的PEN,则完全可以制出合格的塑料啤酒瓶。
啤酒瓶做为啤酒传统的包装物已经由来已久,在消费者眼里,玻璃瓶装啤酒是唯一的选择,但玻璃瓶的缺点是有目共睹的,它重量大、破损率高、耐热性和导热性差,最严重的是极易爆炸,伤害消费者,因此,改用塑料瓶装啤酒已势在必行。然而,啤酒极易氧化变质,且O2很容易透过瓶壁,PET瓶仅适用于短时间存贮,如果加一层防渗透涂层或阻隔层来防止渗入和CO2渗出,啤酒虽然延长了几周保存期,但成本提高且不利于瓶子回收,PET瓶表面容易刮伤,影响回收重复使用的美观性。另外,PET瓶的另一个问题是无法承受啤酒进行巴氏灭菌时的温度。以PET/PEN的共聚或其混合物为原料,既提高了瓶子的耐热性,又提高了瓶子的阻气性,可满足啤酒保质期3-6个月的要求,还可用碱洗消毒,重复使用,以降低成本。由于PET/PEN的共聚瓶透明,饮料瓶中PET和PEN游离析出少,不吸附原装饮料的气味和空瓶回收过程中带入的异味,耐水解并能承受高温下碱洗和消毒,其高阻气性能使瓶内物质保持新鲜口味和营养,不串味、不变味、不变质。所以,这种瓶特别适宜装矿泉水、纯净水、碳酸饮料、果汁等软饮料,回收重复使用效果好。
2.PET/PEN共聚酯薄膜的优异性能
将PET/PEN共聚酯通过双轴拉伸制成性能优异的薄膜,共聚酯的拉膜采用LSJ20塑料挤出装置进行挤出,螺杆直径20mm,螺杆长度直径比L/D为25,转速60r/min。采用双轴延伸机进行拉伸。先在LSJ20塑料挤出装置于275℃挤成厚片,再在双轴延伸机上于130℃以相同的倍数双向拉伸到3-4倍。
PET/PEN共聚酯薄膜的干热收缩率是反映薄膜尺寸稳定性的重要指标,干热收缩率越小,说明薄膜受热后的尺寸稳定性越好,越不易变形。随着共聚酯中2,6-萘环单元的引入以及含量的增加,干热收缩率明显减小,这是由于2,6-萘二甲酰单元的引入增加了共聚酯大分子链的刚性,从而使PET/PEN共聚酯表现出比PET更为优良的热稳定性能,且2,6-萘环单元含量越大,热稳定性能越好。
通过测定共聚酯薄膜的声速取向可以判定聚台物的力学性能,在相同的拉伸倍数下,随着共聚酯中2,6-萘环单元的引入,声速模量明显增大,这是由于2,6-萘二甲酰结构单元的引入增加了共聚酯大分子链的刚性。随着共聚酯中2,6-萘环单元的引入,声速取向因子明显增大。这是由于在薄膜制造过程中,萘环比苯环具有更大的共轭结构,分子链刚性高,倾向于生成伸直链结构,而PET尽管也发生分子取向,但呈折叠链结构,所以声波在PEN/PET共聚酯薄膜拉伸取向方向传播时,其传播方向与共聚酯大分子链比与PET大分子链更平行,声速更大。随着拉伸倍数的增加,声速模量和声速取向因子增大,这说明共聚酯薄膜的性能有利于分子链沿着与拉伸方向平行的方向排列。
共聚酯薄膜的力学性能直接关系到薄膜质量的优劣,它既决定于制造薄膜的聚合物的内在化学因素(组成、结构等),也与薄膜的成型和后处理有关。相同拉伸倍数的PET/PEN比PET断裂强度略有增大,但断裂伸长显著变小。这是由于引入的萘环有更大的共扼结构,使分子链刚性高,因此改性后的共聚酯并没有因为分子链的对称性和规整性被破坏而使强度下降。同一组成的PET/PEN共聚酯却随拉伸倍数的增大,强度逐渐增大,伸长逐渐减小。
这是因为聚合物的强度的各向异性随取向程度的增高而增大的结果。
3.生产PET/PEN共聚酯高强度工业纤维
采用PET/PEN共聚酯生产纤维,是充分利用PEN优良的物理化学性能,并结合PET价格低廉的特点,可用于生产工业丝、高温用的地毯、橡胶增强材料,包括轮胎帘子线、软管和带材、高温气体过滤器、纸纤维毯和单纤丝、丝网印刷和电气绝缘材料、产业用织物、绳索、缆绳及过滤器等,这种树脂显示出较为优良的抗水解性等,可用于纺织纤维和纤维光导系统等,由此制成的工业丝特别适用于轮胎帘子线、三角带、输送带等,其机械性能高,与橡胶的粘合性好,日本开发出了PET/PEN共聚皮芯型纤维的生产工艺,这种纤维的性能保持了PEN的优异性能,但成本低,与PET相比其机械性能保持率好,与橡胶的粘合性能好,并且这种纤维表现出较高的模量和尺寸稳定性、优良的抗紫外线性能,可用于汽车车座和车用皮带,由PET/PEN共聚酯制成的产业用丝,性能优异。
阻燃聚酯纤维是含磷共聚酯材料,有长纤维与短纤维两种形式,这种阻燃性聚酯纤维在燃烧时不产生气体,反复洗涤后性能不变,光照不退色,可用于居室窗帘,桌布、床罩等。由PET/PEN共聚酯材料制成阻燃纤维,可制成高档家用织物。
由于PEN比PET结晶速度慢,有利于分子的高度取向,通过超高速纺制造出高强度服用或工业用PEN长丝。由于价格上的原因,目前PEN在纤维领域的商业化应
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