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三、 包裝用聚酯家族骨干成員1聚對苯二甲酸丁酯(PBT)　　PBT纖維是聚對苯二甲酸丁二酯纖維(Pholybutylene terephthalate fibre)的簡稱。它是由高純度對苯二甲酸(TPA)或?qū)Ρ蕉姿岫柞?DMT)與1，4—丁二醇酯化后縮聚的線性聚合物，經(jīng)熔體紡絲制得的纖維。屬于聚酯纖維的一種。生產(chǎn)中常采用對苯二甲酸二甲酯與1，4—丁二醇通過酯交換，并在較高的溫度和真空度下，以有機(jī)鈦或錫化合物和鈦酸四丁酯為催化劑進(jìn)行縮聚反應(yīng)，再經(jīng)熔融紡絲而制得PBT纖維。紡絲溫度240～280℃，宜采用中速度或高速紡絲，約80℃的熱盤或120℃的熱板拉伸。該纖維的強(qiáng)度為30.91～35.32cN/tex，伸長率30％～60％，相對密度為132克/厘米2，玻璃化溫度為22℃，熔點(diǎn)為223℃，其結(jié)晶化速度比聚對苯二甲酸乙二酯快10倍，有極好的伸長彈性回復(fù)率和柔軟易染色的特點(diǎn)?！　∮蒔BT制成的纖維具有聚酯纖維共有的一些性質(zhì)，但由于在PBT大分子基本鏈節(jié)上的柔性部分較長，因而使PBT纖維的熔點(diǎn)和玻璃化溫度較普通聚酯纖維為低，導(dǎo)致纖維大分子鏈的柔性和彈性有所提高，因此，PBT纖維又具有其自身的一些特點(diǎn)，如彈性和染色性較好等。概括起來，PBT纖維具有以下一些特點(diǎn)：(1)具有良好的耐久性、尺寸穩(wěn)定性和較好的彈性，而且彈性不受濕度的影響。(2)纖維及其制品的手感柔軟，吸濕性、耐磨性和纖維卷曲性好，拉伸彈性和壓縮彈性極好，彈性回復(fù)率優(yōu)于滌綸。在干濕態(tài)條件下均具有特殊的伸縮性，而且彈性不受周圍環(huán)境溫度變化的影響，價格低遠(yuǎn)于氨綸纖維。(3)具有良好的染色性能，可用普通分散染料進(jìn)行常壓沸染，而無需載體。染得纖維色澤鮮艷，色牢度及耐氯性優(yōu)良。(4)具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性、耐光性和耐熱性。2聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)　　1998年世界包壇上引人注目的是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)新型“聚酯”包裝材料。這是由于PEN的分子結(jié)構(gòu)與PET相似，只是以萘環(huán)代替了苯環(huán)，因此PEN比PET具有更優(yōu)異的阻隔性，特別是阻氣性和防紫外線性，耐熱性好(普通非晶態(tài)PEN熱變形溫度達(dá)100℃，而PET僅為70℃)等。由于采用工業(yè)化生產(chǎn)PEN，不久的將來定會大量進(jìn)入包裝領(lǐng)域，必將引發(fā)PET之后的又一次包裝革命?！　∪毡厩嗄竟九cShell殼牌公司共同開發(fā)了嬰兒食品用的PEN廣口瓶，所用樹脂為Shell公司生產(chǎn)的Hipertuf90000，生產(chǎn)設(shè)備為青木的100LL－20注拉吹成型機(jī)。PEN瓶可承受低酸性食品要求的消毒條件(116℃、63min)貨架壽命16個月以上，幾乎與玻璃瓶無異按照PEN/PET用量為10：90計算，每公斤價格僅為2.00美元(而PEN價格每公斤11美元)，可見具有明顯的價格優(yōu)勢進(jìn)入競爭行列?！　EN新材料的快速發(fā)展受益于PEN原材料——單體二甲基萘二甲酸(NDC)的工業(yè)化生產(chǎn)，這將歸功于美國Amoco公司和日本三菱公司，以及開發(fā)生產(chǎn)PEN的公司。此外，由于PEN的優(yōu)點(diǎn)，因而在飲料、啤酒、化妝品的包裝方面亦有廣闊的前景。3聚對苯二甲酸乙二酯(PET)　　目前我國非纖維用PET(polyethylene terephthalate)的生產(chǎn)能力為64.9萬t/a，因此開發(fā)其他領(lǐng)域PET的應(yīng)用成為目前行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。由于PET目前在應(yīng)用方面存在三大制約因素：1熔體強(qiáng)度差；2 結(jié)晶速度較慢；3 尺寸穩(wěn)定性差，因而不能滿足工業(yè)上快速注塑成型的需要?！　「哒扯染蹖Ρ蕉姿嵋叶?HVPET)屬結(jié)晶型高分子聚合物，粘度高，具有優(yōu)良的耐熱，耐光，耐酸，耐低溫，耐油，耐沖擊等特性，產(chǎn)品具有結(jié)晶性，定向性好，重量輕，強(qiáng)度高，氣密性好等特點(diǎn)，其制品表面光潔，透明無毒，衛(wèi)生，可直接用于食品包裝。　　在包裝諸如優(yōu)質(zhì)湯、意大利面醬、蘋果醬、果醬和果凍等食品的時候不再使用玻璃瓶，而是改用利用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)材料制成包裝罐。這些包裝罐使用安全而且不會破碎，為了方便取用，在這些塑料罐的側(cè)面還帶有模制的把手。在一次國際包裝展示會上，包括施馬爾巴赫魯貝卡公司在內(nèi)的幾家公司展示了幾款使用透明PET材料制成的牛奶瓶，這在質(zhì)量上大大優(yōu)于通常使用的不透明HDPE(高密度聚乙烯)材料制造的奶瓶。4PTT(聚對苯二甲酸丙二(醇)酯)　　PTT纖維是聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的簡稱。1955年美國殼牌公司首先推出PTT產(chǎn)品，它與Tencel纖維一起并稱為21世紀(jì)兩大新興纖維。其實(shí)，PTT早在20世紀(jì)40年代初即在實(shí)驗(yàn)室獲得成功并取得了專利權(quán)，但由于其原料1，3—丙二醇(PDO)工業(yè)化生產(chǎn)較難，所以半個世紀(jì)來一直難以廣泛推廣應(yīng)用。由于PTT既有一般滌綸PET纖維的剛性，又有聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的柔性，真所謂剛?cè)嵯酀?jì)，而且用它制成的纖維回彈性與尼龍相當(dāng)，染色性能又好，所以是一種極有發(fā)展前途的合成纖維新材料，在紡織和工程塑料等方面具有極其廣泛的用途。近年來由于PDO生產(chǎn)新工藝的開發(fā)，使PTT纖維的研制和開發(fā)取得了較大的進(jìn)步。1，3丙二醇是合成PTT的主要單體。目前生產(chǎn)1，3丙二醇比較可行的辦法有羥甲基法、環(huán)氧乙烷法(ethylene)、甘油生化法、酸氫化法、丙烯醛法(acrolein)及山梨糖醇法(sorbitol)等。其中目前已具備商業(yè)化生產(chǎn)的有環(huán)氧乙烷法、丙烯配合法和甘油生化法。PTT的合成與PET和PBT一樣，也有直接酯化法和酯交換法兩條路線。直接酯化法的特點(diǎn)是生產(chǎn)流程短，投資少，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)過程由于沒有使用甲醇，可簡化回收過程及設(shè)備，并能減少環(huán)境污染，增加生產(chǎn)安全性，原料及能量消耗低，工藝合理，成本低，所以它是目前國外普遍采用的制備PTT的方法。目前，美國殼牌公司已興建年產(chǎn)量為5450噸的裝置，預(yù)計2010年可達(dá)到數(shù)萬噸。此外，Shaw公司和Unifi公司已開發(fā)出用于紡織業(yè)的PTT纖維和變形紗?！　TT纖維具有特別優(yōu)異的柔軟性和彈性回復(fù)性，優(yōu)良的抗折皺性和尺寸穩(wěn)定性，耐氣候性、易染色性以及良好的屏障性能，能經(jīng)受住Y射線消毒，并改進(jìn)了抗水解穩(wěn)定性。5PBS(聚丁二酸丁二(醇)酯)　　目前，國際上對可生物降解且具有良好經(jīng)濟(jì)性的聚合物材料越來越重視，合成脂肪族聚酯由于其生物降解性和經(jīng)濟(jì)性，已成為當(dāng)今國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一，它的合成方法有生物發(fā)酵和化學(xué)合成法。前者主要用來合成羥基脂肪酸酯(PHA)，其合成的聚合物成本較高；后者主要合成線性聚酯，采用開環(huán)和縮合法，且可對產(chǎn)品進(jìn)行分子設(shè)計，成本較低。脂肪族聚酯因熔點(diǎn)都較低，不能單獨(dú)作為塑料使用，其中聚草酸酯和聚丁二酸丁二醇酯則屬例外。聚草酸酯由于難于達(dá)到較高分子量和穩(wěn)定性差，實(shí)際應(yīng)用困難，而聚丁二酸丁二醇酯因具有良好的熱穩(wěn)定性和可得到高分子量的產(chǎn)品受到青睞?！　∏迦A大學(xué)化工系高分子研究所采用化學(xué)合成成功合成了線性聚酯——聚丁二酸丁二醇酯。合成工藝包括酯化和后縮聚反應(yīng)。后縮聚可在真空有擴(kuò)鏈劑存在下在擠出機(jī)中進(jìn)行，也可在高真空、高溫下進(jìn)行。采用該法合成的樹脂，可直接擠出成型制品，生產(chǎn)效率可進(jìn)一步提高。目前，該研究所已進(jìn)行了以下工作：通過控制適宜的反應(yīng)條件和合成或?qū)ふ倚滦痛莼瘎?，使產(chǎn)品具有較高的分子量；研究了催化聚合反應(yīng)及其生物降解機(jī)理；合成了多種擴(kuò)鏈劑，探討了與預(yù)聚聚酯端羥基快速反應(yīng)的擴(kuò)鏈劑，使反應(yīng)能在擠出機(jī)中完成；采用不同的共聚單體，使其與丁二酸和丁二醇酯進(jìn)行共聚反應(yīng)，對線性聚酯進(jìn)行分子設(shè)計，調(diào)節(jié)其力等性能和生物降解性，以滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用要求；研究了線性聚酯的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系以及在不同條件下的微生物降解性。目前聚丁酸丁二酯僅在日本有小批量產(chǎn)品問世，清華大學(xué)研究的產(chǎn)品其分子量已達(dá)到日本產(chǎn)品水平?，F(xiàn)正在進(jìn)行機(jī)理和應(yīng)用開發(fā)研究，并計劃進(jìn)行中試和擴(kuò)大生產(chǎn)。四、 聚酯應(yīng)用的主要包裝領(lǐng)域1飲料包裝。在飲料包裝中，聚酯瓶應(yīng)用最為成功的是碳酸飲料(CSD)，如可樂、雪碧等，CSD用瓶已占PET瓶總量的1/3。PET瓶具有外觀漂亮、設(shè)計靈活、強(qiáng)度高、對二氧化碳密封性好和可靠的衛(wèi)生性，使聚酯瓶成為CSD理想的包裝容器，被CSD飲料行業(yè)廣泛采用。中國飲料工業(yè)協(xié)會1998年的統(tǒng)計資料表明，中國CSD飲料包裝中PET瓶占574％，其次是易拉罐和玻璃瓶，分別占31％和7％。2食用油包裝。PET瓶耐油性好、透明、無毒、無味、不易破碎，對氧氣的阻隔性好，對紫外線亦有較好的遮蔽性，可保護(hù)食用油長期免受氧化而不變質(zhì)。國外已得到成功應(yīng)用，近年來國內(nèi)對這方面的需求不斷上升。3調(diào)味類商品包裝。醬油等液狀調(diào)味品是聚酯瓶的一個巨大潛在市場。PET瓶保香性好、質(zhì)輕、不易破碎等特性是其在該領(lǐng)域應(yīng)用的有利條件。早在1995年，日本在這方面的應(yīng)用量就已超過3萬噸，占PET瓶總消耗量的13％。我國此類商品主要采用玻璃瓶包裝，而聚酯瓶的應(yīng)用尚處于起步階段。4啤酒包裝。我國是啤酒生產(chǎn)大國，2000年突破2140萬t，居世界第二位。隨著飲料業(yè)的高速增長，聚酯包裝瓶行業(yè) 發(fā)展前景十分光明。PET瓶具有質(zhì)量輕、價格低、使用安全性高等優(yōu)點(diǎn)，而且具有較好的環(huán)保節(jié)能特性，生產(chǎn)能耗還可降低50％左右。軟飲料市場的快速增長，使PET瓶在過去5年中的年消費(fèi)增長達(dá)到18％，已居塑料食品包裝之首。特別是灌裝飲料的熱灌裝PET瓶已成為PET瓶增長最快的品種，年增長率超過50％。隨著PET聚酯啤酒瓶的出現(xiàn)，更為其提供了廣闊的發(fā)展空間。目前美、英、日等國已有部分啤酒生產(chǎn)廠采用聚酯瓶包裝。若以我國2000年啤酒產(chǎn)量超過2000萬t為基數(shù)，大約可消耗250億～300億只啤酒瓶(包括回收再用)，即使部分替代，其市場前景也不可估量。5農(nóng)藥、醫(yī)藥、日化產(chǎn)品包裝。聚酯瓶可用于部分農(nóng)藥包裝，采用聚酯生產(chǎn)的低成本PET農(nóng)藥瓶已在國內(nèi)投入生產(chǎn)。PET瓶安全衛(wèi)生，有良好的防潮、隔氧和展示功能，使得PET瓶在醫(yī)藥包裝領(lǐng)域得到了應(yīng)用?；瘖y品、洗滌劑等日化產(chǎn)品，也是聚酯瓶應(yīng)用的一個巨大市場。PBT、PEN瓶的良好耐化學(xué)藥品性、保香性、高透明、對紫外線的屏蔽性和造型設(shè)計的靈活性正是化妝品等日化產(chǎn)品所期望的特性。因此，聚酯瓶在日化產(chǎn)品包裝上的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，尤其新型阻氣、紫外線屏蔽的PEN樹脂瓶在香水、化妝品包裝上將占有一席之地?！　【埘グb材料是各類包裝材料中最有活力、最具發(fā)展前途的材料，也是聚酯眾多應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展最快的領(lǐng)域。以PET、PEN為首的聚酯已成為CSD、水、果汁等飲料包裝的主流材料，還將成為啤酒、食用油、化妝品等產(chǎn)品的包裝材料之一。