聚酯树脂概述

BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 1 聚酯树脂概述 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 2 聚酯发展历史 1941年英国J.R.Whenfield和J.T.Dikson以对苯二 甲酸和乙二醇为原料，首次合成了聚对苯二甲酸乙 二醇酯（简称聚酯），并制成了聚酯纤维（简称涤 纶）。迄今已有五十多年的历史，聚酯树脂主要用 于生产聚酯纤维，同时可以作非纤维的薄膜、增强 塑料、包装容器、粘合剂、涂料制品等，广泛应用 于轻工、机械、电子、食品等工业领域。 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 3 聚酯树脂现状 2006年我国聚酯生产能力达到近400万吨，近三十年来， 在解决穿衣方针指导下，我国聚酯工业发展迅速，已经建成 了像上海金山石化涤纶二厂、江苏仪征化纤公司、辽阳化纤 公司、北京燕山石化、天津石化等年产20~30万吨级的聚酯 生产装置，这些生产装置分别从日本钟纺、帝人、德国吉玛 等公司引进。聚酯薄膜生产所需的聚酯原料大多采用这些厂 生产的非纤大有光切片，我们称为聚酯新鲜切片，其中以仪 征化纤、辽化的最好。而薄型薄膜的生产所需的母切片（含 添加剂的聚酯切片）则从国外进口或薄膜厂自行开发，然后 在一些生产规模小的万吨级装置上投产后供应。由于我国聚 酯薄膜技术水平还属中、低水平，对于原料的改性和配套还 未重视，这样影响了聚酯薄膜的质量提高和新产品的开发， 因此原料应引起高度的重视。 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 4 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）树脂分子式 o n PETPc o o (CH2)2c o BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 5 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）树脂合成 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 6 聚酯是一种高分子化合物，即聚合物 聚酯（PET）由对苯二甲酸（TPA）或对苯二甲酸二甲酯 （DMT）与乙二醇合成。 聚酯薄膜由线性结构的聚酯聚合物制成，即一定分子量的 聚合物通过拉伸和定向后形成结晶。 聚酯薄膜通常由分子量较低，特性粘度（IV）在0.58～ 0.68之间，（IV）的偏差值为±0.2聚酯树脂制得。聚酯树脂 分子量通常会影响薄膜的一些重要性能，如机械性能和基本 的加工行为，如流变性能、热传导性能、结晶度、分子取向 程度等。 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 7 聚酯树脂的分子量（特性粘度 IV） • 聚酯薄膜的性能主要由聚合物的分子 链及其排列形式决定，聚酯树脂的分子 量通过特性粘度，即溶液的粘度值来表 征。 • 用于制造薄膜的PET分子量范围为： 15000～20000。 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 8 聚酯的结晶 聚酯树脂是半结晶聚合物，即使是最终 的薄膜，也同时具有结晶和无定形的性能。 这种特性极大地影响了聚合物的结晶度和晶 体的尺寸。 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 9 结晶度（％） 100 90 80 70 60 55 50 45 40 40 30 30 20 17 10 0 2 0 0 3 开始 结晶 干燥 挤出 铸片 纵拉 横拉 定型 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 10 聚酯的密度（ASTM 1505－68） •无定形态 1.34 g/cm2 •结晶态 1.46 g/cm2 •熔融态 1.22 g/cm2 •薄膜 1.39 g/cm2 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 11 聚酯的玻璃化温度（热分析法） •无定形态 70～75 ℃ （按供料而定） •结晶态 80～84 ℃ （理论值） •拉伸结晶态 20～126 ℃ （理论值） BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 12 结晶温度 •120～126℃ （热分析法） BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 13 比热 •25 ℃ 1.09～1.17 KJ/Kg-k •260℃ 1.67～1.76 KJ/Kg-k BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 14 熔体潜热 • 46～47 J/g BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 15 焓 •27 ℃ 22～25 J/g •120℃ 160～170 J/g •265℃ 340～360 J/g BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 16 吸水率 •25℃下浸入水中一星期：0.8 %。 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 17 熔点 •根据不同的原料供应商和不同的原料型号：250～ 268 ℃。 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 18 聚酯树脂主要性能指标 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 19 序 号 项目 单位 性能 分析方法 测试标准新鲜切片 母切片 回收切片 １ 特性粘度 dl/g 0.640.02 0.620.02 0.58 乌氏粘度计 GB/T14190- 93 ２ 熔点 ℃ 2582 2582 － 熔点测定仪 GB/T14190- 93 ３ 水分 wt %  0.40  0.40 0.40 水分测定仪 GB/T14190- 93 4 色度 b值 －  5.0  5.0 － 色差计 GB/T14190- 93 ５ 端羧基含量 mol/t  35  35 － 微量酸滴定 GB/T14190- 93 ６ 二甘醇含量 %  1.2  1.2 － 气相色谱 GB/T14190- 93 ７ 异状粒子和粉尘 %  0.5  0.5 － 筛网 GB/T14190- 93 ８ 灰分 wt% － 0.10～0.30 － 高温灼烧 GB/T14190- 93 ９ 外观 － 椭圆状粒料，无连料、粉尘 和杂色粒子 － 目测 － BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 20 DEG的影响 在合成聚酯树脂时会产生DEG，DEG的存在会影响PET的熔 点，因此在采用DMT或TPA与乙二醇合成PET时，必须控制DEG 的含量，最好控制在小于1.2%。 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 21 DEG的影响 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 熔点 （℃） mole-% 二甘醇 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 22 端羧基含量（COOH）的影响 • PET的热性能基本上受缩聚过程中的催化剂和温度 影响，PET的端羧基含量不仅仅是热历史的表征，同 时也影响聚酯的水解稳定性。PET在挤出机中温度高 达270～290℃，在这种情况下初始的降解主要基于 加工温度和缩聚过程中催化剂的种类和数量。 •通常情况下，羧端基的含量控制在20～40，最大偏 差为±15%。 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 23 原料中水分的影响 在高温下PET能与水发生反应，由于受水解影 响，聚酯的链段被打开，平均链长缩短，这种现象 主要在160℃时发生，严重影响到聚酯的熔点。 水解严重影响薄膜的性能，并影响生产工艺。 为了使水解反应保持在一个合理的水平上，PET切片 在加工前含水率必须保持在0.004%以下，最好保持 在20～30ppm。 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 24 添加剂 在生产聚酯薄膜时，选择合适的添加剂是非常重 要的，主要作用有： 改善薄膜的收卷性能 防止薄膜粘连 降低摩擦系数 根据薄膜的不同用途和不同厚度，要求采用不同 种类的添加剂，并将它们分散在聚酯薄膜中。 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 25 BOPET薄膜内原料基本组成BOPETBOPET薄膜内原料基本组成薄膜内原料基本组成 ・ 聚合物：・・ 聚合物：聚合物： ・ 添 加 剂 ：・・ 添 加 剂 ：添 加 剂 ： 主要单体是聚酯树脂 分子量 Mw=150,000～20,000 主要单体是聚酯树脂 分子量 Mw=150,000～20,000 ・抗粘剂 （无机填充物） 氧化硅 , 云母, 高岭土等 ・润滑剂 （有机材料) ・其他 根据性能要求 ・抗粘剂 （无机填充物） 氧化硅 , 云母, 高岭土等 ・润滑剂 （有机材料) ・其他 根据性能要求 ＜性能要求＞ 1. 基本要求 ．．． 机械性能 , 气体阻隔性等 2. 附加要求 ．．． 表面性能 (光学性能, 滑爽性等) 3. 生产能力 ．．． 模头清理, 印刷性等 ＜性能要求＞ 1. 基本要求 ．．． 机械性能 , 气体阻隔性等 2. 附加要求 ．．． 表面性能 (光学性能, 滑爽性等) 3. 生产能力 ．．． 模头清理, 印刷性等 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 26 BOPET抗粘剂种类BOPBOPETET抗粘剂种类抗粘剂种类 * 云母 （滑石） ：一种有核助剂 * 高岭土： 不适用于表层 欧洲制造商用得较多 * 氧化硅： 日本使用较多 光学性能和滑爽性较平衡 * * 云母云母 （滑石）（滑石） ：： 一种有核助剂一种有核助剂 * * 高岭土高岭土 ：： 不适用于表层不适用于表层 欧洲制造商用得较多欧洲制造商用得较多 * * 氧化硅：氧化硅： 日本使用较多日本使用较多 光学性能和滑爽性较平衡光学性能和滑爽性较平衡 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 27 分散 好分散 好 分散差分散差 10μm 黑点是添加剂粒子黑点是添加剂粒子 聚酯树脂中无机添加剂的分散聚酯树脂中无机添加剂的分散聚酯树脂中无机添加剂的分散 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 28 添加剂添加方式添加剂添加方式 生产聚酯树脂时添加，一般含量在2000~3000ppm，这种切 片一般称为膜用（膜级）切片。 聚酯树脂与添加剂共混，生产高浓度的含添加剂的聚酯树 脂，这种切片一般称为MB（Masterbatch）。添加剂含量根 据客户要求不同，可以高达10%。 下二图列出了两种薄膜的构成。 生产聚酯树脂时添加，一般含量在2000~3000ppm，这种切 片一般称为膜用（膜级）切片。 聚酯树脂与添加剂共混，生产高浓度的含添加剂的聚酯树 脂，这种切片一般称为MB（Masterbatch）。添加剂含量根 据客户要求不同，可以高达10%。 下二图列出了两种薄膜的构成。 BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 PET/PET/PET 结构PPETET/P/PETET/P/PETET 结构结构 膜用原料+ RP 12μm BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 PET/PET/PET 结构PPETET/P/PETET/P/PETET 结构结构 VP+MB VP+ RP VP+MB 1.0μm 12μm10μm 1.0μm BOPET生产培训资料 王琪 2010.10 31 1. emergency stop 2. winder run 3. speed up 4. over speed 5. corona treatment 6. edge trim cutting 7. chuck 8. length 9 width 10.thickness 1. emergency stop 2. winder run 3. speed up 4. over speed 5. corona treatment 6. edge trim cutting 7. chuck 8. length 9 width 10.thickness 聚酯树脂概述 聚酯发展历史 聚酯树脂现状 幻灯片编号 4 幻灯片编号 5 聚酯是一种高分子化合物，即聚合物 聚酯树脂的分子量（特性粘度 IV） 聚酯的结晶 幻灯片编号 9 聚酯的密度（ASTM 1505－68） 聚酯的玻璃化温度（热分析法） 结晶温度 比热 熔体潜热 焓 吸水率 熔点 聚酯树脂主要性能指标 幻灯片编号 19 DEG的影响 DEG的影响 端羧基含量（COOH）的影响 原料中水分的影响 添加剂 幻灯片编号 25 幻灯片编号 26 幻灯片编号 27 幻灯片编号 28 幻灯片编号 29 幻灯片编号 30 幻灯片编号 31