膜用聚酯的開(kāi)發(fā)與市場(chǎng)前景

時(shí)間：2023-03-29 21:10:40 論文范文我要投稿

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　　摘要：本文簡(jiǎn)述了聚酯薄膜的發(fā)展過(guò)程，介紹了BOPET膜的生產(chǎn)與工藝。重點(diǎn)敘述了普通PET光片、PET/PTT共混膜用聚酯、改性PET等薄膜用聚酯新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)技術(shù)及應(yīng)用，探討膜用聚酯開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)前景。

膜用聚酯的開(kāi)發(fā)與市場(chǎng)前景

　　關(guān)鍵詞：BOPET 膜用聚酯開(kāi)發(fā)

　　1 前言

　　1948年英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司(I.C.I)和美國(guó)的杜邦公司(DUPONT)制出聚酯薄膜以來(lái)，并于1953年實(shí)現(xiàn)了雙向拉伸聚酯薄膜的工業(yè)化生產(chǎn)。雙向拉伸聚酯薄膜(BOPET)具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性，在電子、電器、磁記錄、包裝、裝潢、制版印刷和感光材料等方面具有廣泛的用途，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用越來(lái)越多，特別是我國(guó)塑料包裝制品業(yè)發(fā)展迅猛，遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)速度，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年塑料包裝制品生產(chǎn)總值年增長(zhǎng)率將保持在10%以上。隨著包裝向高檔化發(fā)展，BOPET膜的產(chǎn)量和消費(fèi)量顯著增加，其中包裝薄膜是 BOPET膜需求增長(zhǎng)最快的應(yīng)用領(lǐng)域。截至2002年底，全國(guó)共有20余家BOPET薄膜生產(chǎn)企業(yè)，各類(lèi)生產(chǎn)線25條，年產(chǎn)能力約11萬(wàn)余噸。從2002年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)BOPET薄膜市場(chǎng)供需兩旺，增長(zhǎng)迅速。與此同時(shí)，市場(chǎng)的迅速發(fā)展吸引了眾多新投資者，國(guó)內(nèi)有多家企業(yè)開(kāi)始新建或擴(kuò)建BOPET生產(chǎn)線。下為2002～2006年國(guó)內(nèi)BOPET薄膜產(chǎn)能及預(yù)測(cè)表。

　　表1 國(guó)內(nèi)BOPET薄膜產(chǎn)能預(yù)測(cè)表

年份統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目	2002年	2003年	2004年	2005年	2006年
進(jìn)口生產(chǎn)線數(shù)量（條）	22	26	41	49	49
國(guó)產(chǎn)生產(chǎn)線數(shù)量（條）	3	4	8	8	8
生產(chǎn)線總數(shù)量（條）	25	30	49	57	57
總設(shè)計(jì)產(chǎn)能（噸/年）	112966	143550	273956	561900	569400
總設(shè)計(jì)產(chǎn)能較上年增長(zhǎng)	——	27.1%	90.8%	105.1%	1.3%

　　2003年，我國(guó)薄膜用聚酯產(chǎn)量為20萬(wàn)噸，基本滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)BOPET生產(chǎn)企業(yè)對(duì)原料的需求。使用膜用聚酯切片的用戶(hù)主要分布在廣東、江蘇、上海、河南等地區(qū)。大部分直接生產(chǎn)薄膜加工燙金、復(fù)合、鍍鋁等包裝材料出廠，2003年中國(guó)聚酯薄膜市場(chǎng)需求結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。我國(guó)可以生產(chǎn)膜級(jí)切片的廠家主要有儀征化纖、遼化、燕化、天化等企業(yè)，年產(chǎn)量在25萬(wàn)噸左右，薄膜用聚酯已成為非纖用聚酯發(fā)展的一個(gè)重要方向。

　　2 聚酯薄膜的生產(chǎn)與工藝

　　聚酯薄膜雙向拉伸又可以分為一次拉伸和兩次拉伸，比較多的采用后者，也就是使用擠出-縱橫逐次拉伸法。拉伸的溫度通常都是在聚酯的玻璃化溫度以上和熔點(diǎn)溫度以下，拉伸后的膜經(jīng)過(guò)熱定型，使得分子排列稱(chēng)為固定的，稱(chēng)為定型膜;不經(jīng)過(guò)熱定型，分子排列不固定的，則為收縮膜，這種膜加熱時(shí)可以快速收縮。

　　2.1聚酯薄膜的種類(lèi)

　　根據(jù)取向度的異同和性能，聚酯薄膜可以分為平衡膜和強(qiáng)化膜。平衡膜是縱橫兩向取向基本相同，拉伸強(qiáng)度、相對(duì)熱收縮率相等;通常人們把兩個(gè)方向的拉伸強(qiáng)達(dá)到2.7～3Mpa時(shí)，就稱(chēng)為超級(jí)平衡膜。強(qiáng)化膜是縱橫兩個(gè)方面中其中一個(gè)方向的取向度大于另一個(gè)方向的取向度，而且該方向的拉伸強(qiáng)度大于2.6MPa的稱(chēng)為強(qiáng)化膜;拉伸強(qiáng)度大于4Mpa的，則稱(chēng)為超級(jí)強(qiáng)化膜。

　　2.2聚酯薄膜的性能

　　聚酯薄膜通常為無(wú)色透明，有光澤，強(qiáng)韌性和彈性均好的薄膜。與其他塑料薄膜相比，具有相對(duì)密度大、拉伸強(qiáng)度高，延伸率適中，沖擊強(qiáng)度大，透氣性小，耐熱性好和透明度高等特點(diǎn)。

　　表2 聚酯(PET)薄膜的主要性能參數(shù)

性能		指標(biāo)
拉伸強(qiáng)度	MPa	1.2
延伸率	％	110～120
沖擊強(qiáng)度	KJ/m²	20～30
屈服強(qiáng)度/次	/次	120000
吸水率	％	0.22
熱收縮	（130，20min）/％	縱－1.0 橫0.2

　　3 膜用樹(shù)脂基料的開(kāi)發(fā)

　　目前，市場(chǎng)上的聚酯薄膜大多數(shù)都是單層結(jié)構(gòu)的薄膜。而生產(chǎn)這些薄膜所用的原料，基本上分以下三部分組成：一是空白切片(不含改性和其他添加劑的聚酯樹(shù)脂);二是母切片(含有高濃度添加劑的聚酯樹(shù)脂);三是回收切片。

　　3.1 PET普通膜用光片的開(kāi)發(fā)

　　原料切片的質(zhì)量對(duì)聚酯薄膜的性能有直接的影響，一般可通過(guò)控制切片的特性粘度、熔點(diǎn)、二甘醇、水分、灰份、羧基、凝聚粒子等參數(shù)來(lái)保證聚酯薄膜的性能。

　　而用戶(hù)在使用纖維級(jí)大有光切片加工BOPET過(guò)程中，存在拉膜慢、薄膜色澤發(fā)灰、薄膜表面不光滑等問(wèn)題。開(kāi)發(fā)膜用PET光片專(zhuān)用基料，在技術(shù)上主要是通過(guò)優(yōu)化工藝，調(diào)整添加劑用量，實(shí)現(xiàn)對(duì)特性粘度、DEG及色值的控制。下表為普通大有光切片和膜用聚酯專(zhuān)用基料質(zhì)量指標(biāo)的對(duì)比。

　　表3 普通大有光切片和膜用聚酯專(zhuān)用基料質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比表

項(xiàng) 目	單位	普通大有光	膜用聚酯專(zhuān)用基料
特性粘度	Dl/g	0.67	0.60～0.65
熔點(diǎn)	℃	258	260
端羧基	％	35	25～30
b值	-	2	0
DEG	％	1.4	1.2
水分	％	0.4	0.1

　　膜用聚酯專(zhuān)用基料經(jīng)使用后，在拉膜成型性能和薄膜透明度、色澤方面有了較大改善。下一步開(kāi)發(fā)添加一定含量無(wú)機(jī)物的膜用切片，提高拉膜速率，進(jìn)一步提高樹(shù)脂基料的加工性能。

　　3.2 PET/PTT共混膜用聚酯開(kāi)發(fā)

　　聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是20世紀(jì)90年代末國(guó)際上開(kāi)發(fā)成功的一種極具發(fā)展前途的新型聚酯材料，它是由對(duì)苯二甲酸二甲酯(DMT)或?qū)Ρ蕉姿?PTA)和1，3-丙二醇(1,3-PDO)聚合而得的聚酯樹(shù)脂。PTT具有良好的加工性能、電氣性能、機(jī)械性能和尺寸的穩(wěn)定性，可廣泛應(yīng)用于合成纖維和工程塑料領(lǐng)域，1998年被美國(guó)評(píng)為六大石化新產(chǎn)品之一。PTT和PET同屬聚酯一族，兩者具備共混改性的條件。當(dāng)PET添加適量PTT熔融共混，可改善膜用PET的后加工性能及成品膜的機(jī)械性能，因此，PET/PTT共混已受到國(guó)內(nèi)外膜用聚酯原料研究領(lǐng)域的關(guān)注。

　　觀察不同配比的DSC熱譜圖,發(fā)現(xiàn)都只有一個(gè)介于PET和PTT玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之間的Tg峰。根據(jù)Tg法對(duì)共混體系相容性的判斷:相容體系①只有一個(gè)Tg;②Tg1

　　PTT與PET在分子構(gòu)象上只差了一個(gè)碳原子,在晶態(tài)結(jié)構(gòu)上與PET存在較大的差異。PTT的機(jī)械力學(xué)性能主要由亞甲基的內(nèi)旋轉(zhuǎn)和分子間力等因素決定的,PTT中的亞甲基呈螺旋排列方式,其晶格堆積卻比PET的要疏松得多。因此相對(duì)PET而言, PTT具有良好的透明性、耐熱性和加工性等特點(diǎn),可用作薄膜。據(jù)日本公開(kāi)專(zhuān)利報(bào)道，經(jīng)改性的PTT可用于制作耐熱容器,磁記錄盤(pán)以及需要透明性好的包裝薄膜等。

　　隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，聚酯瓶回收已成為環(huán)保界關(guān)注的問(wèn)題。聚酯瓶外包裝膜多為PE或其它高分子熱收縮膜，需分瓶體和外包裝膜兩道回收工藝，且外包裝膜不能再利用，大大增加了聚酯瓶回收成本。目前國(guó)內(nèi)PTT尚未工業(yè)化，價(jià)格較高。因此通過(guò)開(kāi)發(fā)PET/PTT共混聚酯加工成外包裝薄膜，將減少一道回收工藝，大大降低回收成本，具有良好的社會(huì)效益。

　　3.3 添加第三單體改性PET

　　通過(guò)在對(duì)苯二甲酸和乙二醇的聚合過(guò)程中引入第三共聚單體，破壞整個(gè)分子結(jié)構(gòu)的有序?qū)ΨQ(chēng)性，從而破壞其結(jié)晶性能，得到結(jié)晶度大大降低甚至得到完全非晶的PET，從而使產(chǎn)品具有優(yōu)良的透明性。通過(guò)用CHDM替代部分EG或者用IPA替代部分TPA進(jìn)行改性PET的生產(chǎn)，使產(chǎn)品獲得優(yōu)異的透明度，同時(shí)可以提高產(chǎn)品的玻璃化溫度，改善其使用時(shí)的耐溫性能，還降低了熔點(diǎn)，從而降低了加工溫度，改善加工成型性，有廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。

　　PETG的物理特性為非晶體，100%無(wú)定形，常溫下為球狀小顆粒，同扁平(或圓柱)狀小顆粒相比具有更市制容積密度，更容易擠壓輸出，熔點(diǎn)可達(dá)到220℃，玻璃化轉(zhuǎn)化溫度為88℃，除具有耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性的特點(diǎn)，還具有優(yōu)越的光學(xué)性能(高透光性、高光滑和低光暈)、突出的可印刷性、高韌性、高強(qiáng)度、易加工定型的綜合特性，冷狀態(tài)沒(méi)有應(yīng)力白。

　　PETG可專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于高性能收縮膜，有大于70%的最終收縮率，可制成復(fù)雜外形容器的包裝，具有高吸塑力，高透明度，高光澤，低霧度，易于印刷，不易脫落，存儲(chǔ)時(shí)自然收縮率低，應(yīng)用于飲料瓶、食品和化妝品包裝、電子產(chǎn)品標(biāo)簽，一改傳統(tǒng)包裝膜不透明或包裝效果差的缺點(diǎn)。PETG易于加工、可回收使用及環(huán)保等性能,更符合了現(xiàn)代生產(chǎn)商家的要求。目前消費(fèi)者對(duì)商品的外表包裝要求越來(lái)越高,這就使化妝品包裝設(shè)計(jì)顯得越來(lái)越重要。要達(dá)到美觀、質(zhì)感良好及經(jīng)久耐用,對(duì)設(shè)計(jì)者提出了很高要求,而PETG的良好加工性能使設(shè)計(jì)構(gòu)思成為了可能。

　　4 膜用聚酯開(kāi)發(fā)市場(chǎng)前景

　　目前我國(guó)的BOPET膜消費(fèi)水平平均為70克/人，日本平均為2500克/人，全球平均為220克/人。如中國(guó)人均消費(fèi)水平達(dá)到全球人均水平，則我國(guó)的BOPET膜的市場(chǎng)需求將達(dá)到30萬(wàn)噸/年以上。根據(jù)國(guó)內(nèi)聚酯產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)，1999年我國(guó)薄膜用聚酯產(chǎn)量為9萬(wàn)噸，2001年為10萬(wàn)噸，2003年為20萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2006年我國(guó)BOPET產(chǎn)能為57萬(wàn)噸。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人均消費(fèi)水平將會(huì)有所增加。另一方，如果能夠適當(dāng)調(diào)整行業(yè)方向，用BOPET代替常規(guī)的PP、PVC膜，相信薄膜用聚酯市場(chǎng)還有很大的空間。

　　膜用聚酯切片專(zhuān)用料的生產(chǎn)在我國(guó)仍然處于起步階段，現(xiàn)在聚酯薄膜生產(chǎn)商一般采用在纖維級(jí)切片中添加母粒的方式進(jìn)行，這樣既增加了生產(chǎn)成本，也影響了薄膜的開(kāi)口性，更主要的是不能適應(yīng)高速拉膜的需要。隨著聚酯薄膜應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬和交互滲透，膜用聚酯原料品種不斷豐富化，以錄像切片、錄音切片、普通包裝切片、高透明切片、電容切片、超高速拉膜切片等專(zhuān)用料的出現(xiàn)，逐漸替代了母粒添加制膜方式。開(kāi)發(fā)膜用聚酯將進(jìn)一步增強(qiáng)上海石化聚酯技術(shù)實(shí)力，有利于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，為上海石化在激烈的聚酯行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中開(kāi)辟一條出路。相信在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策支持、宏觀經(jīng)濟(jì)背景好的條件下，我國(guó)聚酯薄膜的發(fā)展空間將十分巨大，作為原料膜用聚酯開(kāi)發(fā)市場(chǎng)前景廣闊。

　　參考資料：

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