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PET材质简单特性

时间:2021-08-29 05:52 作者:admin 点击:

  PET 化工中的 PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯 英文名: polyethylene terephthalate,简称 PET。 PET 是乳白色或浅、高度结晶的聚合物,表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物 理机械性能,长期使用温度可达 120℃,电绝缘性优良,甚至在高温高频下,其电性能仍较好,但耐电晕 性较差,抗蠕变性,耐疲劳性,耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。 PET 历史 于 1941 年首先由英国 J.tt.Whinfield 与 J.T.Dickon 研制成功。 PET 作为纤维原料已有 53 年 的历史,英国帝国化学公司(1.c.I)于 1946 年以涤纶(Teleron)纤维投入生产,继而美国杜邦公司(Dupent) 于 1948 年以“代春纶”(Dacron)纤维投入生产。 PET 分类及用途 PET 主要原料对二甲苯和对苯二甲酸(PTA)大量用作纤维,可分为非工程塑料级和工程塑料级两大 类。 PET 具有优良的特性(耐热性、耐化学药品性。强韧性、电绝缘性、安全性等),价格便宜,所以广 泛 用做纤维、薄膜、工程塑料、聚酯瓶等。国际上聚酯类热塑性塑料工业化产品有以下 6 个方面(已形成工业 化的有商品出售)。 (1)液晶聚合物 (2)聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT) (3)聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN) (4)聚对苯二甲酸乙二醇酯工程级 PET (5)聚对苯二甲酸乙二醇酯标准级 PET (6)聚对苯二甲酸乙二醇酯回收级 PET(包括共混物及 100% 回收料) 非工程塑料级主要用于纤维、瓶、薄膜、片材、耐烘烤食品容器等。 工程塑料级 PET 耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率慢,成型加工困难,模塑温度高,生产周 期长,冲击性能差。一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性,以玻璃纤维增强效果明显, 提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。采取添加成核剂和结晶促进剂等手段,改进结晶 速度慢的弊病。加阻燃剂和防燃滴落剂可改进 PET 阻燃性和自熄性。 此外,为改进 PET 性能,PET 可与 PC、弹性体、PBT、PS 类、ABS、PA 形成合金。 PET(增强 PET)主要采取注射成型法加工,其他方法还有挤出、吹塑、涂覆和焊接、封接、机加 工、真空镀膜等二次加工方法。成型前须充分干燥。主要应用为电子电器方面有:电气插座、电子连接器、 电饭煲把手、电视偏向轭,端子台,断电器外壳、开关、马达风扇外壳、仪表机械零件、点钞机零件、电 熨斗、电磁灶烤炉的配件;汽车工业中的流量控制阀、化油器盖、车窗、脚踏变速器、配电盘罩; 机械工业齿轮、叶片、皮带轮、泵零件、另外还有轮椅车体及轮子、灯罩外壳、照明器外壳、排水管接头、 拉链、钟表零件等。 PET 性能指标 以 Dupont 的 R~ ITE FR 一 530 为例,其性能指标如下 拉伸强度 152MPa 弯曲模量(DAM) 悬臂梁冲击强度( od) 比重 热变形温度(1.8MPa) 熔点 氧指数 33% UL 阻燃性 热线点燃 体积电阻率 介电强度 介电常数 10343MPa 85J/m 1.67 224℃ 254℃ V一0级 330 S 10,r ]ohm-cm 16.9Kv/mm 103Hz 时 3.8 10 Hz 时 3.7 介质损耗 103Hz 时 0.011 10 Hz 时 0.018 PET 瓶、盖的知识 PET 全名是 Polyethylene Terephthalate(聚对苯二甲酸乙二醇酯) ,是由对苯二甲酸(Terephthalic acid)和乙二醇(Ethylene glycol)化合后产生的聚合物,简称聚酯。 PET 塑料具质轻、透明度高、耐冲击不易碎裂等特性,也可阻止二氧化碳气体,让汽水保持有 「汽」 。 因此,PET 塑料适合作包裝用,特別是裝载水和软饮料!正常的 PET 瓶生产工序也就是由 PET 聚酯切片 加色油热熔后射出瓶胚,在一定的湿度温度环境下贮存一段时间后经过结晶或不结晶,然后吹制成瓶。盖 子材质多为 PP 和 PE,分注塑和压塑两种,生产工序和制瓶类似,但使用的是色母,有的还需配以内垫,盖面 有时加贴印商标等,其中注塑盖顶部有隐约的小点。 PET 瓶主要用于药品、碳酸饮料的包装,还可用于酒类、茶饮料、果汁、矿泉水、食用油、调味品、 化妆品、农药与洗涤剂等液体的包装。作为药品包装容器,聚酯瓶具有多种优点。首先,聚酯瓶质量轻、 成型容易且瓶体牢固。强度和弹性明显高于塑料材料,可以承受相当大的冲击力而不破损,最适合作 为壁薄、质轻、强度高的药品包装瓶。PET 瓶在我国上世纪 80 年代初问世后,便以锐不可当的势头迅速 发展。短短的二十几年时间便成为全球最主要的液体及固体包装容器。在药品包装领域的应用中,在装药 容积相同的情况下,PET 瓶重量只相当于玻璃瓶的 1/10 左右;同样直径的包装瓶,PET 瓶的容量是玻璃 瓶的 1.5 倍。用 PET 原料可以制作透明或不透明棕色的瓶体。 其次,药用 PET 瓶具有良好的气体阻隔性。在常用的塑料材料中,PET 瓶阻隔水汽、氧气性能最为 优良,可完全满足药品包装的特殊存储要求。PET 具有优良的耐化学药品性能,能用于除强碱和部分有机 溶剂外的所有物品的包装。 第三,PET 树脂的回收利用率高于塑料,作为废弃物燃烧处理时,由于它的燃烧热卡值低而易燃,而 且不产生有害气体。第四,用 PET 制造的食品包装符合食品卫生要求,因为 PET 树脂不仅是一种无害树 脂,而且还是一种没有任何添加剂的纯粹树脂,通过了包括美国、欧洲和日本在内的相当严格的食品卫生 法的检验,被认为是一种合格并安全的药品和食品包装材料。这些优点使聚酯瓶成为塑料中的佼佼者。目 前,全世界聚酯产量正以两位数的速率增长。以聚酯为主要原料制成的药用塑料瓶无论从外观、光泽,还 是理化性能和质量保证方面都是目前最理想的包装产品之一。药用聚酯瓶的加工技术 1、药用聚酯原料的 特性 用于瓶体吹塑的聚酯(PET)原料为饱合线性热塑性聚酯,主要应用性能指标为:特性粘度(IV)应控制 在 70~85ml/g,使吹塑瓶具有较高的机械强度与透明性;用于容积大(大于 2 升)的瓶体,选用聚酯原料的 特性粘度为 70~75ml/g。注射吹塑成型药用小容积瓶优先选用较高的特性粘度指标的材料生产为宜。由于 原材料品种的选用正确与否,关系到生产过程成型工艺参数的选取和瓶体质量状况的优劣。因此,在生产 药用 PET 瓶时,原料的特性粘度、结晶温度、冷却速率以及取向效应等工艺数据尤为重要。这是因为聚酯 材料是一种可结晶的聚合物,其结晶速率很小,只为 6?m/min(max)。即通过工艺控制结晶温度与冷却速 率等条件,使聚酯瓶成为非结晶性或结晶性,并可改变晶体类型与数量。聚酯要求的结晶度一般在 30%左 右。在稍高于玻璃化温度或稍低于熔点的温度下,聚酯的结晶速率很小,结晶需要很长时间,在 175℃左 右的温度下,结晶时间要短得多。总之,仅通过加热来使聚酯结晶,其结晶过程较慢,有可能形成晶粒较 大的球晶,这会折射光线,使制品呈白色,且脆性大。此外,聚酯的结晶速率随其Ⅳ的提高而降低。取向 可使聚酯分子有序排列,促进结晶,所形成的晶体称为应变诱导晶体,其晶粒很小,不会折射光线,故取 向聚酯制品为透明的。若对取向部分结晶的聚酯试样作热定形处理,使之进一步结晶,试样仍为透明的。 所以,结晶与取向是影响拉伸吹塑聚酯瓶成型过程中保证性能的关键因素。若对瓶体进行热灌装并用巴式 消毒处理,还需要对部分结晶的聚酯作热定形处理,使之进一步结晶以提高耐热性。 2、聚酯材料的去湿 与干燥 由于加工聚酯时,其中所含的水分会在水解过程中与聚酯熔体发生化学反应而快速消耗,即水分在 制品中产生气泡。水解会降低聚酯熔体的特性粘度,也影响制品的机械强度与性能,而聚酯原材料是吸湿 性聚合物,故加工前应经严格干燥,使其剩余湿气含量小于 0.005%。聚酯原料要采用去湿干燥系统来干 燥。由于干燥装置提供的干燥热空气从料斗底部进入原料中,吸收原料所含的湿气后返回干燥装置。为延 长干燥装置中去湿床的寿命,保持其效率,要使出自料斗的湿空气经过后冷却装置(可采用循环水冷却), 使空气温度低于 65℃。要对后冷却装置进行恒温控制,以防止温度过高的空气进入去湿床。经冷却的空气 通过过滤器,以除去空气中的微粒。空气由去湿床除去湿气,最后经过加热器加热后再次返回干燥料斗。 于燥器干燥原料的条件:干燥温度为 140℃~180℃,空气为-40℃,空气量为 0.06 立方米/ min(kg.h)。干燥时间为 4h。掌握好以上条件应注意:(1)当空气量取值高于 0.06 立方米/min(kg.h)时可拓 宽操作范围,降低干燥温度,能耗会过高。(2)保证干燥尽可能低是很重要的,但低至-10℃时也 不会有问题;但应严格监测空气,发现过高时,应及时降低。(3)干燥温度是一个关键的参数,可通过 在多种温度下干燥并测量型坯的特性粘度来确定最佳的干燥温度,一般为 150℃~163℃。停机时,干燥温 度应降至 120℃左右。(4)干燥时间加长会降低聚酯原料的特性粘度,合理掌握干燥温度成为关键参数,温 度小幅提高就会导致聚酯的特性粘度有较大的降低,因此干燥时间应尽可能短些,以拓宽操作范围。在干 燥过程中,由于聚酯的干燥温度高,设备的料斗应具有良好的隔热性能并采用玻璃纤维作隔热层,应避免 干燥的聚酯原料与外界空气的接触,因为聚酯原料会快速地吸收空气中的湿气。例如,完全干燥的聚酯原 料与相对湿度为 35%~40%的空气接触 12min 后,含湿量即达到 0.005%。药用聚酯瓶的成型方法 聚酯 瓶的成型方法有挤出吹塑与注射吹塑两种工艺。拉伸吹塑又有一步法与两步法之分。在一步法成型中,型 坯的成型、冷却、加热、拉伸与吹塑和瓶体的取出均在一台机器上依次完成。两步法则采用挤出或注射成 型型坯,并使型坯冷却至室温,成为半成品,然后将型坯再加热并在拉伸吹塑机中成为瓶体。即型坯的成 型、拉伸与吹塑分别在两台机器上完成。一步法注射吹塑 PET 瓶,注吹设备中需要有两副模具,即注塑型 坯模和吹塑模具。而注塑型坯模主要由型坯模腔及芯棒构成,其各部位尺寸参数选用的正确与否是瓶体能 否成型的关键。因此,需要将模具型坯尺寸参数结合成型工艺进行合理选取。 1、PET 瓶高度与其颈部螺 纹直径的比值可确定型坯与芯棒的长径比(L/D) 芯棒长径比一般取值原则是不超过 10:1。这是因为在型 坯模具中芯棒为悬臂梁,且在充模时受高注射压力的作用。长径比选值较大时,其芯棒弯曲较大,容易造 成型坯、壁厚分布不均匀。但是,通过程序来控制熔体的充模速度或在充模过程中用滑动顶针暂时固定芯 棒头端以使芯棒对中,此时芯棒的长径比可取大值。型坯高度是参考瓶体的高度乘以高度系数所得,一般 为瓶体高度的 92%~95%。为保证瓶体有好的透明度,熔体充入型坯模后,要快速将温度降至 145℃以下, 但要比聚酯材料的玻璃化温度(82℃)高些,且越接近玻璃化温度,吹塑瓶的透明度就越高。型坯模具冷却 水温低至 10℃~35℃,为了快速冷却型坯,还要采取液体或气体对芯棒连续进行内冷却,其中冷气可使芯 棒有更一致的温度分布,其空气压力一般在 1MPa 左右。 2、型坯注射时的熔体温度熔体温度是 PET 型坯 成型要注意的重要参数之一。从设备方面考虑,螺杆设计对 PET 熔融、混合均匀与熔体温度有较大影响。 PET 注射要采用低剪切、低压缩比(约 2/1)的螺杆,进料段取得长些,过渡段与计量段取得短些。设备的 机筒温度对熔体温度影响较大,提高机筒温度会降低 PET 熔体的特性粘度。机筒温度对型坯透明度有明显 影响,提高机筒温度可改善型坯的透明度。例如当机筒温度为 280℃时,对应的熔体温度为 290℃,可保 证型坯有最佳的透明度。而机筒温度进一步提高并不能改善透明度。机筒温度较低时,适当提高螺杆转速 以霹浇口温度,可小量地改善型坯的透明度。但由于熔体通过热流道系统的时间较短,其温度对型坯透明 度改善的程度较小。提高注射压力,即注射速率时,熔体通过喷嘴时会产生较高的剪切热,明显提高熔体 温度,使机筒温度较低时就可成型透明型坯。保压压力较高时,会提高型坯模具内熔体冷却时的结晶速率, 降低型坯的透明度,尤其是在机筒温度较低时。在实际生产过程中,对某一给定的聚酯树脂与成型设备, 可以这样来确定合适的熔体温度:先逐渐降低温度,至型坯开始出现雾状,然后提高温度,刚好达到成型 透明型坯的温度,成为合适的熔体温度。 注射吹塑的瓶坯(即聚酯瓶树脂)中含有乙醛,会使被包装的药品, 尤其是液体药品容易产生化学反应。所以,对瓶坯乙醛含量须加以控制,一般要求小于 10ppm。降低瓶坯 乙醛含量是聚酯瓶生产工艺优质化的一项重要课题,型坯的乙醛含量与熔体的温度及停留时间有关。熔体 温度低于 265℃时,乙醛含量与时间成线性关系;熔体温度高于 265℃时,两者成指数关系。由于型坯中 乙醛含量与机筒温度成线性增加,支管与浇口温度的提高也会少量地增加乙醛含量,但提高流道温度时乙 醛含量的增加幅度较小,这是因为熔体通过热流道系统的时间要比其在机筒内停留的时间短。设备的螺杆 转速在较低值下增加对型坯中的乙醛含量没有影响,但转速进一步提高时,产生的剪切热会提高熔体温度, 增加乙醛含量。增加背压会提高熔体温度,从而增加乙醛含量,因此在保证聚酯原料塑化均匀的前提下, 要尽可能降低背压。注射压力增加时要提高熔体温度,但因熔体通过喷嘴的时间较短,这样乙醛含量只有 少量的增加,而保压压力与型坯模具温度对乙醛含量没有影响。 由此可以看出,机筒温度对聚酯型坯的乙 醛含量有明显的影响,螺杆转速、注射速率、背压与热流道温度对乙醛含量的影响较小。因此,提高注射 速率、降低机筒温度可以成型透明度高、乙醛含量低的型坯。在充模的初始时间内采用高注射压力,以稳 定充模过程,然后以低压力注射,可取得较好效果。所以,成型聚酯型坯时,熔体温度的选取要适当,以 保证型坯的透明度,同时又能控制乙醛的产生,熔体温度一般约取 280℃。 3、注塑型坯与瓶体吹胀比的 取值 注射吹塑小容积的聚酯瓶时,在工艺成型过程中,型坯主要发生轴向拉伸。轴向拉伸越小,吹胀比(指 瓶体直径与型坯直径之比)越大,瓶壁厚分布不均匀的可能性也越大,易造成瓶肩与瓶身或瓶身与瓶底过渡 区域的曲线部位壁厚不均匀。小容量瓶体吹胀比一般取 1.5~1.8 之间。对横截面为椭圆形的瓶体,若其椭 圆比即椭圆长短轴的长度之比小于 1.5:1 时,可采用横截面为圆形的型坯成型。椭圆比不超过 2:1 时, 可采用横截面为圆形的芯棒与椭圆形的型坯成型。椭圆比大于 2:1 时,一般要求芯棒与型坯模腔均设计成 椭圆形。椭圆比增加,型坯模具的设计难度与制造成本均提高,一般不应超过 3:1。 4、注塑型坯口部及 颈部尺寸 型坯口部直径及螺纹尺寸应与瓶口尺寸螺纹相统一,并能与瓶盖的螺纹尺寸相匹配。因目前对此 无统一的国家标准,故根据瓶体盛装物来决定瓶口部的尺寸。确定型坯颈部尺寸与吹塑模具型腔尺寸时, 还应考虑瓶体成型后的收缩,PET 瓶在型坯内的吹胀气压为 1.2MPa,采用 5~10℃的冷却水冷却吹塑模 具,使型坯吹胀后得以快速冷却。 5、瓶体注吹成型芯棒的功能 注射吹塑成型使用的芯棒的功能主要有五 个方面:(1)确定成型型坯的形状与瓶体颈部的内径(2)在机械转位过程中带走型坯或瓶体;(3)芯棒内设置 有气道与空气出入口,输送压缩空气以吹胀型坯;(4)芯棒内部可通循环液体或空气,以调节型坯温度;(5) 芯棒尾部处靠近配合面开设深 0.10 毫米的凹槽,使型坯端部楔入槽内,避免从型坯成型工位转至吹塑工位 的过程中,型坯因其弹性收缩导致颈部螺纹错位。凹槽起到密封作用,减少吹胀过程中压缩空气的泄漏。欧洲杯竞猜 6、 芯棒长度与直径的选值 芯棒长度和直径主要由型坯来确定,芯棒直径要比瓶体颈部内径小些,便于瓶体脱 模。但芯棒直径应在瓶颈内径范围内尽可能地取大值,以避免造成过大的吹胀比。芯棒同轴度应在直径 0.05 ~0.08 毫米内。瓶口部位芯棒直径尺寸是以瓶口外径和瓶口厚度而定,取值范围一般是瓶口苍棒直径等于 瓶口外径减去两倍的瓶口壁厚。 7、芯棒底部与型坯底部之间距离尺寸的确定 该距离尺寸即为型坯底部厚 度,它的尺寸取值合理与否,直接影响瓶底部的厚度是否符合要求。一般的计算方法为:型坯底部的厚度 (B)等于瓶底的最小厚度(T)加上 0.1 倍的瓶重量。芯棒体选用的材料为合金工具钢,硬度为 HRC52-54,比 模具颈圈的硬度稍低。与熔体接触的芯棒表面要沿熔体流动方向抛光,并镀硬铬,以易于熔体充模和型坯 的脱模。在 PET 瓶的吹塑与脱模工位,气体继续在芯棒内环流,保证芯棒有较一致的温度分布。芯棒各段 的温度取值为:头部(对应型坯颈部)取 45℃~55℃,中部(对应型坯体)取 40℃~50℃,尾部取 23℃~35 ℃。在型坯注射工位,因熔体温度高,芯棒温度处于上述范围的上限,芯棒转至脱模工位时的温度因内冷 而降至下限。在脱模工位顶出瓶体后,从外部对芯棒头部进行风冷,以降低芯棒的温度。 8、PET 瓶注射 吹塑工艺参数取值 PET 瓶在注射吹塑时要控制好熔体温度,使其处于 275℃~285℃范围内,比多数注射 吹塑级聚合物的温度高约 50℃。热流道系统要采用流线型、对称式设计,避免死角。喷嘴用锁闭式结构, 外表面要加热。为保证型坯有高的透明性,熔体充入型坯模具后要快速冷却至 145℃以下,但要比其玻璃 化温度(82℃)高些,且越接近玻璃化温度,吹塑瓶的透明度就越高,可拓宽加工范围。型坯模具冷却水温 要低至 10℃~35℃,以快速冷却型坯。还要采用液体或气体对芯棒连续进行内冷却。其中气冷可使芯棒轴 向有更一致的温度分布,同时还不会出现泄漏问题。芯棒内冷气压一般为 1MPa。最好采用液体,气体组 合冷却方式,PET 型坯的吹胀气压约为 1.2MPa。采用的冷却水温度为 5℃~10℃。以冷却吹塑模具,也 使型坯吹胀后得到快速冷却。 如何分选 PET 瓶和 PVC 瓶? 如果 PET 瓶和 PVC 瓶混在一起,这里讲的都是透明的瓶类。PET 瓶成型是分两步进行的,就是先注塑再 吹塑成型,所以每个 PET 瓶的下端都有一个注料口,拿一个看一下就知道了。PVC 是用吹塑成型的,不 需要经过注塑,所以没有注料口。所以一个瓶拿起来有注料口的是 PET,没有的是 PVC。 如果是大批量生产的话,把总瓶用蒸汽蒸,经过高温蒸汽的 PVC 会变为不透明,PET 还是透明的,分 选起来既好认又省事,还有经过蒸的后的标签胶纸就会自动脱胶,用手轻撕就去掉了。 瓶片不好认,只能用开水煮或蒸汽蒸,经过开水煮或蒸汽蒸的 PVC 变为不透明的,PET 还是透明的, 把不透明的选掉 PET 就是纯的了。

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