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PET基本资料
PET基本数据:
英文全名:
Polyethyleneterephthalate
中文名称:
聚对苯二甲二乙酯
结 构:
颜 色:
白色
特性:
1.具有良好的透明性及光泽度,符合食品安全性标准,并可回收处理。
2.可抽丝加工作成聚酯丝,应用于纺纤工业。
3.刚性佳、强度高,但高热若有水气会产生水解作用,使物性及机械下降、表面产生雾化现象。
4.二氧化碳(碳酸饮料瓶)、氧气的阻隔性佳。
5.耐有机溶剂、油、弱酸,但不耐碱。
机械特性
密度:
1.4g/cm3
拉伸强度:
45MPa
抗裂伸长率:
350%
硬度:
130(RockwellM)
吸水率:
90%
热物性质
负载挠曲温度:
76℃
融点:
245℃
成形加工性
黏度表现:
黏度随剪切速率增加而减少。
shearrate
温度变化范围
黏度变化情形(g/cm.sec)
5*10^1
270→290℃
5.100*10^3→2.379*10^3
5*10^2
270→290℃
2.752*10^3→1.804*10^3
5*10^3
270→290℃
2.330*10^3→6.864*10^2
射出成型温度:
270~310℃
射出成型压力:
700~1400kg/cm2
成形收缩率:
0.2%
模具温度:
130~150℃
用途说明
机械方面 :
工业纤维、光盘基材、透明板材、绝缘材、电容器、电缆包覆、冰箱内衬。
建筑方面 :
窗隔热贴纸、百叶窗片、屋顶绝缘材、浴室照明器具。
日用品方面:
保特瓶、化妆品容器、地毯、纺织纤维、耐热餐盘、发泡板材、底片、IC卡、运动器材、投影片。
加工问题处理方法
成型品变形
1.成形条件:
缩短成形周期、调整模温分布平均、缩短保压时间、增加冷却时间、增加塑料供给量。
2.模具方面:
成品肉厚均一、增加脱模斜度、设计更改补强肋、调整流道设计。
3.其它方法:
成型后使用矫正治具。
表面变色
1.成型条件:
降低成形温度、降低射出压力、缩短成形周期。
2.模具方面:
增设排气装置、增大浇口尺寸。
3.其它方法:
塑料烘干时温度不宜过高、减少二次料比例。
表面雾化
1.成型条件:
降低射出速度、提高模具温度、减少塑料滞留料管时间。
2.模具方面:
提高表面精度、表面避免沾染挥发性物质。
3.其它方法:
塑料确实烘干。
PET流变性质暨热物性质
一、流变性质
黏度(viscosity)是一种流对流体所产生抵抗的指标。
在牛顿黏度定律中,黏度的定义为:
对牛顿流体而言(例如:
水),黏度为一常数。
然而,对高分子熔液来说,黏度却随其分子受到剪应变率的增加而减少,此种现象,称为高分子的「剪稀薄特性(ShearThinning)」。
为何高分子黏度会随剪应变率的增加而减少?
这是由于高分子在不受外力的作用下,分子链以随机(random)方式缠在一起,此时高分子对流动的抵抗较大,同时高分子也会呈现较大的黏度。
但随着剪应变率逐渐增大,高分子链间排列趋于整齐,使原来缠在一起高分子渐渐的呈现较规则的排列方向,其对流动的抵抗降低,同时黏度也相对降低。
塑料成型时,皆是在加热的环境下做测试,故了解塑料在加工时的黏度表现,是有其必要的,因为黏度越高,流动的阻力越大,流动也越困难。
欲量测黏度,可选择使用毛细管流变仪(CAPILLARYVISCOMETER)、旋转型流变仪(ROTATIONALVISCOMETER)来进行量测,量测范围参照图
(二)。
图
(一)剪切黏度对剪切率作图
图
(一),为毛细管流变仪所量测剪切黏度对剪切率作图。
由曲线观察可知黏度(Y轴,viscosity)随着剪切率(X轴,shearrate)增加而变小;同时也可看出黏度也随着温度的增加(270℃→290℃)而下降。
但由曲线的观察却可知道此塑料对温度较为敏感,温度由290℃→270℃其黏度(每条曲线相隔10℃,三条的曲线已有显著偏离)改变大。
图
(二)不同的流变仪黏度量测范围
二、热物性质
塑料的热物性质可区分为:
1.容积性质(Volumetricproperties):
比容(Specificvolume)、密度(Density)及PVT关系
2.热卡性质(Calorimetricproperties):
比热(Specificheat)、热传导系数(Thermalconductivity)、熔化热 (Heatoffusion)、结晶热(Heatofcrystallization)
3.转移温度(Transitiontemperature):
玻璃转移温度(Glasstransitiontemperature)、熔点(meltingpoint)
当聚合物在玻璃转移温度(Tg)时,会由较高温时所呈现的橡胶态,转至低温呈现出似玻璃既硬又易脆的性质。
结晶性(Crystalline)聚合物,由于具备晶格结构,即其高分子链排列有固定样式(结晶过程中高分子链排入结晶格子中),在发生相变化时,必须突破结构的能量障壁,才能使晶格结构崩溃,因此结晶性塑料具有明显的相转移温度及潜热值。
一般来说,官能基小、结构简单的分子,较易形成结晶性聚合物。
而实际上没有完全结晶的聚合物存在,微观上必有分子排列不均的非结晶区域,所以玻璃转移点是聚合物在使用上相当重要的一个指标,事实上聚合物会呈现塑料态或橡胶态全视Tg与当时使用时的温度而定。
Tuse>Tg→橡胶态如:
室温(25℃)>橡胶(Tg=-67℃)∴轮胎在常温下呈现弹性。
Tuse 室温(25℃)<聚笨乙烯(Tg=105℃)∴原子笔外壳呈现刚性。 可使用热差扫描热卡计(DifferentialScanningCalorimeter,DSC)来测试聚合物的热性质。 其基本原理为样品与参考物维持相同的温度及升温速率,由于样本和参考物所吸收的能量会有差异,所以当感热器感应到有温度差时,加热器会对较冷者加热到二者温度相等,此时仪器会记录补偿样品吸热或放热反应所损失或增加之热量(即样品产生吸热反应时,加热器提供热量于样品;样品产生放热反应时,加热器提供热量于参考物,使二者的温度差为零),并于DSC的图形上表达出来,再藉由热力学的推导应用来分析聚合物的Tg、Tm、Cp(HeatCapacity,热容量,将单位塑料温度提高一度所须的热量)、熔化热(HeatofFusion,单位塑料由固态熔化至液态所需的热量)、结晶热(HeatofCrystallization,结晶性塑料在结晶过程中所释放的热量)等相关的热物性质。 图(三)比热对温度作图 图(三),为DSC所量测再经由方程式运算所得比热对温度的作图。 由曲线观察可知此塑料熔点(Tm)约在245℃附近。 比容与密度互为倒数关系,塑料的比容会随着相的状态、温度、压力而有所不同。 图(四),依自由体积理论来看,塑料在低温时,分子链彼此聚集较为紧密,其自由体积(Vfree)较小,即比容较小;塑料在高温时,提供分子链足够的能量活动,其自由体积(Vfree)较大,即比容较大。 温度高低不同,影响比容的差异,会使塑料在成型后产生收缩。 图(四)低温及高温时自由体积示意图 由于结晶性塑料,分子链排列较为致密整齐,在低温时链节只有在平衡位置上有小范围的振动,必须温度上升提供足够的能量破坏结晶排列,才会有移动、转动、滑动的现象产生。 尤其在玻璃转移点以上时,分子运动更加自由,比容会明显上升,可在比容对温度的作图上(固定压力值)看见明显的转折点。 相对于非晶质(amorphous)塑料则不会有如此明显的转折。 图(五)比容对温度作图 图(五),为PVT-100(压力-体积-温度量测仪)所量测比容对温度作图,由曲线观察在熔点245℃附近,有明显的二次转折的现象,可得知本塑料为结晶性塑料。 随着温度的冷却(300℃→40℃),比容会降低;压力的增加(0Mpa→120MPa),比容也会降低,由其比容在熔点附近会有相当显著的改变。 PET基本规格性质 性质 O-PET PC PMMA COC 物理性质 比重(g/cm3) 1.27 1.19 1.19 1.08 吸水率(%) 0.4 0.4 2 0.4 成形收缩率(%) 0.68 0.62 0.5~0.7 0.6~0.8 机械性质 抗拉强度(kgf/cm2) 670 450 730 750 抗拉伸长率(%) 15 3~24 5 16 冲击强度(kg.c,/cm2) 4.4 6 1 2 Rockwell硬度 66 43 95 126 热物性质 热变形温度(℃)(18.5kgf/cm2) 114 130 90 164 玻璃转移点温度(℃) 125 150 93 171 光学性质 折射率 1.62 1.58 1.49 1.51 透光率(%) 90 89 93 91 复屈折(nm) <20 60 <20 <20 (本表节录自参考文献15) 表 (一) 聚对苯二甲二乙酯(PET,Polyethyleneterephthalate),本身具有良好的透明性及光泽度,且符合容器安全性标准,广泛应用于日常生活中常见的透明容器,并可回收处理再应用。 由于塑料原料本身为石油的副产物,节约能源已是当前刻不容缓的课题,有效率的执行环保回收工作是人人都应尽的义务。 而塑料的回收在现阶段发展已有一定成果,尤其是PET的回收(即常见的保特瓶原料),在各个连锁便利商店皆设置有回收点,且可抵换”回收奬励金0.5元”,更加强民众回收的意愿,可算是现阶段相当具有成效的废塑料回收类。 回收后的PET经过处理,可用来制造于非食品卫生的产品,如地毯、玩具、鞋子、衣物等等。 PET经过延伸加工制程,可大大的提高其强度及结晶度,如用于纺织工业的聚酯纤维、胶卷和录像带中的薄膜、或经由吹气成型而达延伸作用的包装瓶类等等。 由于结晶度的提升在容器应用上可有效的提高阻气性,防止气体的渗入或逸散(渗入会使内装的食品腐坏;而像可乐类的碳酸饮料则不希望其内的二氧化碳逸散)。 新的制程方法有以共射出成型的方式生产具有多层材质的瓶子,将具有阻气作用的的材质与PET一同成型成多层的瓶子(PET/阻气材质/PET/阻气材质/PET),更可有效的延长食品保存期限。 在光学的应用上,具有高透光率、高折射率、低复屈折的O-PET(参考文献15)亦被开发出来,由于其对于DVD的读取光源(蓝光400nm)有良好的透光效果,使其应用于新一代的光盘基材也正在积极的研发中。 表 (一)为各种具有透明性质塑料的特性,虽然O-PET在表上所列出的光学性质不是极端具有优势,但在价格的考虑上,由于O-PET是以PET为基材生产,故在成本的考虑上的确是极具竞争力的。 PET现今的发展不仅只限于传统的用途,和他种塑料混合而提高其使用上的附加价值也是逐步的被研究开发,但不限于在功能上的加强,也同步考虑其能够回收再利用,相信对于能源的节约、环境的改善,有绝对的帮助和必要。 参考文献 1.伊保内贒着,洪荣哲译,”实用塑料学”,全华科技,1993。 2.吴俊煌着,”塑料射出成形模具设计”,复文书局,1995。 3.张荣语编,”射出成型模具设计-模具设计”,高立图书公司,1995。 4.李育德、颜文义、庄祖煌编着,”聚合物物性”,高立图书公司,1988。 5.刘士荣,”塑料信息-塑料流变特性与应用”,财团法人塑料工业技术发展中心,1998。 6.罗学文,”科仪新知-细管流变计”,行政院国家科学委员会精密仪器发展中心,1985。 7.”Moldex专业塑料模流分析软件-技术手册II”,科盛科技股份有限公司,1996。 8.陈崇宪,”DSC原理与聚合物上应用”,1995。 9.陈世安,”直接吹瓶用变性PET”,高分子工业,1996。 10.林志清,”PET射出中空成型加工”,化工技术,1997。 11.欧昆翔,”PET宝特瓶的成型法”,高分子工业,1997。 12.乔明泰,”PET宝特瓶的成型与发展”,高分子工业,1998。 13.高信敬,”高粘度PET新制程技术”,化工信息,1998。 14.高信敬,”PET/TPEE弹性纤维介绍”,化工信息,1999。 15.高信敬,”高粘度PET市场应用之展开”,化工信息,1999。 16.梁文忠,”方兴未艾的PET发泡”,化工信息,1999。 17.吴仁杰,”奈米聚酯复合材料发展现况”,化工信息,1999。 18.”最新工程塑料应用例写真集-PET”,塑料世界,1999。 19.万本儒,”近年来合成PET之锑系触媒效应改进简介”,塑料信息,2001。 20.林志清,”容器”,塑料信息,2001。 21.郑武顺、朱孝硕,”PET废塑料分解回收资源化,塑料信息,2001。
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