聚酯，由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称。主要指聚对苯二甲酸乙二酯(PET),习惯上也包括聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯(见彩图)等线型热塑性树脂。是一类性能优异、用途广泛的工程塑料。也可制成聚酯纤维和聚酯薄膜。
聚酯-基本简介
聚酯Polyethyleneterephthalate(PET)属于高分子化合物。是由对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)经过缩聚产生聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其中的部分PET再通过水下切粒而最终生成。纤维级聚酯切片用于制造涤纶短纤维和涤纶长丝，是供给涤纶纤维企业加工纤维及相关产品的原料，涤纶作为化纤中产量最大的品种，占据着化纤行业近80%的市场份额，因此聚酯系列的市场变化和发展趋势是化纤行业关注的重点。
同时聚酯还有瓶类、薄膜等用途，广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域，其中包装是聚酯最大的非纤应用市场，同时也是PET增长最快的领域。可以说聚酯切片是连接石化产品和多个行业产品的一个重要中间产品。
随着中国经济的迅速发展，国内对聚酯切片的表观消费量迅速增长。我国的聚酯产能迅速发展。2004年世界石油价格的波动引发国际原料市场行情的变化，而我国聚酯原料产业的发展严重滞后于下游产业，国内聚酯原料市场进口的依存度很高，受此影响2004年聚酯系列行情完全被聚酯原料的走势主导，在成本推动下呈现持续攀涨态势。在全年上涨的同时，石化行业下游价格传导趋弱的特征使聚酯行业的效益大幅下滑，涤纶纤维更是临近亏损边缘，聚酯产业进入行业洗牌的低迷期。在此市场状况下，生产企业尤其需要产业的宏观、微观分析，需要对国际国内的生产、销售、市场竞争、市场格局、国际贸易等方面进行研究调查，以制定相应的战略和发展计划。
聚酯-主要品种
有PET、PBT和聚芳酯，其特性和工业生产情况不同。
聚对苯二甲酸乙二酯玻璃化温度69℃,软化范围230～240℃,熔点255～260℃，具有良好的成纤性、力学性能、耐磨性、抗蠕变性、低吸水性以及电绝缘性能。PET首先由英国J.R.温菲尔德、J.T.迪克森于1941年采用对苯二甲酸二甲酯与乙二醇缩聚制得。由于它有良好的成纤性能，英国卜内门化学工业公司于1948年进行了工业化的试验研究，用作聚酯纤维。同年由美国杜邦公司制得PET薄膜。50年代，实现工业化生产的国家逐渐增多。1966年，荷兰阿克苏公司研究了共聚方法改性的PET,并使其成型加工有了较大发展。随后日本帝人公司开发了玻璃纤维增强的聚酯，可用作工程塑料。1976年杜邦公司开始用其生产饮料瓶，随后用量迅速增加。
聚对苯二甲酸丁二酯具有优良的综合性能，玻璃化温度36～49℃,熔点220～225℃。与PET相比，PBT低温结晶速度快、成型性能好。在力学性能和耐热性方面，虽不如聚甲醛和聚酰胺，但用玻璃纤维增强后,其力学性能和耐热性能显著提高,抗拉强度135MPa，热变形温度高达210℃(负荷186MPa),超过玻璃纤维增强的尼龙-6;其吸水性在工程塑料中最小。制品尺寸稳定性好，且容易制成耐燃型品种，价格也较低。缺点是制品易翘曲,成型收缩不均匀。PBT最早由美国塞拉尼斯公司于1967年开始研制，1970年实现工业化生产。此后十几年间发展速度很快,平均年增长率为25%～30%，1982年世界上已有近10个国家在20多家公司生产，其中产量较大的公司有美国的塞拉尼斯公司、通用电气公司和伊斯曼-柯达公司及联邦德国的巴斯夫公司等。1984年，世界产量为120kt,已跃居为五大主要工程塑料之一。
聚芳酯一类高性能的工程塑料，主要有聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯和U-聚合物三种。此外，1984年美国首次实现了第一种液晶自增强塑料聚芳酯的工业化生产，年生产能力10kt。
①聚对苯二甲酸二烯丙酯具有优良的电性能和尺寸稳定性。开发于1946年，目前美国有三家公司、日本有两家公司生产。
②聚对羟基苯甲酸酯具有很高的耐热性，可以在315℃长期使用，还具有高热导性,良好的耐磨性和耐辐射性，但加工困难，耐冲击性差，可通过共聚改性。该产品由美国金刚砂公司于1970年开发。
③U-聚合物由对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯与双酚A、酚酞或对苯二酚合成的聚芳酯。其耐热性良好，可在130℃长期使用,而且透明、耐燃、力学性能良好,耐冲击性能按近聚碳酸酯，能用一般热塑性塑料的成型加工方法进行加工。U-聚合物由日本尤尼奇卡公司于1973年开始生产。
聚酯-生产方法
工业上生产PET和PBT的方法有以下三种：
酯交换缩聚法1963年以前工业上全用此法生产PET,现在仍为世界各国大量应用。该法主要包括两步:首先是对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇或1，4-丁二醇在催化剂存在下进行酯交换反应。生成对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)或双羟丁酯，常用的催化剂为锌、钴、锰的醋酸盐，或它们与三氧化二锑的混合物,其用量为DMT质量的0.01%～0.05%。反应过程中不断排出副产物甲醇。第二步为生成的BHET或双羟丁酯，在前缩聚釜及后缩聚釜中进行缩聚反应，前缩聚釜中的反应温度为270℃，后缩聚釜中反应温度为270～280℃，加入少量稳定剂以提高熔体的热稳定性。缩聚反应在高真空(余压不大于266Pa)及强烈搅拌下进行，才能获得高分子量的聚酯。纤维用的PET分子量应不低于20000，薄膜用的PET分子量约为25000，一般塑料用的PET分子量约为20000～30000。
直接酯化缩聚法该法用高纯度对苯二甲酸(TPA)与乙二醇或1,4-丁二醇直接酯化生成对苯二甲酸双羟乙酯或丁酯,然后进行缩聚反应。该法的关键是解决TPA与乙二醇或1,4-丁二醇的均匀混合，提高反应速度和制止醚化反应。与酯交换缩聚法相比,该法可省掉DMT的制造、精制和甲醇回收等步骤，更易制得分子量大、热稳定性好的聚合物，可用于生产轮胎帘子线等较高质量的制品。但该法对原料TPA的纯度要求较高，TPA提纯精制费用大。
环氧乙烷法该法直接用环氧乙烷与TPA反应生成对苯二甲酸双羟乙酯，再进行缩聚反应。其优点是可省掉环氧乙烷合成乙二醇的生产工序，设备利用率高，辅助设备少，产品也易于精制。缺点是环氧乙烷与TPA的加成反应需在2～3MPa压力下进行，对设备要求苛刻,因而影响该法的广泛使用。
聚酯-应用领域
PET可加工成纤维、薄膜和塑料制品。聚酯纤维是合成纤维的重要品种，主要用于穿着。薄膜一般厚度在4～400μm之间，其强度高，尺寸稳定性好，且具有良好的耐化学和介电性能，用作支持体，广泛用于制作各种磁带和磁卡。目前,90%的磁带基材是用PET薄膜做的，其中80%作计算机磁带。这种薄膜还用于感光材料的生产，作为照相胶卷和X光胶卷的片基，还用作电机、变压器和其他电子电器的绝缘材料，以及各种包装材料。
由于PET熔体冷却时结晶速度很快,成型加工比较困难,模具温度必须保持在140℃以上，才能获得性能良好的产品，否则制品脆性大。因此，在很长时间内人们并未将PET作为热塑性工程塑料使用。随着科学技术的发展，通过采用新的缩聚催化体系或共缩聚工艺，用玻璃纤维增强，或控制结晶结构和制取高分子量聚酯等方法，上述成型加工的困难已被克服。PET已越来越多地用于制造饮料瓶和玻璃纤维增强塑料。聚酯瓶的优点是质量轻(只有玻璃瓶重量的1/9～1/15)，机械强度大,不易破碎，携带和使用方便，且透明度好，表面富有光泽，无毒，气密性好，有良好的保鲜性，生产聚酯瓶的能量消耗少，废旧瓶可再生使用。还用于制作食品用油、调味品、甜食品、药品、化妆品以及含酒精饮料的包装瓶子。不仅生产透明瓶，也生产有色瓶，而且正在发展聚酯和其他树脂的复合瓶。玻璃纤维增强的PET塑料也有重大发展，1984年杜邦公司开发了一种超韧性玻璃纤维增强PET，它具有优异的刚性、冲击韧性和耐热性,熔体流动性好，易加工成形状复杂的制品、模塑周期短，着色性好，模温在80℃以上即可制得表面光泽好的制品。主要用于汽车的壳体、保险杠、方向盘、要求耐冲击的体育器材、电器制品、浴缸、防弹护甲、船身和优异的建筑材料。
PBT在开发初期主要用于汽车制造中代替金属部件，后由于阻燃型玻璃纤维增强PBT等品种的问世,大量用于制作电器制品，如电视机用变压器部件等。聚芳酯主要用于电器和机械零部件。[1]
聚酯-产品构成
在产品品种方面，中国聚酯生产仍以纤用聚酯为主，占总年产能力的88%;国内非纤用聚酯切片年产能力约100万吨，其中聚酯瓶片发展特别迅速，仅2002年就新增50多万吨年产能力。但由于国内市场容量有限，因此聚酯瓶片装置开工率不足50%。
在产品构成方面，我国聚酯包装用树脂生产能力居世界第2位，仅次于美国;聚酯薄膜的生产能力从1990年的世界第12位，一举跃升至目前的第5位，前4位国家分别为美国、日本、韩国和印度。预计到2005年，我国聚酯薄膜的生产能力将超过印度，达到15万吨，上升至世界第4位。2003年5月，仪征化纤公司在国内首家成功开发出聚酯薄膜专用料-膜级切片，并在仪化涤纶二厂大装置上实现工业化生产。此产品的开发成功，为正在建设的仪化450吨/天聚酯专用料项目提供了技术支撑。 |
