PET聚酯的改性与应用

PET聚酯的改性与应用
作者：时运生指导老师：徐衡
（安庆师范学院化学化工学院安庆246011）
摘要:聚酯是重要的聚合物且它的品种众多，其中PET聚酯是应用最多和需求最广的一类。

由于PET聚酯具备良好的耐热性、耐摩擦性、耐化学腐蚀性、电绝缘性、力学强度强等优点才导致PET聚酯很热门，但是它也有在使用方面的缺陷。

本文简述了PET聚酯在工业等方面的应用和其中的不足；中心主要从PET的共混、无机纳米复合及添加成核剂这三个方面来论述PET改性的研究现状及其应用；并对其进行了展望。

关键词：PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)；改性；共混；成核剂；应用
1引言
PET具体名称为聚对苯二甲酸乙二醇酯，它是由聚对苯二甲酸乙二醇发生酯化反应所得到的。

PET的颜色一般为乳白色或浅黄色，且是高度结晶的聚合物，外表滑润且富有光泽。

在一定的温度范围内具备良好的物理机械性能，长期使用温度可达到一百二十摄氏度。

该材料抗蠕变性、耐疲劳性、耐摩性、尺寸稳定性非常好，而且价格便宜，应用非常广泛，可作为基体材料如瓶子、纤维、片材、薄膜和工程塑料[1-3]。

2 PET聚酯的改性及应用
目前，PET已经在合成中成为不可代替的材料之一了且它的应用非常广泛，大多数被应用于涤纶纤维、切片、容器等领域。

PET 价格便宜，具备良好的耐磨擦性、耐热性、化学腐蚀性、电绝缘性和力学强度强等特点，然而PET在其他方面具有一定的弊端，所以，PET改性的研究是该领域的热点。

当前，PET 改性的研究重点集中在通过共混来增强提高冲击强度，以及在添加结晶成核剂加快其结晶速度等方面。

2.1PET共混改性及应用
以一定的比例将包含PET在内两种或者两种以上的聚合物进行混合，在特定的温度和压强等因素下，所得到具备新的性能的共混物或合金称为PET共混改性。

这类共混物制出来的重点环节是聚合物彼此间的相容的特性[3]。

2.1.1PET（40）/PHB（60）对PET的改性及应用
用热致性液晶高分子和塑料进行共混，借助液晶高分子在加工工艺过程中形成取向的原纤的在位复合作用，获得相当于用纤维材料增强塑料的效果——自增强。

PET(40)/PHB(60)是热致性液晶材料聚酯，考虑到它和PET均是聚酯，具有相似的结构，具有良好的相互影响，因此选择它来共混改性PET。

杨始堃[4]等研究结果表明PET中PET/PHB只能溶解很少，即只有部分的互溶，其量约为3%，互溶的结果对PET起到增塑的作用。

当加入量超过百分之三时，多出的PET/PHB将相分离而呈分散相。

PET/PHB与PET之间有一定的相互作用(相溶)，并将通PET/PHB相的结晶、液晶行为而影响PET的结晶行为和状态，从而表现为对共混系性能的总体改变。

这种改性材料可用于增塑塑料的生产。

2.1.2TiO2/ZnO超细粉体对PET的改性及应用
徐德增[5]等对于对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的改性添加了改性的二氧化钛与氧化锌进行共混改性，探究了改性纤维的力学性质与PET的流变性质。

研究表明：改性的PET混合物对温度的感应增强，并且它的流变性也进一步得到提升；当超细粉体质量分数为百分之五时，改性的PET混合物粘流活化能可达82.
5 千焦每摩尔，随着超细复合粉体加入量增多，改性PET纤维断裂强度降低，即复合粉体的添入使的PET纤维的力学性能降低。

这种改性材料可用以生产改性的PET纤维、塑料等。

2.1.3PET / PP添加EPDM-g-GMA熔融合金对PET的改性及应用
PP 与PET共混，所得到的产物具备二者之长，使材料性能获得改进。

譬如PET能够使PP的耐热性得到提升，而PP能够使PET对水分的敏感性得到降低。

但是PET 与PP是不相容的，在无相容剂的作用的条件下共混，两者的结合十分弱，力学性能也很差[6]。

许军[7]等经过在PP与PET体系中加入EPDM-g-GMA合金后，使其分散效果得到提高，且其中分散相中的平均粒径减小，粒径的分布变窄，两相的相容性得到提升。

即通过添加EPDM-g-GMA合金的PET与PP共混物，橡胶增韧与反应增容的协同效应使韧性提高，从而使材料韧性和刚性得到改善。

这种改性材料可用以生产合成纤维、增韧橡胶等。

2.1.4PET/CGP共混改性及应用
改性聚酯能够由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）与CGP按照不同比例共混制出得到，其制出的材料在热学性能和流变性能都有一定程度的改进。

向奇志[8]等研究表明，PET与CGP共混体系随CGP含量的加多，会导致普通PET的热稳定性比所制备的产物要高；PET/CGP熔体属于非牛顿流体,其熔体的表观粘度随着加入组分的增多而下降；由于PET与CGP共混纤维随CGP含量的增多,导致了其初始模量和强度降低，断裂伸长率增加。

这种改性材料可用以生产具有良好的热性能和流变性能的切片等。

2.1.5PET/PBT合金的熔融共混及应用
PET和PBT都是在工业生产上有着非常重要作用的聚酯，两者都具备耐侵蚀、耐高温、耐潮湿、良好的弹性和电绝缘性能良好等特征。

然而两者在成型性能上有着非常大的不同：PET是一种熔体粘度低、结晶速率慢、成型困难的聚酯；而PBT是一种具有着非常快的结晶速率和良好的成型性的聚酯。

陈静[9]等研究表明两者的共混物不光是归纳总结了各自的优良性质，而且能够在一定范围内使生产成本降低等益处。

从而，该类改性材料在电器、大型设备等方面应用最多。

2.2PET的化学改性及应用
在一种组分中添入另一种或几种组分发生缩聚、共聚等化学反应称为化学改性，这种改性方法来形成一种新的聚合物合金。

PET的化学改性不仅为改良高聚物的熔融点、玻璃化温度和形态创造出了一个方便的渠道，而且也为PET结晶行为、形态结态及加工性能等问题的解决提供了新的方法。

2.2.1化学电镀对PET的改性及应用
李莉莉[10]等选用3-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTS)对PET材料表层进行化学镀银,并进行巯基改性。

研究结果表明对PET材料表层进行巯基改性，即巯基改性硅烷的一端经过缩聚反应(和聚酯材料表面的-OH发生反应)构成接枝，另外一端通过巯基和银的协同效应促使其安稳的吸附Ag，并且使其成为催化活性的中心，可使银镀层的顺利完成，因而使PET纤维的耐摩性得到了提高。

该类材料可用以生产具备屏蔽作用的医疗设备、涤纶纤维等。

PET性能优越，应用广泛，深入的研究，但是在铜与PET结合方面的探究还不够。

潘湛昌[11]等人研究表明，PET材料的化学镀铜中添入高聚物如聚乙二
醇有十分有效的作用，可以使氢脆问题得到降低，并且使镀铜的速度降低，从而使镀的铜层紧凑，对于镀层的性能更有帮助。

这种改性材料可用以生产挠性电路板。

2.2.2氨基酸对PET的改性及应用
将ε-聚赖氨酸接枝在PET表面，可以用来制备一种新型的抗菌材料（L-PET）。

郝丽梅[12]等研究结果表明，该织物的表面改性是通过在PET表面羧基的化学修饰，耦合剂接枝和ε-聚赖氨酸被固定，从而使ε-聚赖氨酸成功地接枝在PET的表面上。

而且从此次试验结果表明，L-PET该类材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等具备良好的抗菌活性，因此L-PET材料可以稳定贮存至少两年。

这种改性材料可用以生产新型的抗菌材料（L-PET）。

聚对苯二甲酸乙二醇酯( PET )由于在力学性能和生物相容性方面都比较突出，所以在血液接触性医用设备经常使用如心脏阀门、心脏瓣膜和人造血管等。

但是因为该类材料也有其不足之处其血液相容性很低，容易在材料表面诱发血，因此PET薄膜的血液相容性是研究的又一重点。

目前，许多种化学物质例如聚乙二醇、含巯基化合物等被接枝到PET薄膜表面，因此PET薄膜的血液相容性有了不小的改进，但是目前仍然没有得到一类完全的抗血栓表面膜。

刘芸[13]等人的研究表明通过精氨酸表面的固定化可以有效的提高PET薄膜的血液相容性。

这种改性材料可用以生产医疗设备等。

2.3纳米无机物复合改性PET及应用
粒径在一纳米到一百纳米的原子团簇或微粒称为纳米粒子。

纳米粒子通过与普通粒子比较，得出了纳米粒子具备特殊的光学、电学、磁学等特性，重点表现在量子尺寸效应、表面效应、界面效应等。

有专家觉得，纳米粒子将是当前最有发展前景的材料之一，国内外有许多的科研试验表明，在有机聚合物中添加纳米粒子，使得该类物质的工程化与功能化产生了极大的功用。

2.3.1原位聚合复合无机物/PET的改性及应用
柯扬船[14]选用复合制备无机超细粒子原位聚合(二氧化硅，二氧化钛，蒙脱土)/PET复合材料，最初探究了不同的无机粒子对PET结晶速率的影响。

研究表明：蒙脱与PET 复合材料的结晶速率在当中是最快的；纳米二氧化硅与PET复
合材料结晶速率次之，其结晶动力学过程类似于纳米二氧化硅与PET复合材料。

其次，比较了蒙脱土不同加入方式对材料性能的影响。

实验结果表明：干粉添入法得到的NPET的结晶速率(t1/2)比凝胶法慢，良好的机械性能，特别是缺口冲击强度超过凝胶添入法，但两种添入法的热形温度相似。

扫描电子显微镜分析表明复合材料表现出韧性断裂；透射电镜分析表明百分之三到百分之四的团聚颗粒，不同程度地与基体产生相分离。

最后，用研制的纳米前驱物粉体(NPP)制备PET 复合材料，解决了超微颗粒均匀分散问题。

并在玻璃纤维加强改性条件下，对比了干粉添入法与凝胶添入法对NPP-PET复合材料性能的影响，实验表明：这两种添入法都使加工模具温度降到60摄氏度上下，玻璃纤维添加量达到百分之三十(质量)，一种新型高性能无机纳米与聚酯复合材料形成。

这种改性方法可用以制造新型高性能无机纳米与PET聚酯复合材料。

2.3.2TPU/纳米SiO2改性PET及应用
崔建明[15]等人研究表明PET的韧性随着TPU的添加而增强，但是PET的强度及刚性会随着下降，而且添加TPU的质量占总质量的百分之三十时候，对PET 的改性较适合；且质量占总质量百分之一的成核剂二氧化硅对PET成核是有帮助的，因此材料的强度也得到了提高，但是对材料的断裂伸长率作用甚微；用硅烷偶联剂KH-560较氨基硅烷偶联剂A-1100的改性效果较差。

这种改性方法可用以生产电子电器、汽车配件和机械设备中的外壳与零件。

2.3.3炭黑纳米改性PET及应用
周麒麟[16]等人研究表明PET薄膜与炭黑在高剪切的作用下能够发生接枝反应，并且纳米炭黑与炭黑在PET 中都有优良的特性，但是纳米炭黑有更好的分散性及更小的分散粒径；纳米炭黑对PET 有更好的成核效应，且随着纳米炭黑含量增加，PET结晶温度也进一步得到提高，结晶度也随之增大；纳米炭黑对紫外线的屏蔽能力不仅明显好于炭黑，而且其对PET薄膜的雾度影响较小，更适合于制备透明的复合材料薄膜。

这种改性方法可应用于生产透明的复合材料薄膜。

2.3.4无机纳米复合阻燃聚酯纤维对PET的改性及应用
杨卫忠[17]等研究表明可以通过用无机纳米复合阻燃聚酯纤维对PET聚酯改
性，使得纤维获得了永久的阻燃功能，同时也通过该方法合成出了PET聚酯切片并且使它具有了阻燃功能。

该实验研究了对无机纳米复合阻燃聚酯纤维生产适用的“熔化温度、低温高速纺丝、中速喷头拉伸、高倍后牵伸、高温热定形及高压油”生产过程，这个生产过程简单实用，技术也达到一定的水平且适用，它的质量也适用于后加工的要求。

2.3.5弹性体与无机纳米粒子对PET的改性及应用
张小燕[18]等人研究表明弹性体/无机纳米粒子对PET不仅具有增韧效果，并且增强了界面结合强度和力学性能。

从而可应用于生产建筑、交通运输等行业，使得应用更为广泛。

2.3.6具有抗菌能力的纳米级材料对PET的改性及应用
魏丽桥[19]等人的研究表明：因为要使具有抗菌能力的纳米微粒在PET聚酯中分布均匀，所以选用了表面改性的方法。

这是因为具有抗菌能力的纳米级材料在PET聚酯中它的分散性能、相互相容的性能仍然保持有优良的特性，通过复合得到的具有抗菌能力的纳米材料不仅其抗菌率可以达到百分之九十六以上，而且他还具有抗菌时间长的特性，例如，在具有抗菌率达到百分之九十六或以上的纤维，通过至少二十次的清洗其抗菌率仍然可保持在百分之九十三以上。

并且纤维它的力学特性如强度、伸长率等方面均有所增强，这样会使材料在复合过程中的成型阶段时间缩短，更易成型；还可以通过常规纺丝的技术来生产成型的具有抗菌性能的纳米纤维。

此类改性材料可应用于生产医疗设备等。

2.4PET添加成核剂的改性及应用
PET 在生产使用方面很普遍，特别在薄膜和纤维领域中的生产使用最为普遍，但是在工程塑料领域，生产使用方面还十分不足，重点在于PET不仅在生产的时候生产成型时间较长，而且它在结晶方面也过慢。

所以，在PET的结晶方面和缩短成型时间会是学者研究的重点，研究重心在于寻觅有用的成核剂来改善这些问题。

Xanthos [20]等研究了碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡、碳酸锌和碳酸铅作为成核剂对PET结晶的影响。

经研究表明成核剂为碳酸钠、碳酸氢钠的时候，PET结晶会有显著的效果。

在成核剂为碳酸钠或者是
碳酸氢钠的时候，在90摄氏度的条件下，PET可以使自己的成型生产周期变短，并且所生产的产品在力学性能方面会有较好的效果。

OuC.F.[21]在关于PET非等温结晶过程方面利用聚氧化苯甲酸酯-g-三苯甲基-对苯二甲酸酯共聚物(T64)该物质来进行研究。

研究发现在PET中添加其它成分如成核剂的时候，其中，PET在发生结晶的时候，它的结晶过程会与没添加其它成分的时候有显著的差异。

不仅添加其它成分会有影响，而且添加成分的含量、化学性质等等都会在PET的结晶过程中产生影响。

如在提高PET结晶速率方面，添加成分T64的质量约占总质量的百分之一到百分之五的时候会有显著的效果；并且在T64的质量约占总质量的百分之五的时候，PET结晶速率达到最好的效果。

3 结束语
因为PET 在市场上购买成本低和合成方便，且经过很多学者一代代的研究发现PET在摩擦性、力学强度等方面都比其它材料好。

所以，目前对PET的研究很普遍并且很受科学研究者的追捧。

近年来，为提升材料化学性能，跟PET 改性有关的文章报道层见叠出，提出了不少新的改性方式和思路，使得PET改性的成果得到进一步丰富。

但是，目前对于PET的研究大多数还是不能得到实际的应用，还处于在研究阶段。

所以，今后对于PET的研究应向着对PET的改性方面深入研究，在改性方面应以性能、功能等方面得到更高的应用为目标，朝着以实现产业化为目的方向前进，加强我国在特异型等方面的材料得以快速发展，能使我国材料能跟上发达国家发展的脚步。

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Modification and application of PET polyester
Author: Shi Y unsheng Supervisor:Xu Heng
（School of Chemistry and Chemical engineering, Anqing Normal University, Anqing 246011）Abstract:Polyester polymer, and it is important for a wide range of PET polyester which is the most widely used and needs of the most widely used class. Because PET polyester has excellent heat resistance, abrasion resistance, chemical resistance, electrical insulation, mechanical strength advantages that led to PET polyester is very popular, but it has a flaw in its use. This paper describes the application of PET and polyester which is less than in other aspects of the industry; focuses primarily from PET modification, adding a nucleating agent and crystallization Progress nanoparticle composite agents discussed several aspects of the promotion and modified PET its application; and its prospects
Keywords:PET(polyethylene terephthalate);modification;blending; nucleating agents; application。