《高性能非纤聚酯产品的技术与市场新进展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高性能非纤聚酯产品的技术与市场新进展（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 高性能非纤聚酯产品的技术与市场新进展 王鸣义+任明利+朱刚摘要：文章概述了全球非纤聚酯的发展和分布情况，并对全球高性能聚酯材料的附加值进行了比较。重点介绍了国内外高性能非纤聚酯材料的产品开发状况，尤其是工程塑料用聚酯的最新技术与市场发展。此外，作者还从高性能聚酯基础材料的改性、新聚酯原料石油资源的综合利用、提高聚酯材料使用性能和生物基资源的应用等几个方面探讨了高性能非纤聚酯产品的开发趋势。关键词：非纤聚酯；产品开发；高性能聚酯产品；工程塑料；生物基聚酯TQ323.4 文献标志码：ATechnology and Market Development of Global Nonfiber Pol
2、yesterAbstract： Development status-quo of global non-fiber polyester was briefly introduced in this article， as well as its competitive advantages. Latest product developments of non-fiber polyester in some technical areas especially in engineering plastics were introduced emphatically. Besides， tre
3、nds of non-fiber polyester product development were discussed in terms of modification of polyester， performance improvement， utilization of bio-based materials， etc.Key words： non-fiber polyester； product development； high-performance polyester product； engineering plastics； bio-based polyester世界聚酯
4、行业的发展概况Brief Introduction of Global Polyester Industry从20世纪70年代起，基于石油化工技术的高速发展，三大高分子合成材料（合成树脂、合成纤维、合成橡胶）开始进入工业化时代。2012年，世界合成树脂的总量超过2.5亿t，合成纤维超过5 000万t，合成橡胶超过2 000万t。其中，中国大陆聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）总量的85%用于制造纤维，15%用于制造聚酯瓶、膜和工程塑料；而日本、欧洲及北美国家和地区的PET，35%用于制造纤维，65%用于非纤产品。90年代中期开始，随着聚酯合成技术的发展和新型聚酯、改性聚酯原料的开发，PBT、CoP
5、ET、PTT、PC、PMMA、PBS以及LCP等高性能聚酯材料成为高分子合成材料的主角。在世界范围内，这些高性能聚酯材料除了部分用于纤维市场，其余广泛应用于工程塑料、板材、片材薄膜以及瓶用等领域。表 1 是2012年世界聚酯材料的产品结构情况。进入21世纪后，在高性能聚酯原料和终端高科技应用领域占据优势的西欧、北美和日本等地的大型石油化工企业，开始加快高性能聚酯材料的产品开发，并取得成效。目前，高性能聚酯生产地主要分布在北美、西欧以及亚洲东部等国家和地区，其中以美国为代表的北美洲占30%，西欧占35%，东欧占10%，亚洲占15%。2011年，世界范围（除中国大陆）高性能聚酯已经占聚酯总量的17
6、.86%，而中国大陆仅为3.94%。表 2 为2012年世界和中国大陆高性能聚酯产能和2015年的产能预估。高性能聚酯具有耐强腐蚀、低磨损、耐高温、耐辐射、阻燃、抗燃、耐高电压、高强高模、高弹性、反渗透、高效过滤、吸附、离子交换、导光、导电以及其他多种特殊功能，相对于常规PET具有较高的附加值，因而销售价格往往是普通PET的几倍之多（表 3）。其较高的价格定位源自于高技术投入（包括原料开发、专利保护、专有技术）、原料资源稀缺以及市场开发投入（包括技术服务、标准制定、多产业合作等）。采用高性能聚酯材料的应用领域本身也具备了高附加值的基本要素，以LCP为例，其最低售价就为普通PET的4.6倍，用于
7、航空和航天的聚芳酯纤维甚至是其 8 倍之多。因此，具有高附加值的高性能聚酯材料的产品开发和市场开拓，已经成为传统石油化工巨头产业结构调整的重要战略手段之一。1.4 可注塑成型的玻纤增强PET、PBT工程塑料玻纤（GF）增强PET或PBT具有与热固性树脂相匹敌的高耐热性和优良的电性能，且有优良的成型性能，即使在高温下长时间使用，其力学性能仍有超群的保持率。经玻纤增强的PET和PBT其热变形温度可从70 提高到230 （30%玻纤）以上。美国DuPont（杜邦）公司开发了汽车用名为Rynite？的PET、PBT系列材料。在用于薄壁制品时，可发挥其优良的流动特性和较小的成型公差，并可设计多腔模具来提
8、高生产效率。与锌、铝等金属相比，其良好的材料性能、加工工艺特性和较低的价格使制品具有很高的性价比，且制品较轻，因此在轿车领域具有广泛的应用前景。荷兰DSM（帝斯曼）公司开发了含部分生物基原料，且不含卤素的阻燃ArniteT、ArniteA系列PBT、PET产品。美国Ticona（泰科纳）公司研发的Celanex系列PBT和Impet系列PET具有优良的耐高温性能和优异的低温冲击强度，经得起电喷着色处理。另外PET制品具有很好的表面性能，可用于制造汽车内外装饰件，如车门、门支撑架、引擎盖等。Sabic公司将PET与PBT、PC等共混制成了Valox800 PET，它不仅具有良好的表面光泽和成型性
9、，而且能在高温下使冲击强度达到648 J/m。1.5 聚酯弹性体（Thermo Plastic Polyester Elastomer，TPEE）TPEE具有优异的耐热性能，硬度越高，耐热性越好；在110 140 连续加热10 h基本不失重，在160 和180分别加热10 h，失重分别仅为0.05%和0.1%，能适应汽车生产线上的烘漆温度（150 160 ），并且在高低温下机械性能损失小。TPEE还具有出色的耐低温性能，TPEE脆点低于-70 并且硬度越低，耐寒性越好，大部分TPEE可在-40 下长期使用。由于TPEE在高、低温时表现出的均衡性能，工作温度范围非常宽，可在-70 200 范围内
10、使用。PCT是一种耐高温、半结晶的热塑性聚酯，由PTA与1，4-环己烷二甲醇（CHDM）反应而得，其连续应用温度范围在130 150 之间，挠曲温度为243 260 ，良好的机械性能和热性能使其作为工程塑料广泛应用于电子、电气和汽车方面。PCT一般以填充共混物、共聚酯或熔融共混等 3 种基本形式存在。填充共混主要采用玻璃纤维和无机填料，并添加其他改性助剂，使其成为可在高温环境下使用的高性能材料。PCT共聚酯根据其共聚成分的不同表现出不一样的性质，采用乙二醇进行PCT醇改性所得共聚物为PCTG，该共聚酯具有高抗冲击性、极佳的透明度与高光泽性。采用间苯二甲酸或其他羧酸对PCT进行酸改性所得共聚物为
11、PCTA，该共聚酯具有良好的透明度、低温柔韧性、高撕裂强度和耐化学性，可加工挤出膜或片材用于包装领域。PETG为美国伊士曼公司开发的新型工程塑料聚酯，采用CHDM替代低于30%乙二醇与PTA反应所得的共聚酯，该共聚酯除具有耐热性和耐化学腐蚀性，还具有优越的光学性能（高透光性、高光滑和低光晕）、突出的可印刷性、高韧性、高强度、易加工定型等特性，综合性能突出，可专用于高性能收缩膜（70%）。目前，PCT、PETG的代表产品包括美国杜邦公司的Thermx？，伊士曼公司的DurastarTM、ProvistaTM、SpectarTM以及韩国SK公司的Skygreen？。2.2 PENPEN为2，6-萘
12、二甲酸与EG反应制得的聚酯。1971年，日本帝人公司试产推出了商品名为“Q”的PEN薄膜。随后Amoco公司、UOP公司、NKK公司等投入PEN的研究中，目前世界上较大的PEN生产商为美国shell（壳牌）公司、伊士曼公司和日本帝人公司。PEN利用常规的加工方法如挤出、注塑、吹塑等加工成纤维、薄膜和容器等产品时，加工温度约为300 315 ，这样不仅会导致聚合物相对分子质量降低，也给加工带来困难，因此需要对PEN进行改性，常用的改性组分为C4 C6的二元酸和C3 C10的二元醇。改性后的PEN加工性能得到大幅改善，且生产成本有所降低，同时其耐热性、热灌装性能和阻隔性能得以保持。PEN突出的强度
13、、刚性、热稳定性以及尺寸稳定性等使其在工业丝、高温场合的地毯、高温气体过滤器等方面得到广泛应用。由于其阻隔性能高，可应用于啤酒瓶、汽水瓶等食品包装领域；由于其绝缘性能优异，可用于录音和录像带的带基、F级绝缘膜、电容器膜、柔性和印刷电路等。3 新型高性能聚酯材料3.1 热致液晶-聚芳酯（LCP）聚芳酯（PAR）又称芳香族聚酯，是分子主链上带有芳香族环和酯键的热塑性特种工程塑料。它是一种无定形的、透明的聚合物，是与聚碳酸酯、聚砜相似但等级更高的工程塑料。聚芳酯由于主链结构中含有大量的芳环，因而具有优异的耐热性和良好的力学性能，在航空航天、电子电器、汽车及机械行业、医用品和日用品等行业具有广泛的应用
14、。泰科纳公司经过多年的发展，针对不同的加工要求对产品的链段进行调整或加入不同助剂，产品已经发展成从A、B、C、E到L等十几个系列，每个系列又可细分成不同的型号。其主要原料是对羟基苯甲酸（HBA）、2-羟基-6萘甲酸（HNA），在乙酸酐溶剂内进行乙酰化反应，然后在320左右进行缩聚反应，得到优良的工程塑料。通过添加各种助剂可对其进行增强或改性从而使其特性更加丰富，满足客户更广泛的要求。如加入一定量玻璃纤维可以增加其强度，加入石墨可以增强其伸长率和导电性等。3.2 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）PMMA俗称有机玻璃、亚克力，由甲基丙烯酸甲酯自由基聚合而得。PMMA是综合性能优异的透明材料，具有极好的
15、透光性和全光谱透光率，同时还具有良好的介电性和电绝缘性。PMMA的生产与其单体甲基丙烯酸甲酯（MMA）生产紧密关联。2010年全球PMMA产能约为225万t，主要生产企业包括法国道达尔公司旗下的Altuglas International（原Atohaas）、德国赢创工业公司旗下的CYRO Industry和Rohm GmbH以及日本的三菱丽阳、住友、旭化成、可乐丽，中国台湾的奇美化学等。近年来，PMMA在光纤通讯、汽车等领域的应用发展渐趋成熟，现代通信、汽车、LED照明和太阳能都是PMMA模塑料的重要市场。德国赢创公司新近开发的漫射级PMMA材料是为LED照明装置特制的。赢创的宝克力？PMM
16、A比起普通玻璃，制成的车窗可以实现40% 50%的减重，提高整车的燃油使用效率，降低CO2的排放量。现代通信领域也有力印证了宝克力？材料的无限潜力，LED背光液晶显示电视、智能手机触摸屏、MP3播放器、导航系统以及各种规格的平板显示器的导光膜几乎全部采用了宝克力？材料。3.3 聚碳酸酯（PC）聚碳酸酯（PC）是一种强韧的热塑性树脂。1958年，德国Bayer（拜耳）以中等规模在全球第一个实现了熔融酯交换法双酚A型聚碳酸酯的工业化生产。至2012年，Sabic、拜耳和Dow Chemical（陶氏化学）旗下的STYRON公司共占据了市场75%左右的份额。拜耳公司近期开发了PC的合金材料Makroblend？，是 PC和PBT共混物或PC
