若原料中不含有官能度f=3的杂质,或合成时不发生副反应而酯化,则PET大分子是具有对称性芳环结构的线型大分子。由于分子中C-C键的内旋转,PET分子中可有两种构象,即有顺式(无定形)和反式(结晶态)两种。
这种大分子长链既对称又规整,所有的苯环几乎处于在同一平面上,且沿着分子长链方向拉伸时能互相平行排列,故能紧密敛集因而易于结晶。当PET迅速冷却至室温时可得到透明的玻璃状树脂,如果慢慢冷却,则可得到结晶的不透明树脂。若将透明的树脂升温至90℃,大分子链段发生运动,可自动调整转变成不透明的结晶体。
1.3 PET的性能
PET树脂为乳白色半透明或无色透明体,折射率为1.655,相对密度1.38,透光率为90%;PET属于中等阻隔性材料,对O2的透过系数为50 cm3 ∙mm/(m2 ∙d∙MPa)—90cm3 ∙mm/(m2 ∙d∙MPa),对CO2 的透过系数为180 cm3 ∙mm/(m2 ∙d∙MPa);PET的吸水率为0.6%,吸水性较大。
(1)力学性能
PET膜的拉伸强度很高,可与铝箔媲美,是高密度聚乙烯膜(HDPE)的9倍、是聚碳酸酯(PC)和聚酰胺(PA)膜的3倍。增强PET的蠕变性小、耐疲劳极好,甚至好于增强PC和PA,耐磨性和耐摩擦性也良好。PET的力学性能受温度影响较小。
(2)热学性能
纯PET的耐热性能不高,但在增强处理后会大幅度提高,在180℃时的机械性能比酚醛树脂(PF)层压板好,是增强热塑性工程塑料中耐热比较好的品种;PET的耐热老化性好,其脆化温度为¬70℃,在¬30℃时仍会具有一定韧性;PET不易燃烧,其火焰呈黄色,有落滴。
(3)电学性能
PET虽然是极性聚合物,但电绝缘性优良,在高频下仍能很好保持。PET的耐电晕性较差,不能用于高压绝缘;其电绝缘性会受温度和湿度影响,并以湿度的影响较大。
(4)环境性能
PET结构中含有酯键,在高温和水蒸气条件下不耐水、酸及碱的作用。PET对有机溶剂如丙酮、苯、三氯乙烷、甲苯、四氯化碳和油类等等稳定,对一些氧化剂如过氧化氢、次氯酸钠及重铬酸钾等等也有较高的抵抗性。PET耐候性优良,可长期用于户外。
PET树脂的玻璃化温度高,结晶速度慢,模塑周期长,成型周期长,成型收缩率大,尺寸稳定差,结晶化的成型呈脆性,耐热性低等等。 通过成核剂以及结晶剂和玻璃纤文增强的改进,PET除了具有PBT的特性外,还有以下的特点:
(1)热变形温度和长期使用温度是热塑性通用工程塑料中最高的;
(2)因为耐热高,增强PET在250℃的焊锡浴中浸渍10s,几乎不变性也不变色,特别适合制备锡焊的电子、电器零件;
(3)弯曲强度200MPa,弹性模量达4000 MPa,耐蠕变及疲劳性也很好,表面硬度高,机械性能与热固性塑料相近;
(4)由于生产PET所用乙二醇比生产PBT所用丁二醇的价格几乎便宜一半,所以PET树脂和增强PET是工程塑料中价格最低的,具有很高的价格比。
在加工性能方面PET的熔融状态下的流变性接近于非牛顿性,因此其熔体粘度对剪切速率比对温度更敏感,加工过程中提高剪切速率比升高温度更能有效地提高PET的加工流动性。由于含有易水解的极性酯基,因此加工前PET粒料必须进行干燥。PET有较大的成型收缩率,不同方向上的收缩差别较大,玻璃纤文增强后其成型收缩率的绝对值较小。PET由于结晶温度较高,结晶速率较慢,成型时需要较高的模具温度,因此提高PET的结晶速率,使其能在低于100摄氏度的模具温度下模塑成型,成为PET工程塑料开发的关键技术[3]。
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