PEN应用领域应拓宽
聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是一种具有优良气体阻隔性、防水性、抗紫外线性、耐热性、耐化学品性、耐辐射性热塑性聚酯。因此作为一种新的功能性高分子材料而令人瞩目. PEN的特性
PEN树脂的结构与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)相似,只是它以萘环取代PET中的苯环,但几乎所有的性能都优于PET.
虽然PEN和PET都是结晶性材料,但与PET相比,PEN具有以下的特点:一是玻璃化温度高,耐热性好;二是气体阻隔性好;三是气体的吸附性低;四是耐水解性能优良;五是耐化学药品性好;六是紫外线吸收性好。
PEN的生产方法
PEN系采用镁系催化剂,在氮气保护下,由2,6-萘二甲酸二甲酯与乙二醇(NDC)缩聚而成。PEN的生产及工业化的关键是解决原料NDC的来源及成本问题。
国外于1995年实现了NDC的工业化生产。以邻二甲苯、丁二烯为原料,经环化、脱氢、异构化制得2,6-二甲基萘,再经氧化、酯化、蒸馏获得NDC。日本三菱瓦斯化学公司以2-甲基萘酰化得到2-甲基与6-异丁基萘,经氧化后获得NDC。
PEN制品的特性与用途
PEN早期市场主要是薄膜,其他有待开发的应用领域还有磁记录带、柔性印刷线路板、电容器膜、薄膜开关和可微波烘烤包装材料等。PEN的另一个重要用途是生产包装容器。它适用于包装高酸性食品、碳酸饮料、运动饮料、果汁、医药包装等。
薄膜PEN可使用与PET同样的设备,通过熔融—挤出—双向拉伸制得PEN膜,即BOPEN膜。但由于PEN的熔点、玻璃化温度及熔融粘度较高,因此在制膜条件及设备方面需要作相应调整。BOPEN膜具有优良的耐热性、气体阻隔性、耐水解性、耐放射性等特点,且易制成厚度为0.8微米的薄膜。
日本帝人公司开发的BOPEN膜的断裂强度和杨氏模量均大于BOPET膜;断裂伸长率为后者的75%,易于进行高倍率拉伸;热收缩率小,尺寸稳定性好,连续使用温度为160~180℃,加热时表面析出的低聚物少;除浓硫酸、浓硝酸和浓盐酸外,对其他化学药品稳定;它的气体阻隔性好,水蒸气、二氧化碳的透射率仅为BOPET膜的1/5~1/3;它的绝缘破坏电压与BOPET膜相同,而介质损耗因素、介电常数稍有不同,但在较宽的温度范围内变化不大。此外,它透明且有优良的耐光性,因具有芳香环结构而具有耐辐射性。
利用BOPEN膜的高强度、高刚性,可将其用于磁带底膜、蒸镀带、超小型耐热电容器、话筒喇叭振动板;利用耐热性、尺寸稳定性及不易产生低聚物等特性,可用作透明导电膜、电子部件、面状发热体以及压缩机的主机、变压器等绝缘材料;利用气体阻隔性和耐化学品性可将其用作包装材料。
包装容器PEN瓶可用延伸、注模等方式成型。成型可按PET的方式进行,但要注意其熔点、熔体粘度较高,必须事先设定。成型瓶具有PEN特性,即使未曾设定其耐热度,也具有接近100℃的耐热性。此外,与PET相比,用它来制造透明、厚壁且耐热的瓶也很容易。PEN瓶具有较高的阻隔性、耐热性和力学性能,是玻璃和聚碳酸酯的竞争对手;PEN瓶的热灌装温度可高达102℃,可用它来灌装饮料。再则,从气体的吸附性、气体阻隔性及耐水解特性来看,PEN瓶不但性能优良,还可回收使用。
目前,PEN在瓶子等容器的主要市场中,是用于生产热灌装和可回收使用的瓶(容器)。主要产品有热灌装温度要求达到100℃的饮料瓶;可加热到100℃以上的装通心粉配料容器;在129℃时不破损并能承受长时间高压的婴儿食品包装材料等。目前,欧洲及南美等地区的20多个国家已开始使用PEN瓶作清凉饮料容器。
PEN/PET共混物或共聚物
PEN/PET的共混物或共聚物都可以在现有的PET拉伸吹塑机上生产容器。共混物用现有的PET加工工艺就可生产。共聚物的生产虽然无需改造设备,但必须改善某些加工条件。无论是共混物还是共聚物,都需要进行优化预成型(修改预成型或吹塑设计),以获得理想性能的目的。
利用PEN/PET的共混物或共聚物可制造以下容器:耐热瓶由于PEN热变形温度高,PET中加入30%~40%的PEN即可制造出较为耐热的瓶。
提高气体阻隔性的瓶若要延长小型碳酸饮料瓶的有效期,需要提高自身对气体的阻隔性。PEN的气体阻隔性比PET高3~4倍,将PEN添加到PET中可改善它的气体阻隔性。
紫外线吸收瓶紫外线对于食品特别是油炸食品最具伤害力,它会分解物质成分。PEN具有吸收紫外线的性质,在PET中添加5%的PEN,可屏蔽波长在一定范围的紫外线。
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