几种PETG和PET的性能比较

温浩宇 高灵强 邹耀邦

(四川省宜宾普拉斯包装材料有限公司，四川 宜宾,644007)

几种PETG和PET的性能比较

温浩宇 高灵强 邹耀邦

(四川省宜宾普拉斯包装材料有限公司，四川 宜宾,644007)

通过对几种聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)原料的热性能、流变性能、气体阻隔性能、力学性能及光学性能进行比较研究发现，PETG中引入了1,4-环己二甲醇(CHDM)使得其分子链的规整性被破坏，难于发生结晶,使得其性能与PET的不同。

聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯 聚对苯二甲酸乙二醇酯 1,4-环己二甲醇 分子链规整性 结晶性能

聚酯是一类常用的高聚物，人们比较熟悉的聚酯种类主要有PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)和PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)。20世纪80年代，美国的Eastman Kodark 公司开始研发新的聚酯品种——PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯)，是由DMT(对苯二甲酸二甲酯)或PTA(对苯二甲酸)、EG(乙二醇)和CHDM(1,4-环己二甲醇)3种单体通过酯交换和共缩聚等合成的一种共聚酯。在一定量的EG与CHDM下，由于分子链中环己烷单元的引入，降低了整个分子链的规整性，使PETG结晶困难。PETG为一种无定形的透明共聚酯，它在透明性、着色性和气密性等方面克服了传统聚酯的缺陷，所以在食品包装、日用品和化妆品容器、光化学及医学领域有很好的应用前景[1]。下面对几种PETG和PET的性能进行比较。

1 试验部分

PET，牌号为WP56152,普立斯公司；3种PETG为中富广汉化工厂生产的301、韩国SK S2008、美国伊斯曼DN011(下文中用1#，2#，3#分别表示相应的PETG)。

将PETG按不同的比例加入到PET中，混合后待用，混合料的具体配比见表1。

试验方法和仪器见表2。

2 结果与分析

2.1 热性能

PETG及PET的热失重微分(DTA)分析结果见图1，1#，2#，3#及PET的玻璃化转变温度分别为76.0，81.5,81.9,73.0 ℃。

由图1可以看出，PETG和PET的DTA曲线是截然不同的。在PETG的DTA曲线中，除了在低温区(1#71.0 ℃，2#78.0 ℃)出现与基线明显的偏离[2]，直到其分解都没有明显的峰。1#，2#在低温区的基线偏离，是由于PETG的玻璃化转变造成的。由图1可以看出，3种PETG的玻璃化转变温度都要比PET的高。

图2为各混合料片材玻璃化温度随PETG添加量的变化趋势。由图2可以看出，随着PETG添加量的增加，1#，2#与PETG混合料的玻璃化温度呈先升高后下降的趋势。

2.2 流动性能

通过转子流变仪的模拟试验可以发现，PETG在模拟的塑化条件下，在较低的温度(230，240和250 ℃)时，PETG熔融。而PET在模拟的塑化条件下，要在较高的温度(260和270 ℃)下才可以熔融。在较高温度下，PET的最大扭矩和平衡扭矩也要比PETG的大。在相同的条件下，PETG的加工性能比PET好。

PET和PETG的熔体流动速率见表3。由表3可以看出，结晶性好的PET，在250 ℃时，其熔体流动速率较小；当温度升至285 ℃时，晶体熔化，黏度下降，熔体流动速率高。

2.3 气体阻隔性能

PETG及PET加工成型片材的气体阻隔性能见表4。由表4可以看出，结晶性能好、极性强的PET对非极性的氧气分子的阻隔性能最好。而3种PETG，由于它们含有不同量的CHDM，因而或多或少的打乱了其分子排列的规整性，因而导致其结晶性能下降，加上极性的下降，故使其对非极性氧气分子的阻隔性能也下降了，造成对氧气的透过率均大于PET的。而对于极性的水分子来说，极性的PET的阻隔性能就要稍弱于PETG的[3]。

将PETG加入到PET中，气体阻隔性能随PETG添加量的变化趋势见图3。

由图3可以看出：随着PETG的添加量增高，2#，3#片材的氧气透过率呈现出上升趋势，这是因为随着PETG添加量的增加，PET的分子链的规整性受到了影响，PET的结晶性能逐渐降低，致使片材的致密度也逐渐降低，与较致密纯PET片材比，氧气更易穿过；而1#在片材添加大于质量分数15%PETG时，氧气透过率下降。然而在图3中可以看到，随着各PETG的添加量的增加，片材的水气透过率的变化没有太明显的规律。从图3中难以得出PETG的加入对PET极性的影响规律。

2.4 力学性能

PETG及PET成型的片材的拉伸性能与低温落球冲击试验结果见表5。

从表5看出，PETG片材在纵向上的拉伸屈服强度略好于PET的，而横向就要弱些了(除3#外)。

由表5可以看出，各片材的拉伸强度和断裂伸长率大致呈现：沿片材的横向方向，拉伸强度与断裂伸长率都要高于纵向的，PET片材的拉伸强度与断裂伸长率都要好于PETG的(除1#外)。

由表5可以看出，PETG片材的低温落球冲击质量都要好于PET片材的(除1#外)。这主要是因为在PETG中由于引入了CHDM，破坏了PET分子链的规整性，使其比纯PET更不易结晶，结晶会使聚合物冲击强度下降。

各配方片材的屈服性能和低温冲击性能随PETG添加量的变化见表6。

由表6可以看出，当向PET中加入质量分数5%的PETG后，各混合料片材的拉伸屈服强度表现为横向拉伸屈服强度下降，纵向拉伸屈服强度上升。

对于拉伸强度和断裂伸长率，由表6可以看出，横向断裂伸长率除1#外，其余2种PETG的混合料片材随着PETG添加量的增加而增大。

由表6可以看出，在-20 ℃时当PETG的质量分数为5%时，各PETG混合料片材的落球质量都下降了，即低温冲击韧性变差。

在-30 ℃时，基本上可以看出随着PETG添加量的增加，各PETG混合片材的低温冲击韧性，大致相对于纯PET片材来说都得到了提高(除个别点外)。这能说明，在更低的试验温度下，由于PETG的加入，使得分子链间的空隙增多，这对冲击能量的吸收是有好处的，表现出的结果就是韧性的提高[3]。

2.5 光学性能

PETG及PET制成片材透光率和雾度见表7。由表7可以看出，2#，3#片材的透光率和雾度略好于PET片材的(1#PETG因其原料呈黄色，可能对透光率和雾度有影响)，这主要是由于PETG的分子链中引入了CHDM，破坏了分子链的规整性，PETG难于发生结晶，比起PET片材来，PETG片材的透光率更高，雾度更小，透明性更好。

3 结论

PETG玻璃化转变温度比PET的高；PETG片材的透明性要好于PET的；PETG的加工性能优于PET的；PETG对氧气的阻隔性能要弱于PET的，对水蒸气的阻隔率要好于PET的；而低温韧性好于PET的。

向PET中添加不同比例的PETG，使PET在力学性能、阻隔性能、光学性能上呈现不同的变化，故可以通过向PET中添加适量的PETG来调节其性能。

[1] Medellin F J , Philips P J , Lin J S,et al. Triple meltingbehavior of poly(ethylene terephthalate co 1,4cyclohexanedimethylene terephthalate) random copolyesters[J].Journal of Polymer Science (Part B):Polymer Physics,1998,36:763-781.

[2] 涂志刚. 阻透性塑料包装薄膜的发展[J]. 包装工程,2003，(6)：1-3.

[3] 魏家瑞,王金堂，左志俊,等.热塑性聚酯及其应用[M].北京:化学工业出版社, 2011：1.

Comparison of Performance about Several PETG and PET

Wen Haoyu Gao Lingqiang Zhou Yaobang

(Yibin Plastic Packaging Materials Co., Ltd. of Sichuan Province， Yibin,Sichuan, 644007)

Thermal performance, rheological property, gas barrier properties,mechanical properties and optical properties of several kinds of PETG and PET were compared and studied. It is found that the regularity of the moleculer chain of PETG is destroyed, which influences its crystallization, and the properties of PETG and PET are different because of the introduction of CHDM.

polyethylene terephthalate-1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate; polyethylene terephthalate; 1,4-cyclohexanedimethylene; molecular chain regularity; crystallization properties

2014-07-04;修改稿收到日期:2015-06-02。

温浩宇(1985—)，四川大学的硕士研究生，现为高分子材料研发员，主要从事高分子材料的改性。E-mail:haojian009@126.com。