一、 化学和性能
聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 醇 酯 化 学 式 为 -[OCH2-CH2OCOC6H4CO]- 英文名:
polyethylene terephthalate，简称 PET。分子式：
对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换或以对苯二甲酸与乙二
醇酯化先合成对苯二甲酸双羟乙酯，然后再进行缩聚反应制得。属结晶型饱和聚酯，平 均分子量(2-3)?104，重均与数均分子量[1][2]之比为 1.5-1．8。相对密度 1.368．熔点 225℃，流动温度 243℃[3]：，玻璃化温度 80℃[4]，马丁耐热 80 ℃[5]，热变形温度 98℃(1. 82MPa) [6]，分解温度 353℃。具有优良的机械性能．刚性高．硬度大，吸水性很小，尺 寸稳定性好。韧性好，耐冲击、耐摩擦、耐蠕变。耐化学性好，溶于甲酚、浓硫酸、硝 基苯、三氯醋酸、氯苯酚，不溶于甲醇、乙醇、丙酮、烷烃。使用温度-100～120℃。
弯曲强度
吸水性
冲击强度 洛氏硬度
伸长率
148-310MPa
0. 06％-0.129％
64.1-128J／m
M 90-95
1.8％-2.7％
纤维级 PET 的相对分子质量 15000～22000
玻璃化温度/℃ 无定形 67
晶 态 81
取向态结晶 125
熔点/℃ 264
熔体密度/g/cm-3 1.220(270℃) , 1.117(295 ℃)
熔融热/J?g-1 130～134
导热系数/W?(cm?K)-1 1.407?10-3
折光指数 2.480(2℃) , 1.574(25℃)
体积膨胀系数 1.6?l0-4(-30～60℃)
3.7?10-4(90～190℃)
体积电阻/Ω?cm-1(250℃,RH65%) 1.2?1019
1.分子结构
聚对苯二甲酸乙二酯的化学结构式如下;
PET 是具有对称性芳环结构的线型大分子,没有大的支链,因此分子线型好,易于沿着纤维拉伸方向取向而平行排
列;PET 分子链中的基团刚性较大,因此,纯净的 PET 熔点较高(约 267℃);
由于分子内 C—C 链的内旋转,故分子存在两种空间构象.无定形 PET 为顺式构象:
结晶时,即转变为反式构象:
PET 分子链的结构具有高度的立体规整性,具有紧密敛集能力与结晶倾向;
PET 相邻分子的原子间距,均是正常的范德华距离,其单元晶格属三斜晶系,大分子几乎呈平面构型;
PET 的分子链节是通过酯基( )相互连接起来的,故其许多重要性质均与酯键的存在有关.如在高温和水分存在下,PET
大分子内的酯键易于发生水解,使聚合度降低,因此纺丝时必须对切片含水量严加控制.
由于缩聚反应过程中的副反应,如热氧化裂解,热裂解和水解作用等都可以产生羧基, 还可能存在醚键 ,以致破坏 PET
结构的规整性,减弱分子间力,使熔点降低.
2.相对分子质量及其分布
(1)相对分子质量
高聚物相对分子质量的大小直接影响其加工性能和纤维质量.PET 的耐热,光,化学稳定等性质及纤维的强度均与相对
分子质量有关,如 PET 相对分子质量小于 1?104 时,就不能正常加工为高强力纤维.工业控制通常采用相对粘度和特性
粘数作为衡量相对分子质量大小的尺度.特性粘数与相对分子质量的关系:
[h]=KMa
民用成纤 PET 切片的相对粘度 hr 至少为 1.30～1.36,相当于[h]=0.55～0.65dL/g,或相当于
(重均相对分子质量)=22000～27000
(数均相对分子质量)=16000～20000
(2)相对分子质量分布
PET 相对分子质量分布对纤维结构的均匀性有很大影响.相对分子质量分布宽会使纤维加工性能变坏,拉伸断头率急
剧增加,并影响成品纤维的性能.
PET 的相对分子质量分布常采用凝胶渗透色谱法(GPC)测定,可用相对分子质量分布指数 a 来表征.
a=
式中的 a 值越小,表示相对分子质量分布越窄.有资料表明,对于高速纺丝,PET 的 a￡2.02 时,其可纺性较好.
3.流变性质
(1)熔点:纯 PET 的熔点 267℃,工业 PET 熔点略低,一般在 255—264℃之间.熔点是 PET 切片的一项重要指标.如果
切片熔点波动较大,则需对熔融纺丝温度作适当调整,但熔点对成形过程的影响不如特性粘数(相对分子质量)的影响大.
(2)熔体粘度:熔体纺丝时,聚合物熔体在一定压力下被挤出喷丝孔,成为熔体细流并冷却成形.熔体粘度是熔体流变性能
的表征,与纺丝成形密切相关.影响熔体粘度的因素是温度,压力,聚合度和切变速率等.随着温度的升高,熔体粘度依指
数函数关系降低.
二、加工过程
薄膜加工：PET 一般以晶粒形式供应。未取向薄膜挤压前，PET 必须在高温型干燥
箱中干燥。粒料在干燥后的湿含量应低于 0.003％，使降解（分子链开裂）和特性丧失
达最小限度。
薄膜挤出机的长径比（L／D）应至少为 24：1，并有足够大的马力。标准的三辊式
片材浇注机组用来生产轻触薄膜。薄膜也可直接浇注在冷辊上，不用辊轧。这两种情况，
口模应安置在尽可能靠近压延辊的地方，因为其熔体强度低。PET 挤压成型需选可能的
最低挤塑原料温度（一般约 525F） ，过高的挤塑原料温度会导致分子分解。冷辊上积垢
减少到最小限度，可保证好的薄膜平直度，为此，冷辊温度应正好低于开始产生粘附现
象时温度，通常 140～170F。
三、表面特性及改性处理
（一）表面张力与涂布
大多数塑料薄膜（如聚烯烃薄膜）属非极性聚合物，表面张力较低，一般为(2.9～
3.0)?10-2N/m。理论上，若物体的表面张力低于 3.3?10-2N/m，目前的油墨与黏合剂都
无法附着牢固，因此要对其表面进行电晕处理。其处理原理为：在处理设备上施加高频、
高压电，使其产生高频、高压放电，从而产生细小、密集的紫蓝色火花。空气电离后产 生的各种离子在强电场的作用下加速并冲击处理装置内的塑料薄膜。这些等离子粒子能 量一般在几到几十电子伏特，与塑料分子的化学键能相近，因而能诱发塑料表面分子的
化学键断裂而降解，增加表面粗糙度，提高其比表面积。放电时，还会产生大量的臭氧。
臭氧是一种强氧化剂，能使塑料分子氧化，产生羰基与过氧化物等极性较强的基团，从
而提高其表面能。
薄膜的处理程度直接影响后加工的质量，必须严加控制。若处理不足，薄膜的表面 润湿性没有明显改善，会出现油墨的附着力差、复合膜的剥离力小等现象。反之，若处 理过度，会出现薄膜表层老化、光泽变差；表面分子交联过多，热封性变差；薄膜易粘
连（特别是在夏季高温天） ，分切困难，使用时难以分开等弊病。总之，在满足后加工
要求的前提下，应尽可能地降低处理程度，以免处理过度。
薄膜处理效果会随着时间的延长而消退，薄膜处理完后，最好在 1 个月内用完，否
则其印刷或复合效果会明显下降。
2.处理效果的检测
临界表面张力法检测。将乙二醇乙醚（表面张力为 3.0?10-2 N/m）和甲酰胺（表面
张力为 5.7?10-2 N/m）混合，即可得到表面张力范围在（3.0～5.7）?10-2 N/m 之间的一
系列测试液。预先估出薄膜的表面张力值，然后在其表面涂布相同张力值的测试液，每
次的涂布面积约为 40mm?15mm，涂布要在 0.5 秒内完成。如果涂布的液膜保持在 2 秒
以上不破裂，则用表面张力值高的测试液测试；如果液膜在 2 秒内破裂成许多小液滴， 则改用表面张力值低的测试液测试；如果测试的临界表面张力小于 3.6?10-2N/m，说明
处理质量不好，需重新处理。 详见 GB/T 14216-93 塑料膜和片润湿张力试验方法） （
（二）接触角与涂布
当液体涂布在一移动之基材上时，由于惯性力的关系，在基材表面的空气会施作用 力在液体上，其作用力的大小则与基材的速度有关。此时液体与基材表面的接触角将随 基材速度的增加而增加，由于此时接触角并非固定，故称为动态接触角
(dynamiccontactangle)，当基材速度大到某个速度后（动态接触角趋近 180） 空气就会 ，
渗入涂布液膜中，此现象称为空气渗入(airentrainment)。当此现象发生即无法得到良好
涂膜，故在涂布操作时需避免发生此现象。至于动态接触角的变化则与基材速度、流体
黏度及流体表面张力有关。
耐热等级
电工产品绝缘的使用期受到多种因素(如温度、电和机械的应力、振动、有害气体、
化学物质、潮湿、灰尘和辐照等)的影响，而温度通常是对绝缘材料和绝缘结构老化起
支配作用的因素。因此已有一种实用的、被世界公认的耐热性分级方法，也就是将电气
绝缘的耐热性划分为若干耐热等级，各耐热等级及所对应的温度值如下：
四、薄膜的一些指标
（一）耐热等级 温度， ℃
Y 90
A 105 E 120
B
F
H
200 220 250
130
155 180 200 220 250
温度超过 250℃，则按间隔 25℃相应设置耐热等级
（二）拉伸强度和断裂伸长率
试样在拉断时的位移值与原长的比值。以百分比表示（%）
原长 L。,横截面积 A,在轴向拉力 N 作用下,变形后的断裂长度为 L，于是断裂伸
长△L=L-L。
应变为 e=△L/L
横截面上的正应力 d=P/A
将（1）（2）带入虎克定律得：P/A=E△L/L 、
得: △L=PL/EA
式中:E 是材料的弹性模量
断裂伸长率=△L/L。100%
拉伸强度(tensile strength)是指材料产生最大均匀塑性变形的应力
拉伸强度的计算：
st = p /( b?d)
式中，st 为拉伸强度（MPa） p 为最大负荷（N） b 为试样宽度（mm） d 为
； ； ；
试样厚度（mm） 。
（三）电气强度
击穿电压除以厚度，单位为 V/um 或 MV/m
[1]重均分子量（Weight-average Molecular Weight）：聚合物中用不同分子量的分子重量平均
的统计平均分子量。Wi：相应的分子所占的重量分数。重均分子量与门尼粘度密切相关，因此
常以门尼粘度的高低来显示出弹性体分子量的大小。
[2]数均分子量 (Number-average Molecular Weight)：聚合物中用不同分子量的分子数目平均
的统计平均分子量。Ni：相应分子所占的数量分数。常用聚合物稀溶液的冰点降低，沸点升高，
渗透压乏和端基滴定法来测定。
[3]流动温度 是非晶态高分子聚合物整条分子链开始运动的温度，是高分子聚合物成型加工的
最低温度。一般而言，高分子聚合物的流动温度越高，其成型加工性能越差。因此，流动温度
是高分子聚合物的主要加工工艺参数之一。由于同种高分子聚合物的分子量通常具有较大的分
布特性，因此高分子聚合物的流动温度一般没有唯一的数值，而是对应于一个较宽的温度区域。
[4]玻璃化温度 高聚物由高弹态转变为玻璃态的温度，指无定型聚合物（包括结晶型聚合物中
的非结晶部分）由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度，是无定型聚合物大分子链段
自由运动的最低温度，通常用 Tg 表示。没有很固定的数值，往往随着测定的方法和条件而改变。
高聚物的一种重要的工艺指标。在此温度以上，高聚物表现出弹性；在此温度以下，高聚物表
现出脆性，在用作塑料、橡胶、合成纤维等时必须加以考虑。
[5] 马丁耐热 表示塑料耐热性的一种指标。升温速度为５０℃／h，标准试样受弯曲应力５０
kg／cm２时，试样条弯曲，指示器中读数下降６mm 时所对应的温度即为马丁耐热温度。马丁
耐热度是表示塑料制品使用时可能达到的最高温度，在该温度以下塑料的物理机械性质不会发
生任何实质上的变化，而不是该塑料的长期工作温度，因长期工作温度要比马丁耐热度低。
[6]热变形温度 对高分子材料或聚合物施加一定的负荷，以一定的速度升温，当达到规定形变时所对
应的温度。是衡量聚合物或高分子材料耐热性优劣的一种量度。 |
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