聚萘二甲酸乙二醇酯的应用与研究进展

聚萘二甲酸乙二醇酯，简称PEN，是一种新型热塑性聚酯，分子结构与PET相似，只是用萘环代替了PET中的苯环，具有较高的耐热性、阻隔性，且易加工，综合性能优于PET，是优良的通用工程塑料，用途广泛，但成本较高，故常与PET组成共混物或共聚物，既可降低成本，又可保持PEN的特性。目前常用品种有PEN均聚物、PEN92%（摩尔分数）与PET8%（摩尔分数）的共聚物，PET92%（摩尔分数）与PEN8%（摩尔分数）的共聚物及PEN/PET共混物等。主要生产厂商有美国阿莫科化学公司、美国伊斯曼化学公司、英国壳牌公司、英国ICI公司、日本帝人公司、日本三菱瓦斯公司等。我国的四川东方绝缘材料厂、江苏仪征化纤公司等单位也做了许多研究工作。目前PEN主要用于制作薄膜、薄片、带材及中空容器，可与PC及玻璃容器媲美。

1.PEN基本性能

（1）一般性能 外观与PET相似，无色，无味，无毒，密度为1.36g/cm³，吸水率为0.3%，纵向成型收缩率为0.9%（横向成型收缩率接近零），均低于PET的，且着色性好。

（2）耐热性好 熔点高，为265～273℃，玻璃化温度为118～121℃，高于PET的40℃以上；热变形温度（1.82MPa）为100℃；连续使用温度大于155℃。

（3）尺寸稳定性好 PEN的热收缩率小于PET、PA等的，薄膜线胀系数为1.3×10^-5K^-1，且在湿热环境下尺寸变化也很小。

（4）力学性能优良 与PET相比，PEN强度高，模量大，拉伸强度大35%，弯曲模量大5%，且在高温、高湿条件下强度、模量、抗蠕变性、伸长率都变化很小，能保持良好韧性。双向拉伸PEN薄膜的力学性能更好，拉伸倍率比PET的高，但断裂伸长率、抗撕裂强度（直角）、抗冲击强度略低于PET的。

（5）阻隔性能优异 对各种小分子物质的阻隔性及气密性均优于PET，对O₂透过系数为9.6cm³·mm/（m²·d·MPa），高于PET的4倍；对CO₂透过系数为35cm³·mm/（m²·d·MPa），高于PET的5倍，对H₂O的透过系数为6.7cm³·mm/（m²·d·MPa），高于PET的3.5倍，气密性优于PE、PP、PS、PA、PC、PPS、PET、PCT等塑料，与PVDC相当，而且阻隔性不受湿度等环境影响。

（6）光性能好 PEN在波长400～800nm可见光范围内透光率>80%，为透明性塑料。同时，它又可阻隔波长小于380nm的紫外线，且耐γ射线照射，在真空和氧气中耐辐射线能力分别比PET的大10倍和4倍，光稳定性为PET的5倍，制品表面光泽度高。

（7）耐化学药品性优良 PEN耐溶剂、耐酸碱溶液的能力优于PET，虽然遇水会发生水解，但水解速度仅为PET的1/4，水解后力学性能下降仅为PET的1/3。同时，对有机物吸附性小，溶剂抽出量低，析出低聚物倾向小，在加工温度范围内释放的低级醛量少。

（8）电性能良好 PEN的介电强度、电阻率、电导率与PET的相近，且随温度变化小。薄膜可作优良的电绝缘材料，耐热等级可达F级。

2.加工性

PEN为非牛顿流体，熔体粘度对剪切速率敏感，熔体粘度高，熔点高，故成型温度高，易吸湿，加工

表9-75 PET、改性PET的力学性能

（续）

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表9-76 PET、改性PET的热性能与电性能

前原料需干燥处理。PEN可用注射、挤出、吹塑成型加工制品，但由于熔点、玻璃化温度及熔体粘度高，所以要采用加工非结晶型PET的设备改装成PEN专用设备（排气式）。此外，PEN热刚性好，可高温脱模，成型周期比PET的短。同时，由于结晶速度慢，可加工透明度好的厚壁制品。PEN及薄膜的基本性能见表9-78所示。

表9-77 PET、GFPET的主要生产厂

3.PEN的应用

PEN主要制品为薄膜、片材及中空制品，其最大用途为用作阻隔包装材料和中空容器。

PEN瓶阻气性好，耐热，强度高，可用作102℃的热灌装瓶，耐水解，吸附性小，装过饮料后容器不会留下气味，常用于灌装白酒、啤酒、可乐、番茄酱、色拉酱、汽水、牛奶、碱性洗涤剂、婴儿食品、灭菌消毒食品等，可代替玻璃瓶，且可重复使用。

PEN薄膜具有优良的耐热、隔气、耐水解、耐辐射性、高强度（BOPEN）和电绝缘性，且尺寸稳定，析出物少，成膜性优良，可制成厚度为0.8μm的极薄薄膜。常用作磁带基材、胶片、蒸镀带、光盘基材等。

在电子电气中可作F级绝缘膜、透明导电膜、耐热电容器膜、电话话筒、喇叭振动膜、微型电容器薄膜、电动机和变压器绝缘材料、软性印制电路板、集成块及平面发热体绝缘材料、宇宙用品及原子炉耐辐射膜片、耐化学药品包装材料等。

4.改性PEN

由于PEN成本高，所以开发了PEN与PET共混或共聚的PEN改性品种，其中共混物的耐热性及气体阻隔性稍逊于PET，其他性能与PEN基本性能相似；共聚物为半结晶型的PEN/PET无规共聚物，性能与PET相似，可制作高强度轻量容器。两种改性PEN都可在PET拉伸吹塑机上加工容器。容器的主要用途如下：

（1）用作耐热瓶 PET/PEN（30%～40%，质量分数）的容器可作成耐热瓶，混入10%的PEN，耐热温度即可达90℃，可作热灌装容器用。

（2）用作高气隔性瓶 气体阻隔性比PET高3～5倍，可延长小型碳酸饮料的保存期。

（3）用作耐紫外线瓶 在PET中加入5%（质量分数）的PEN，制作的容器可屏蔽波长小于365nm的紫外线，PEN可吸收波长小于383nm的紫外线。这种容器可作油炸食品的包装，能防止紫外线分解包装食品而导致的变色、变质。