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年产8万吨聚对苯二甲酸乙二醇酯工艺初步设计

前 言

聚对苯二甲酸乙二醇酯英文名称Polyethylene terephthalate简称PET,别名涤纶树脂或聚酯树脂，俗称涤纶。
PET用途不关键局限于纤维，而是深入拓展到各类容器、包装材料、薄膜、胶片、工程塑料等领域，现在，PET正在越来越多地替换铝、玻璃、陶瓷、纸张、木材、钢铁和其它合成材料，聚酯家庭也在连续扩大。
PET是由对苯二甲酸和乙二醇经酯化和缩聚而成高聚物，是热塑性聚酯之一，英国卜内门（ICI）企业Crothers于20世纪30年代末发觉，40年代投入工业化生产，关键用于生产涤纶纤维。1953年杜邦企业首次开发出PET纤维产品。因为它原料纯对苯二甲酸和乙二醇及合成树脂技术成熟，其发展速度使任何一个纤维全部难以比拟。

它优良综合性及很好服用性，在保持其固有特点同时，在靠近天然化如穿着舒适性、染色性、抗静电性、吸湿性及外表美观等方面更靠近于天然纤维，所以使其更具发展优势。
中国自20世纪50年代开始生产PET，现在生产能力很大。总生产能力可达5000Kt/a。中国在90年代引进了吉玛、钟纺、伊文达和杜邦工艺，使聚酯生产进入了工业腾飞时期。但现在PET树脂多用于纤维生产。PET工程塑料产品成本低，工作性优于PBT，且原料易得，可加速发展PET塑料开发和应用。
在中国，早在二十世纪九十年代前后，中国石化巴陵企业就完成了PET工程塑料试验室研制项目。然而，到现在为止，中国PET工程塑料生产并没有大规模推广开来，只有极少许生产，基础上还属于空白，所以也有着极大发展潜力。
而且多年来伴随大家生活水平提升，中国乃至全球对聚酯需求越来越大，更为中国聚酯行业发展带来巨大商机，我们应该抓住这难得机会，不停完善和提升聚酯生产技术，并研究开发新型聚酯产品，以增强中国聚酯行业竞争能力。

1 PET介绍
1.1 PET发展历史和现实状况
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是1941年英国J.R.Whenfield和J.T.Dikson采取乙二醇和对苯二甲酸直接酯化缩聚制得，最初是作为合成纤维原料而开发。
PET是饱和聚酯中最早商品化。1946年英国ICI企业首先将PET工业化，美国杜邦于1948年开始生产，关键因为纤维和薄膜类制品，直到1966年日本帝人企业开发出玻璃纤维增强制品后，才开始用于工程塑料领域。
前期对苯二甲酸精制工艺还未工业化，首先工业化是对苯二甲酚二甲酯（DMT）生产工艺，所以直到20世纪60年代中期，DMT一直是PET生产关键原料。伴随高纯度对苯二甲酸（PTA）工艺不停发展，尤其是Amoco企业在这方面做出很多工作，使得对苯二甲酸PTA开始用于PET生产而且还逐步替换了DMT成为PET生产厂家首选。采取高纯度PTA不需要回收，也不用回收甲醇，而且还有一个优点就是预聚化物酯化过程比酯交换反应快得多，酯交换反应是由DMT作原料生产PET第一步反应。
聚酯在20世纪70年代以前一直保持高速发展，其生产增加率为:1960年200%、1965年50%、1970年60%，以后增速减缓并呈周期性发展趋势，1975年增速为30%、1982年为10%、1987年为12.6%、1992年为6%、1999年为4.3%、为4.8%。
20世纪90年代，聚酯工业发展重心开始转向亚洲。前半期，世界聚酯工业发展很快速。首先，因为80年代末90年代初亚太地域经济高速增加，带动全球经济增加，所以聚酯需求也随之出现较大增加，聚酯市场出现供不应求现象，到1995年供不应求矛盾发展到顶峰。90年代后期，因为生产能力增加过快产能扩充过多和亚洲金融危机影响，除中国外世界聚酯产业出现供过于求局面。
到1999年，聚酯工业又迎来新发展阶段，关键因为瓶用和膜用、复合等非纤用聚酯用量增加，衣用涤纶需求也达成高峰。从1999～，聚酯产能年均增加率为6.6～8%。从开始，世界聚酯工业又进入新一轮快速发展期。
PET聚酯曾以二位数速率增加，效益高于大多数其它塑料树脂。前内，其占全球塑料需求份额翻了一番，达成占6%。
在聚酯产品上，非纤聚酯发展速度很快。1996年，世界聚酯包装树脂和薄膜产量分别为451.9万吨和138.2万吨，占世界聚酯总产量20.7%和6.3%，1998年则分别为699.5万吨和163.1万吨，占世界聚酯总产量24.6%和5.7%。分别达成823.6万吨和176.9万吨，年均增加率分别为17.6%和6.2%，各占世界聚酯总产量26.0%和5.59%。
中国聚酯生产起步较晚，70年代开始形成上海、天津、辽阳等生产基地，80年代国产间歇式、半连续小聚酯生产装置建设较多，据统计已经有110家以上。
　　全国93家较大聚酯生产厂总聚酯生产能力已由1997年334万吨/年增加到676万吨/年，底约达成730万吨/年。中国聚酯生产能力同比增加200万吨/年以上，一举突破1000万吨/年大关，达成1100万吨/年，占世界聚酯总生产能力1/4以上，居世界聚酯生产首位。
1.2 世界生产能力及技术分布
PET国外关键生产商有：美国杜邦企业、英国ICI企业、日本帝人企业、三菱人造丝企业、东洋纺织企业、钟渊化学企业等。
中国关键生产厂有：北京燕山石化企业、辽阳化纤企业、上海石化企业、新疆独山子石化企业、上海涤纶厂、岳阳化工厂、仪征石化企业及广州黄埔化工厂等。
世界聚酯生产能力已由1998年2842.8万吨/年、1999年3147.2万吨/年、3352.2万吨/年增加到3645.5万吨/年、3980.3万吨/年。
世界聚酯装置正向更大经济规模方向发展。单系列生产能力已由20世纪80年代100吨/天、200吨/天提升到90年代300吨/天、400吨/天、480吨/天、600吨/天。现在世界前30家聚酯生产厂家平均产能达成36万吨/年，规模最大杜邦企业已达140万吨/年。
PET树脂有很多专利生产技术，不管是酯化和缩聚过程(熔融相)还是生产较高粘度瓶用树脂固相聚全部有很多不一样工艺。其中熔融聚合方法关键技术持有企业有吉玛企业、帝人企业、Kanebo企业、Ems-Inventa企业、John Brown Deutsche企业、杜邦企业和Sunkyong企业等；固相缩聚方法关键技术持有企业有吉玛企业、Bepex企业、Hosokawa企业、卡尔菲休企业、Sinco企业、Buehler企业和Sunkyong企业等。这些企业技术特点分述以下:
（1）吉玛企业技术 采取吉玛企业技术装置单线生产能力大，最大单线设备能力为：酯化可达400t/d，缩聚达250 t/d，若再增大，可在后缩聚再增加一台釜即可，使用原料范围广，PTA、DMT和MTA均可用；装置操作弹性大，许可在50％～100％负荷下运行，甚至在35％负荷下亦可运行，采取刮板式冷凝器，有效地处理了齐聚物堵塞真空管道系统病症，运转周期大为提升；辅助化工原料少，只用Sb(AC)3和TiO2 两种，Sb(AC)3 溶解性好、配制方便、活性高；引入了柔性生产体系（FMS），在后缩聚釜以后，增加了一个添加剂系统，在此加入TiO2染色剂等，以制造高浓度母料用以配料，增加了产品灵活性；控制系统优异，采取计算机集中分散型控制，功效齐全，操作方便可靠。中国仪征、黑龙江、燕山共有五套装置采取吉玛技术。
吉玛企业在世界上以连续缩聚技术及装置优异著称，为适应瓶用和帘子线用高粘PET需要，也开发出连续固相缩聚技术和装置。采取是流化床连续工艺，该方法是将原料PET切片（特征粘度为0.62～0.65L/g）用气流输送到切片料仓，再经旋转阀加到结晶器中，结晶器内经过热氮加热PET切片，使预结晶器内温度控制在170℃，切片结晶度可达35％，氮气循环，部分送去精制。现在吉玛技术固相缩聚装置能力可达150 t/d。
（2）钟纺企业技术 钟纺企业技术和装置在世界上也属优异。她EG消耗量少，并在常压下生产，产品二酐醇含量较低（0.76％），在各企业装置中是最低；无EG精制回收设备，从而简化了工艺，设备投资下降；缩聚系统设计合理，物料呈活塞流状态，无返混现象，产品质量稳定；清洁用EG/TEG（三酐醇）在一套回收设备中回收，回收EG/TEG再用于下次设备清洗，简化了工艺步骤；充足利用压差和位差输送物料，使工艺线上用于物料输送机械泵降低，物料平衡易建立，控制操作方便，生产稳定，能耗也降低，同时生产控制优异，生产线操作、控制及管理高度自动化。现在，中国上海石化股份涤纶二厂、济南化纤总厂、枣庄化纤厂3套装置采取钟纺技术，但钟纺企业技术装置最大缺点是操作弹性小，负荷只能在70％～110％范围内调整。
（3）Inventa企业技术 瑞士Inventa企业技术实际是德国卡而菲斯企业技术，Inventa企业是承包设计企业。该企业技术和装置开发即使较晚，但发展快速，多年该企业承包PET装置数量仅次于吉玛企业。中国仪征化纤企业涤纶四厂，珠海裕华聚酸切片厂、厦门利恒涤纶等三套装置均引进该技术。
已经投产Inventa技术和装置中，单系列生产装置通常为90 t/d，最大为150 t/d，其工艺特点为：PTA输送系统采取瑞士STAG企业密相输送技术，其N2耗量少，输送能力大，管道自清理能力强；浆料配置效率高，PTA和EG配制是采取特殊设计组合型搅拌器，PTA在EG中分散充足且均匀；装置设备较优异，主反应器内部结构精巧，但这种带鼠笼式指控器反应器结构复杂，制作莫非大，维修也困难；酯化、缩聚等主工艺过程充足利用压力差和位差作为物料搅拌和输送动力，主步骤中仅设浆料泵，预聚物进料泵和熔体泵，降低能耗；处理了缩聚真空系统堵塞问题，即节能有降低污水；多功效切片生产技术（即柔性技术），可使终缩聚釜内PET熔体分流，一部分经特殊装置加添加剂，另一部分为常规熔体，即可在一条线上生产多个产品，灵活方便。
（4）DuPont企业技术 DuPont企业从事聚合技术开发已经有五十明年，是世界上最早工业化生产PET企业之一。早期采取DMT法连续化生产PET，20世纪80年代以来转向采取PTA连续化生产PET。该企业PTA连续化生产技术和装置，已经出口至墨西哥、南斯拉夫、印度、前苏联、土耳其及中国。如中国苏州化纤厂、上海石化股份涤纶二厂和海口各有一套装置利用DuPont技术。DuPont技术工艺成熟，且含有一下特色。
①由商釜、预、缩聚釜和终缩聚釜3个主反应器组成3釜步骤。和上述3个企业3釜步骤相比，步骤缩短、反应速度快、结焦面积和降解空间缩小、运转周期长、产品质量好。另外，设备和管道少、投资下降，公用工程消耗也下降。
②酯化工艺采取高摩尔比[EG:PAT=(1.80～1.95):1]，高湿反应(较前述各法高5℃左右)，反应易于进行，且副反应可减至最少。
③EG直接在系统中循环使用，无专门回收精制装置，降低了投资费用。
④工艺及设备设计效率较高，反应时间短，所以，装置单系列生产能力较大。现在最大单系列装置能力为250 t/d。
⑤生产运转周期长，通常为1.5～2年，2年检修一次，年平均检修10天。
DuPont技术即使有不少优点，不过也有缺点，如产品中含EG偏高，色相值偏大，原料和公用工程消耗高于上述3家工艺等。
（5）莱茵企业技术 意大利莱茵（NOY）企业技术特点（中国现在无此技术和装置）以下：
①装置设备和管道少。馏化，预缩和缩聚3步反应只用一台热煤炉供热。
②酯化塔结构尤其,分上下两层，下部有夹套和换热器加热，物料进入后，靠热虹吸循环，然后靠内部压力送到上部，上部有溢流堰和搅拌器，酯化率达96％。
③操作弹性大。操作弹性为50％～110％。
④生产工艺稳定，产品质量好，可纺细旦丝，亦可生产薄膜及PET。若生产高粘度PET，只需再加一台后缩聚釜，产品特征粘度可达0.9dL/g。
（6）高粘度PET树脂生产技术 常规PET生产树脂特征粘度通常为0.66～0.68 dL/g（M n为18000～19000）。如要生产瓶用PET切片及纺高强纤维（工业丝），必需用高粘度PET切片。前者特征粘度为0.78～0.83 dL/g（M n为23000～263000），后者特征粘度为0.90～1.5 dL/g（M n为30000以上）。`
国外PET固相缩聚增粘技术开发较早，但到20世纪70年代中期，伴随PET瓶子研制成功及推广使用，和工业用高强PET纤维需要日益增大，才开始快速发展起来。
固相缩聚特点是将常规PET切片（有光）在一定条件下进行固相反应，使残余在切片中低分子物放出，从而增大粘度，即：使相对分子质量增大，但不发生副反应。PET固相增粘技术，关键有两种方法，真空固相缩聚法和惰性气体流化床连续固相缩聚法。PET固相缩聚增粘，国外早期及现在规模较小多使用间歇式真空固相缩聚法。立即常规PET切片置于转鼓中进行真空固相缩聚反应，反应温度低于聚酯切片熔点约10～20℃，反应时间通常为20～30h，其特点是操作简单，易于工业化，但不易连续化，且每批间质量有差异，对后加工不利。而连续化固相缩聚技术特点是使常规有光PET切片用惰性气体（关键是N2）做载气和加热介质，以流化床形式进行反应。[1]
现在，吉玛、东丽、卡尔菲斯及阿格发等企业相关固相缩聚技术和装置较为代表性专利，在中国全部有引进。关键技术持有企业以下：

表 1 关键PET聚酯生产工艺持有企业
熔融聚合
固相缩聚
熔融缩聚
固相缩聚
吉玛
帝人
Kanebo
Ems-inventa
吉玛
Bepex
Hosokawa
卡尔菲斯
John Brown Deutsche
DuPont
Sunkyong
Sinco
Buehler
Sunkyong

1.3 PET结构和性质
PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶聚合物，表面平滑有光泽。在较宽温度范围内含有优良物理机械性能，长久使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍很好，但耐电晕性较差，耐蠕变性，耐疲惫性，耐摩擦性、尺寸稳定性全部很好。
PET 有酯键，在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解，耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率小，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差。通常经过增强、填充、共混等方法改善其加工性和改性，以玻璃纤维增强效果显著，可提升树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。但仍需改善结晶速度慢弊病，能够采取添加型核剂和结晶促进剂等手段。加阻燃剂和防燃剂可改善 PET阻燃性和自熄性。为改善PET性能，PET可和PC、弹性体、PBT、PS类、ABS、PA共混形成合金。
（1）PET大分子线型结构和特征
由对苯二甲酸和乙二醇缩聚反应生成PET大分子能够下式表示：

若原料中不含有官能度f＝3杂质，或合成时不发生副反应而酯化，则PET大分子是含有对称性芳环结构线型大分子。因为分子中C－C键内旋转，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。

顺式(反复周期为1.09nm)

反式（反复周期为1.075nm）（其能量低于顺式构象）
这种大分子长链既对称，又规整，全部苯环几乎处于同一平面上，且沿着分子长链方向拉伸时能相互平行排列，故能紧密敛集而易于结晶。
当PET快速冷却至室温时可得到透明玻璃状树脂，如慢慢冷却，则可得到结晶不透明树脂。若将透明树脂升温至90℃，大分子链段发生运动，可自动调整转变成不透明结晶体。经测定不一样PET样品Tg值及Tm值以下：
无定形 Tg＝67℃
晶态 Tg＝81℃
取向态结晶 Tg＝125℃
工业品 Tm＝256~265℃
纯PET结晶 Tm＝271℃（或280℃）
（2）PET熔点 PET熔点高达265℃，符合成纤聚合物要求。引发PET熔点较高原因是：PET分子长链含有高度立构规整性；主链上含有刚性基团，其中苯环又是对称对亚苯基。依据部分聚酯大分子结构和熔点关系可知降低链规整结构和刚性，均能使对应聚酯熔点下降。
PET合成时原料中杂质或副反应产物，如能参与反应生成PET共聚物，则可破坏PET链规整性，减弱分子间作用力，使熔点降低。比如对苯二甲酸中含有邻位、间位异构体等杂质，又如乙二醇发生副反应而生成一缩二乙二醇（又称二甘醇DEG）。它们全部可看作“共聚单体”，插入PET主链。如DEG能生成 链节，少许DEG即可使PET熔点下降很多，耐热氧化和耐光性变差，恶化PET纤维性能。
（3）PET分子量 聚合物分子量大小直接影响到成纤性能和纤维质量。研究聚型聚酯时得出一个结论，当聚酯分子平均链长达100nm以上时才能取得性能良好纤维。试验测得PET分子量在15000以上才有很好可纺性，而民用PET纤维分子量为6000~0。按此可计算出对应PET大分子平均链长各为90~112nm。因为不一样聚酯分子结构、分子间作用力及结晶性能等全部不相同，故分子链长100nm这个限值可视作聚酯类聚合物用作纤维时参考值。
（4）PET降解反应 PET主链中含有大量酯基，即使在常温下较为稳定，但在高温下易于发生水解；又缩聚过程中反应温度较高，可发生热氧化裂、热裂解等副反应。这些降解反应可使大分子键断裂，产生羧基、羰基和烯烃双键，从而引发PET熔点下降及着色等，恶化纤维性能。所以在合成和加工过程中，必需控制、降低或杜绝水解，氧化及热降解等副反应。[2]
1.4 PET改性品种
PET改性品种有增强、共混及结晶改性PET等。
（1）增强改性PET 关键用于玻璃纤维，另外还有碳纤维、硅纤维、硼纤维等。增强改性关键改善PET在高负荷下耐热性、高温下力学性能和尺寸稳定性。
（2）共混改性PET
①PET和PBT共混，如PET和PBT共混并加入0.5％滑石粉为成核剂，共混物含有收缩率低、耐热、冲击性优良等性能。
②PET和PC共混，改善PET冲击强度，具体有PET/PC中加入少许马来酸酐接枝PE，或PET/PC/ABS三元共混并加入滑石粉为成核剂。
③PET/PA共混，改善冲击性和尺寸稳定性，常在共混体系中加入PP-MAH相溶剂。
另外还有PET/PE、PET/EPDM和PET/SBS等，目标是为了改善冲击性能。
（3）结晶改性PET 结晶改性是为了加紧结晶速度，常加入乙烯-甲基丙烯酸聚合物钠盐、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚氧化乙烯、乙烯-马来酸酐共聚物钠盐、缩水甘油甲基丙烯酸酯、乙酰醋酸钠及乙二酸二丁酯等。[3]
2 PET性能和用途
2.1 PET关键性能
2.1.1 PET树脂 聚酯树脂是一类由多元酸和多元醇经缩聚反应得到在大分子主链上含有酯基反复结构单元树脂。涤纶树脂是关键结构为线型高分子量聚酯，其熔点在260℃左右，对水和通常氧化剂水溶液是稳定，在通常浓度酸碱溶液中室温下较稳定，在大于50℃时有显著浸蚀作用，它在室温条件下可溶于氟代和氯代醋酸和酚类，但不溶于脂肪烃。应该指出是涤纶树脂耐光化学降解性能、耐气候和耐辐射性能全部十分优良。其性能表征以下：
（1）相对分子质量和特征粘度
PET聚酯同其它高聚物一样，相对分子质量是聚酯关键结构参数，并和产品加工过程和产品性能直接相关。聚酯常见它特征粘度η（而不是熔体粘度ηm）来表征平均分子量大小。PET聚酯相对分子质量增大，其熔体粘度和特征粘度均对应提升。
所谓热塑性树脂是指含有线型或分枝型结构有机高分子化合物。这一类树脂特点是遇热软化或熔融而处于可塑性状态，冷却后又变坚硬，而且这一过程能够反复进行。经典代表性热塑性树脂如聚烯烃、氟树脂、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯-十二烯-苯乙烯（ABS树脂）、聚苯乙烯-丙烯腈（SAN或AS树脂等）。
PET树脂同常见热塑性树脂PET、PP不一样，它熔体黏度较低且受温度影响较大，要正确地测定其熔体黏度比较困难。其次它和常见聚烯烃树脂相比，其分子结构含有较强极性，在部分溶剂中有良好溶解性，能够制成溶液测定其特征黏度，所以PET生产厂家均以特征黏度值大小来反应其产品相对分子质量大小，并将其作为用户选择PET一项关键指标。
PET相对分子质量和特征黏度关系可用图1 间接表示，图为PET聚合度和其特征黏度之间关系。假如已知PET特征黏度，要知道相对分子质量，可从图2-1中求得对应聚合度，再乘以PET一个链节各原子原子量之和（192），便可得悉相对分子质量。

600
400
聚合度

60
100
200
40

20

0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 4.0
10
特征粘度/(dL/g)
图1 特征粘度和聚合度关系
PET聚酯关键用途是生产合成纤维、聚酯包装瓶、聚酯薄膜等。不一样用途聚酯制品对聚酯性能有不一样要求，其中最基础就是特征黏度，这个指标直接影响到聚酯加工性能和机械强度等。常规PET树脂特征黏度通常为0.66～0.68dL/g，如要生产瓶用PET切片或纺高强纤维（工业丝），必需用高黏度PET切片，前者特征黏度通常为0.75～0.95Dl/g，后者特征黏度为0.9～1.5dL/g。不一样应用特征黏度要求见图2。
特征黏度/（dL/g） 应用领域
0.62 ~0. 68 短纤维
PET树脂 0.60~ 0.72 长纤维
0.60~ 0.70 薄膜
0.65~0.95 瓶
固相聚合增粘 0.80~1.0 容器
0.80~1.05 工程塑料
0.90~1.50 高强丝
图2 不一样应用粘度
（2）结晶性 聚合物基础物理性质受其形态，或说是分子排列情况影响。简言之，聚合物或是无定形态，或是结晶态。无定形态分子是随机分布，相互缠绕，而结晶态分子是以一个可分辨次序紧密排列。半结晶态树脂在其无定形基体中分布着结晶区，被成为微晶。结晶区使材料含有刚性和硬度，而无定形区使材料含有韧性和柔性。增加树脂结晶度会影响制品性能。
PET聚酯是一个结晶型聚合物，聚合物聚集态结构包含晶态、无定形态、取向态和添加物组成织态结构等，它组织结构因加工过程不一样而展现较大差异。聚酯结晶情况和它很多性能相关系，如机械性能、收缩性、气体阻隔性能、光学性能及其它部分物理性能。无定型态PET用处不大，因为无定型态PET机械性能不好，气体透过率高（即气体阻隔性能差），尺寸稳定性和延伸性也不太好。
PET结晶行为受部分原因影响较大，如相对分子质量、催化剂及共聚单体种类和含量等。假如已知相对分子质量、催化剂和共聚单体含量，那么聚合物结晶度关键取决于结晶速度、时间和温度。
PET结晶速度和温度相关，见图3。图中显示了PET半结晶期和温度关系。当温度在190℃左右时，半结晶期达成最低值。半结晶期随相对分子质量增加而增加。结晶度和温度关系则见图4。从这两张图我们能够了解到，假如PET在高温下结晶，结晶度就很高，但结晶速度就很慢。在不一样应用领域中，可依据具体结晶和结晶速度需要，选择加工温度等条件。
1.43 71.6
结晶度/%
密度/(g/cm3)
半结晶期/min
16 1.41 55.0
12 1.39 30.0
8 1.37
4 1.35 14.0
0 0 50 100 150 200 250 120 140 160 180 200 220 240 260温度/℃ 温度/℃
图3 聚酯半结晶期和温度关系　 图4 聚酯密度、结晶度和结晶温度关系
PET
　　 80
60
40
20
0
0 10 20 30 40 50 60 70 结晶度/℃
图5 PET气体阻隔性提升程度和结晶度关系
PET气体阻隔性能和结晶度直接相关，PET热稳定性某种程度上也和结晶度相关。见图5，当结晶度为35％，即对于一个2L聚酯瓶保留期达成84天；假如结晶度提升到60％，那么一样一个瓶气体阻隔性提升80％，即保留期达成134天。　
（3）定向和应力结晶 定向能够改变PET内在结构，经过定向能够大大改善机械性能、热性能和光学性能。
定向温度通常在玻璃化温度（Tg～80℃）和热结晶开始温度（Tc～120℃），应力结晶结晶度关键取决于拉伸速度、定向温度等条件。在这个温度范围内取向PET结晶度通常低于30％，这种情况下，聚酯链中呈无定型态多出结晶相。假如加热定向PET会释放应力，被拉紧链回复到松弛无规状态，就会产生收缩。
热收缩会影响聚酯制品尺寸稳定性，从而影响到使用（如聚酯瓶装饮料时），所以需要对应力结晶聚酯进行热定型。图6为不一样温度下热定型时所得到结晶度。从图中能够显著看到，热定型温度高，结晶度就高；另外，热定型时间也很短，大约为几秒种。
200℃
50
180℃

150℃
结晶度/%
40

130℃
30

110℃

0 5 10 15 20 25
20
加热时间/s

图6 结晶度和热定型温度和时间关系
对聚合物进行热定型处理，就是将取向后分子结构置于比取向温度高温度环境中，进行一段时间退火处理。当聚合物进行取向和退火处理时，微晶增加过程中，它们包围了众多聚合物链，这些链就不能随意收缩了。
2.1.2 PET薄膜 聚酯薄膜为无色透明、有光泽、韧性和弹性均好薄膜，和其它塑料薄膜相比，PET薄膜含有相对密度大、韧性和力学性能好、拉伸强度高、延伸率适中、透气性小、耐热性好及透明度高特点。其关键性能见表2。

表2 聚酯薄膜关键性质
性能
平衡膜
强化膜
树脂性能
相对分子质量
特征粘度/(dL/g)
相对密度(25℃)
结晶度/%
物理性能
拉伸强度/MPa

伸长率/%
摩擦系数
热性能
使用温度/℃
电性能
介电常数(106Hz)
损耗因数(106Hz)

35000 ~40000
0.6 ~0.7
1.38 ~1.40
40 ~50

152 ~172（横向）
152 ~172（纵向）
120
0.4 ~0.5

-60 ~150

3.0
0.016

35000 ~40000
0.6 ~0.7
1.38 ~1.38
40 ~50

117 ~131（横向）
262 ~276（纵向）
120
0.3 ~0.4

60 ~150

3.0
0.016

依据双向取向度异同和性能，聚酯薄膜可分为平衡膜和强化膜两种。平衡膜是纵向和横向两向聚向度基础相同，拉伸强度相等膜；强化膜是纵向和横向两向中一个方向取向度大于另一个方向取向度，该方向拉伸强度大于2.6MPa膜。
聚酯薄膜含有很好耐撕裂能力和耐磨性，抗击穿性能好，能保持至大约-70℃，还含有优良电绝缘性和阻隔性。水蒸气渗透率相当低，和低密度聚乙烯相差不多，对空气、气味渗透也低，这一点和尼龙相仿。能够耐稀酸碱，但会和浓酸碱发生作用。耐大多数溶剂，耐油和脂肪。
因为PET是高度结晶性聚合物，所以其粘结性和热封合性比较差，热封合会因结晶化而收缩合脆化，所以聚酯薄膜常见胶粘剂封合。
聚酯薄膜有一大缺点是印刷性能不好。在印刷前通常要进行电晕处理，涂上特种底漆，还要使用昂贵特种油墨印刷，成本较高。可在树脂中加入一些有机化合物进行改性。另外，聚酯薄膜爽滑性较差。为适应拉膜加工和膜性能要求，生产膜用树脂时需添加爽滑剂。
2.1.3 PET纤维 PET纤维含有强度高、初始模量高、尺寸稳定性好、耐热性优良、密度小、变形小优点，而且含有良好隔热保温性能和吸收水分能力，且光稳定性好。具体列举以下：
（1）强度高 短纤维为3－5.5CN/dtex，长丝为4－6 CN/dtex，高强力丝达6－9.5 CN/dtex。在湿态下强度不变，耐冲击强度比聚酰胺高四倍。
（2）耐热性高 熔点为255－265℃，软化温度为230－240℃。
（3）弹性很好 耐皱性也超出其它一切纤维。织物不易折皱，不易变形，所以制成服装挺括、褶裥持久。
（4）耐光性好 在合成纤维中仅次于聚丙烯腈，居第二位。
（5）耐腐蚀性好 可耐漂白剂、氧化剂、醇、石油产品和稀碱，不怕霉蛀。
（6）耐磨性好 仅次于聚酰胺，比其它天然纤维及合成纤维要好。
（7）吸水性较低 在标准温度湿度（20℃，65％相对湿度）下，吸湿性仅为0.4－0.5（指试样含水量占干燥试样重量中百分含量）。
2.1.4 PET工程塑料 PET工程塑料1966年实现工业化生产，全球每十二个月高性能PET工程塑料消费量大约为几十万吨。同纤维和聚酯瓶相比，PET工程塑料用量较少，关键应用在汽车工业中。
表征PET工程塑料性能关键性能参数有机械性能、尺寸稳定性、介电性能和耐化学性能。同PBT相比，PET树脂玻璃化温度高，结晶速度慢，不易达成树脂加工时低模温快速成型要求。通常采取添加多种成核剂或增塑剂方法提升其结晶速度，同时使模温由130-150℃降到90-100℃。PET工程塑料关键性能见表3。

表3 PET工程塑料关键性能
性能
ASTM
30%填充
45%填充
35%填充
最低填充量
相对密度
拉伸强度/MPa
断裂伸长率/%
弯曲强度/MPa
弯曲模量/GPa
缺口冲击强度/（J/M）
热变形温度1.82/MPa/℃
介电强度/（V/25μm）
5.2mm
1.6mm
0.8mm
D792
D638
D638
D790
D790
D256
D648
D149

1.58
166
2.0
245
9.66
80.1
224

565
904
975
1.70
197
2.0
310
14.5
107
229

540
631
951
1.60
97
2.2
148
9.66
58.7
202

500
500
810
1.60
103
2.1
152
9.66
58.7
216

450
575
860

在部分发达国家如美国，汽车商要求加工厂家在加工部件中最少采取25％以上再生树脂。这一点PET含有优势因为有大量回收聚酯瓶可利用。再生树脂经过回收及后续生产过程后，特征粘度降低到0.62-0.65dL/g，仍在熔体聚合生产树脂特征粘度范围内。
2.1.5 PET瓶 PET瓶和容器含有很多优异性能，除了高透明特征外，还有极好对多个气体及油脂阻隔性，聚酯瓶关键性能见表4。
PET树脂满足美国食品和药品管理局（FDA）要求，可直接接触食物和药品。因为PET树脂有很多优良性能，所以用于PET吹塑瓶在包装等方面用量很大，应用领域也较广。然而用于吹塑瓶PET树脂特定性能关键反应在以下多个方面。

表4 聚酯瓶关键性能
性能
指标
性能
指标
树脂性能

相对分子量
特征粘度/（dL/g）

相对密度（25℃）
结晶度/%

60000 ~80000
0.65 ~0.95

1.36 ~1.38
25 ~50
物理性能
拉伸强度/MPa

拉伸模量/GPa

热性能
使用温度/℃

186 ~193（圆周方向）
117 ~124（轴向）
41 ~48（圆周方向）
117 ~124（轴向）

-60 ~150

（1）树脂要求 和通用纤维级聚酯相比，瓶用树脂要求特征粘度高。为使产品瓶含有足够机械强度，易于加工，树脂特征粘度要求较高，通常在0.65~0.95 dL/g之间。
熔体聚合工艺中，酸和醇进入酯化反应器，低分子聚合物和低聚物再经过多个聚合阶段：预聚合反应器、中间聚合反应器等，在多个连续反应段中熔体粘度不停提升，最终反应产物特征粘度为0.65dL/g。制瓶所需树脂粘度大大高于这个值，所以要采取固相缩聚来实现。只有高分子量树脂才能顺利吹塑。
固相聚合是聚酯颗粒在保持固相，在低于熔点温度和高真空条件及催化剂作用下进行缩聚反应。固相聚合能够达成增粘、脱醛等目标。
瓶用树脂乙醛含量必需低。要使产品瓶符合卫生标准，预防内装食品变质变味，乙醛含量通常要低于5μg/L。PET聚合工艺一个副产品是醛，树脂中醛含量达60μg/L就会影响饮料口感，所以瓶用树脂醛含量要低，通常在瓶制品中醛含量不应超出3μg/L