聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯[zhǐ]（英文名稱(chēng)：聚乙烯 terephthalate或poly(ethylene terephthalate)，簡(jiǎn)稱(chēng)PET）是一種結(jié)晶型飽和聚酯，中國(guó)將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯含量大于85%的纖維簡(jiǎn)稱(chēng)為滌綸，俗稱(chēng)“的確良”，在英國(guó)又被命名為特麗綸。其化學(xué)式為(C10H8O4)n，為無(wú)色透明（無(wú)定形）或者乳白色或淺黃色固體（結(jié)晶型），表面平滑有光澤。
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的研究始于20世紀(jì)30年代，英國(guó)的溫菲爾德（J.R.Whinfield）在美國(guó)杜邦華萊士·卡羅瑟斯（W.H.Carothers）研究的基礎(chǔ)上，首先制得了高熔點(diǎn)、結(jié)晶性好的高分子化合物聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，并在1946年發(fā)表了專(zhuān)利。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯是由對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙二醇酯交換或以對(duì)苯二甲酸與乙二醇酯化先合成對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯，然后再進(jìn)行縮聚反應(yīng)制得，與PBT一起統(tǒng)稱(chēng)為熱塑性聚酯，或飽和聚酯。由于PET具有耐用、透明度高、重量輕、拉伸沖擊強(qiáng)度高（是其他薄膜的3~5倍）、耐油、耐脂肪、耐化學(xué)性和可加工性的特征，使其成為全球使用最廣泛的包裝材料之一，其主要應(yīng)用于容器包裝、工程塑料等非纖維領(lǐng)域，如飲料瓶、薄膜、食品包裝袋等。此外，還可以廣泛應(yīng)用于電子電器、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑、汽車(chē)等領(lǐng)域，其中包裝是聚酯最大的非纖應(yīng)用市場(chǎng)，同時(shí)也是PET增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。
據(jù)日本PET瓶協(xié)會(huì)提供的資料，1995年世界PET瓶用樹(shù)脂超過(guò)250萬(wàn)噸。1998年，美國(guó)、西歐和日本PET樹(shù)脂的消耗量為3622kt，其中用于聚酯瓶的消耗量為2804kt，占77%以上。2000年世界總需求達(dá)4000萬(wàn)噸，以北美、歐洲和遠(yuǎn)東為三大消費(fèi)地區(qū)。絕大部分的PET塑料都被制成了一次性消費(fèi)品，回收利用率不高。同時(shí)，由于難以通過(guò)熱熔或者溶液處理進(jìn)行循環(huán)利用，PET也是最難回收利用的塑料之一，是白色污染的重要來(lái)源。PET可以通過(guò)機(jī)械回收再生（原料回收再生）、化學(xué)回收，以及能量回收等途徑實(shí)現(xiàn)資源的再生利用。一般瓶類(lèi)適合直接回收再生造粒和化學(xué)分解法；纖維可以通過(guò)化學(xué)回收再生和能量回收利用。
相關(guān)歷史
1941年，英國(guó)的溫菲爾德（J.R.Whinfield）在美國(guó)杜邦華萊士·卡羅瑟斯（W.H.Carothers）研究的基礎(chǔ)上，首先制得了高熔點(diǎn)、結(jié)晶性好的高分子量聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，并在1946年發(fā)表了專(zhuān)利。其后不久，英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司開(kāi)始了試驗(yàn)性生產(chǎn)，商品名稱(chēng)為T(mén)erylene（特麗綸），以纖維形式出售，但產(chǎn)量不大。1948年，美國(guó)杜邦公司也正式開(kāi)始聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維的生產(chǎn)，商品名稱(chēng)為Daoron（即現(xiàn)在人們所熟悉的聚酯纖維），產(chǎn)量大大超過(guò)了帝國(guó)化學(xué)公司。帝國(guó)化學(xué)公司不甘落后，在1953年首先進(jìn)行了聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜的試生產(chǎn)，取名Melinex。1954年，杜邦又緊緊跟上，也生產(chǎn)了聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜，取名為mylar。接著，德國(guó)、法國(guó)也都實(shí)現(xiàn)了聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維和薄膜的工業(yè)化。1959年日本引進(jìn)帝國(guó)化學(xué)公司專(zhuān)利開(kāi)始生產(chǎn)纖維，1963年開(kāi)始生產(chǎn)薄膜。
1965年，日本帝人公司通過(guò)用玻璃鋼對(duì)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯進(jìn)行增強(qiáng)，使其可以作為工程塑料，引起了高度重視，世界上主要生產(chǎn)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的公司競(jìng)相投入到PET改性的研究。但是，由于在成型加工上存在困難，一時(shí)尚未能得到很大的發(fā)展。這主要是因?yàn)樵谕ǔ５哪＞邷囟认拢鰪?qiáng)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的結(jié)晶速度太慢，造成結(jié)晶不完全和不均勻，不僅使成型周期延長(zhǎng)，而且制品易粘貼在模具上，制品表面粗糙無(wú)光澤。1973年，納撒尼爾·惠氏（Nathaniel Wyeth）發(fā)明了PET瓶。1977年，美國(guó)伊斯曼公司首先用環(huán)己二甲醇取代部分乙二醇，提高聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯結(jié)晶速度獲得成功；1978年，杜邦用加入尼龍的方法也取得了同樣的效果，從而使增強(qiáng)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯以全新的姿態(tài)出現(xiàn)在塑料工業(yè)的舞臺(tái)上，大大提高了它在工程塑料領(lǐng)域中的地位。1980年，全世界聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維的產(chǎn)量已達(dá)5.13×106t，約占合成纖維總產(chǎn)量的49%。1977年用PET制造的飲料瓶（聚酯瓶）正式問(wèn)世，并獲得了迅速發(fā)展，成為PET塑料中產(chǎn)量最大的品種。據(jù)日本PET瓶協(xié)會(huì)提供的資料，1995年世界PET瓶用樹(shù)脂超過(guò)250萬(wàn)噸。1998年，美國(guó)、西歐和日本PET樹(shù)脂的消耗量為3622kt，其中用于聚酯瓶的消耗量為2804kt，占77%以上。2000年世界總需求達(dá)4000萬(wàn)噸，以北美、歐洲和遠(yuǎn)東為三大消費(fèi)地區(qū)。
2016年，中國(guó)瓶級(jí)PET的消費(fèi)量為633萬(wàn)噸，生產(chǎn)量為758萬(wàn)噸。2019年全球PET產(chǎn)能約248萬(wàn)噸，主要集中在亞洲、歐美及中東地區(qū)，其中歐美地區(qū)產(chǎn)能約58萬(wàn)噸，占比23%，主要集中在美國(guó)、德國(guó)、荷蘭等地；中東（沙特國(guó)際石化）產(chǎn)能6.3萬(wàn)噸，占比2.5%；亞洲產(chǎn)能184.2萬(wàn)噸，占74.5%，主要集中在中國(guó)、日本等地，中國(guó)大陸產(chǎn)能130萬(wàn)噸，占亞洲產(chǎn)能約71%，占全球總產(chǎn)能約54%。
2020年3月，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）列入《海南省禁止生產(chǎn)銷(xiāo)售使用一次性不可降解塑料制品名錄（第一批）》，并在同年12月1日被禁止生產(chǎn)、銷(xiāo)售和使用。2020年，中國(guó)瓶級(jí)PET的消費(fèi)量為949萬(wàn)噸，生產(chǎn)量為1044萬(wàn)噸。
應(yīng)用領(lǐng)域
醫(yī)藥領(lǐng)域
片材和薄膜PET片材是繼聚氯乙稀片材之后，用于醫(yī)藥品包裝的片材，而在歐洲一些國(guó)家禁止聚氯乙烯用于一次性包裝之后。PET更成為主要的醫(yī)藥品包裝用片材。PET片材是用PET樹(shù)脂，經(jīng)干燥→擠出（或流延）鑄片→拉伸而成。PET薄膜可以用于醫(yī)療用器具基材；以及經(jīng)過(guò)鍍鋁或涂覆聚偏氯乙烯再與其他薄膜復(fù)合，制成復(fù)合薄膜，用于藥品的包裝材料。
生活領(lǐng)域
瓶用樹(shù)脂PET在包裝中主要制成瓶類(lèi)容器用于充氣飲料及純凈水等的包裝，其特點(diǎn)是重量輕、強(qiáng)度高、韌性好，透明度高，拉伸取向后可耐較高的內(nèi)壓，化學(xué)穩(wěn)定性好，阻隔性高。結(jié)晶度較高的PET樹(shù)脂是目前較好的耐熱包裝材料，適用于冷凍食品及微波處理的食品容器，以及熱灌裝食品的包裝。但因皮埃爾·特魯多的玻璃化溫度不高（80℃左右），結(jié)晶能力不強(qiáng)，導(dǎo)致常見(jiàn)透明的PET制品（如拉伸吹塑的飲料瓶和食用油壺）的結(jié)晶度較低，所以它們的耐溫性不良（如灌裝熱水時(shí)，易引起變形）。
PET的力學(xué)性能良好，由它制得的衣服或用品外觀挺括，保型性好，易洗快干，不用熨燙。PET材料易得又價(jià)廉，生產(chǎn)工藝流程短，可以高速和直接紡絲，生產(chǎn)規(guī)模大型化、全自動(dòng)化，故生產(chǎn)成本低，價(jià)格便宜。其產(chǎn)品有拉伸絲、低彈變形絲、空氣變形紗、強(qiáng)力絲、短纖維和牽切條等。PET產(chǎn)品可用于制作各種衣著用品、室內(nèi)裝飾物、床上用品等。
電子電器領(lǐng)域
增強(qiáng)后的PET可用于電子電器方面，制造接插件、線圈、繞線管、電容器和變壓器等的外殼、電視機(jī)配件、調(diào)諧器、開(kāi)關(guān)、自動(dòng)熔斷器、電動(dòng)機(jī)托架和繼電器等。PET制成的復(fù)合薄膜可以用作錄音帶、錄像帶、電影膠片、計(jì)算機(jī)軟盤(pán)、各種光盤(pán)、X光片、感光膠片等的基材，以及電氣絕緣材料、電容器膜、柔性印刷電路板及薄膜開(kāi)關(guān)等電子領(lǐng)域用的材料。
機(jī)械領(lǐng)域
PET具有尺寸穩(wěn)定、精度高、耐磨性好、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、價(jià)格低廉和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因而可用于制造一些機(jī)械零件，如齒輪、凸輪、泵的殼體、皮帶輪、電動(dòng)機(jī)框架和鐘表零件等。汽車(chē)的結(jié)構(gòu)零部件和電氣配件中大量使用了PET，可用于制造配電盤(pán)罩、打火電感線圈、各種閥門(mén)、排氣零件、分電器蓋、計(jì)量?jī)x器罩、小型電動(dòng)機(jī)罩等。
其他領(lǐng)域
PET可以用于太陽(yáng)能光伏組件、LED燈、3D打印耗材等。另外，PET還可用于制造汽車(chē)的外裝零部件。
分子結(jié)構(gòu)
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯是線性結(jié)構(gòu)的大分子，分子鏈上的官能團(tuán)排列整齊，沒(méi)有支鏈，易于定向，具有一定的成纖和成膜性。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的重復(fù)單元中，柔性較大的烷基、活動(dòng)困難的苯環(huán)和極性的酯基，兩端的酯基與苯環(huán)之間形成了一個(gè)大的共軛體系，從而更增大了分子鏈的剛性，使聚合物材料的韌性較差，呈現(xiàn)一定的脆性，并有較高的玻璃化溫度和熔點(diǎn)。
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯分子鏈上的苯環(huán)幾乎處于同一個(gè)平面上，使相鄰大分子上的凹凸部分可以彼此鑲嵌，因而具有緊密斂集的能力，有利于結(jié)晶的產(chǎn)生。同時(shí)，分子鏈的規(guī)整性和不卷曲性也能夠促進(jìn)它結(jié)晶。
特性
物理特性
PET為無(wú)色透明（無(wú)定形）或者乳白色或淺黃色固體（結(jié)晶型），無(wú)毒、無(wú)味，衛(wèi)生安全性好，可直接用于食品包裝。在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，使用溫度可達(dá)120℃，電絕緣性?xún)?yōu)良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好，但耐電暈性較差，抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都很好。其密度為1.3~1.4g/cm3，熔點(diǎn)為225℃~260℃，折射率為1.655，透射率高，可阻擋紫外光，光澤性好。PET具有良好的阻隔型，對(duì)氧氣、水和二氧化碳都有較高的阻隔作用。并且吸水率低，并能保持良好的尺寸穩(wěn)定性。PET的強(qiáng)度和剛度在常用的熱塑性塑料中是最大的，薄膜的拉伸強(qiáng)度可與鋁箔相當(dāng)，耐折性好，但耐撕裂強(qiáng)度和抗沖擊性能較差。PET的吸濕性低，在25℃的水中浸泡一周的吸水率小于0.6%，可以保持其尺寸穩(wěn)定。隨著PET聚合度的提高，會(huì)使其熔點(diǎn)增加。
化學(xué)特性
PET有酯鍵，它對(duì)稀酸很穩(wěn)定，尤其是對(duì)有機(jī)酸，但不耐濃硫酸和硝酸的長(zhǎng)時(shí)間作用。由于酯基極易在堿性條件下發(fā)生水解，所以PET不耐高溫下的稀堿，濃堿在室溫下就能使其發(fā)生破壞。此外，PET在水蒸汽作用下也會(huì)發(fā)生分解。PET具有較好的耐有機(jī)溶劑性和耐候性。對(duì)一般的無(wú)極性有機(jī)溶劑比較穩(wěn)定，對(duì)極性的有機(jī)溶劑在室溫下也有一定的耐受能力。在室溫下，一些有機(jī)溶劑如丙酮、苯、甲苯、三氯乙烷、四氯化碳等對(duì)PET的作用不明顯。一些酚類(lèi)化合物如苯酚和2-氯苯酚，以及一些混合溶劑在室溫下也只是能夠使聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯發(fā)生溶脹，但在加熱的條件下則能發(fā)生溶解。PET可在120℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，短期使用可耐150℃高溫，可耐-70℃低溫，且高、低溫時(shí)對(duì)其機(jī)械性能影響很小。
制備方法
化學(xué)合成法
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的合成使用兩種原料，為異縮聚。為了將其變?yōu)榫s聚，使其縮聚過(guò)程為官能團(tuán)等物質(zhì)的量之比，一般采用先合成中間體對(duì)苯二甲酸雙-β-羥乙酯（BHET），再由此中間體經(jīng)縮聚而得聚合物。中間體BHET的合成方法有酯交換法、直接酯化法和環(huán)氧乙烷法。
BHET的合成
酯交換法
酯交換法是將對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）與乙二醇（EG）按1:2.5（物質(zhì)的量之比）比例混合，在乙酸鋅、乙酸錳和乙酸鈷催化劑的作用下（催化劑用量為0.01%~0.05%），發(fā)生酯交換反應(yīng)，生成對(duì)苯二甲酸雙-β-羥乙酯。
直接酯化法
對(duì)苯二甲酸提純技術(shù)解決后，這是優(yōu)先選用的經(jīng)濟(jì)方法。用高純度的對(duì)苯二甲酸（TPA）直接與乙二醇通過(guò)酯化和縮聚反應(yīng)，會(huì)生成對(duì)苯二甲酸雙-β-羥乙酯和小分子化合物水。此法可省去對(duì)對(duì)苯二甲酸雙-β-羥乙酯的精制及甲醇的回收，因而成本有所降低。
環(huán)氧乙烷法
用二元酸與環(huán)氧乙（EO）逐步加成聚合來(lái)生成對(duì)苯二甲酸雙-β-羥乙酯，此法無(wú)小分子化合物生成。
PET的合成
通過(guò)對(duì)苯二甲酸雙-β-羥乙酯的縮聚反應(yīng)，分離出乙二醇，從而制得聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。縮聚反應(yīng)溫度為275~290℃，為提高熔體的熱穩(wěn)定性，可在縮聚釜中加入少量穩(wěn)定劑。
生物合成法
辛維納（Synvina）公司及股東巴斯夫（BASF）和阿凡提（Avantium）公司領(lǐng)導(dǎo)的11個(gè)歐盟工業(yè)伙伴聯(lián)盟推進(jìn)的PEF路線，計(jì)劃使用生物基原料而不是對(duì)二甲苯或乙二醇來(lái)合成PET。作為PEF合成的關(guān)鍵單體，2,5-呋喃二甲酸（2,5-FDCA）是從可完全再生的生物質(zhì)己糖衍生物（如葡萄糖或果糖）脫水合成的中間體5-羥甲基糠醛（HMF）轉(zhuǎn)化而成。
中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所在BioPET聚酯合成方面取得了新進(jìn)展，通過(guò)以生物基芳香單體2,5-喃二甲酸與乙二醇共聚，采用熔融縮聚法，制備了一系列分子結(jié)構(gòu)中呋喃環(huán)含量不同的生物基芳香聚酯——聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）（又稱(chēng)生物基PET）。
回收再生
PET常用于制造紡織品和塑料瓶。全球每年要生產(chǎn)將近7000萬(wàn)噸的PET，但絕大部分的PET塑料都被制成了一次性消費(fèi)品，回收利用率不高。同時(shí)，由于難以通過(guò)熱熔或者溶液處理進(jìn)行循環(huán)利用，PET也是最難回收利用的塑料之一。PET可以通過(guò)機(jī)械回收再生（原料回收再生）、化學(xué)回收，以及能量回收等途徑實(shí)現(xiàn)資源的再生利用。一般瓶類(lèi)適合直接回收再生造粒和化學(xué)分解法；纖維可以通過(guò)化學(xué)回收再生和能量回收利用。
機(jī)械回收再生
直接再生利用
PET可以直接用于制造碎石。碎石通常用做普通混凝土的粗集料。由于其表面粗糙，與水泥石的粘結(jié)性能比卵石好，在同樣條件下用碎石配制的混凝土，較用卵石配制的混凝土強(qiáng)度略高。
熔融再生利用
化學(xué)回收
廢PET制品的化學(xué)回收方法主要通過(guò)化學(xué)解聚的方法回收PET原料單體，也有通過(guò)分解制不飽和聚酯的方法。PET的化學(xué)解聚主要有：水解、醇解、胺解、氨解和堿解等方法。
不同的解聚工藝路線，有不同的解聚產(chǎn)物。作為商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的方法主要是水解和醇解，尤其是醇解，包括甲醇和乙二醇為溶劑的甲醇醇解和乙二醇醇解。
能量回收
廢PET纖維因常常是混紡材料，難于采用化學(xué)分解的方法回收原料，而熱能回收則是一個(gè)較好的解決途徑。日本某公司在岡山縣玉島工廠建設(shè)了固體燃料化設(shè)備和鍋爐，用于使用后PET纖維和生產(chǎn)過(guò)程中的PET廢料的熱能回收利用。
生物降解
由于PET具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和難降解的特性，不僅長(zhǎng)期暴露于土壤和污泥沉積物中，而且通過(guò)各種途徑進(jìn)入海洋，給全球生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅。科學(xué)家已從近700種海洋生物體內(nèi)檢測(cè)到PET碎片，這些碎片的積累導(dǎo)致生物體內(nèi)分泌紊亂、發(fā)育遲緩、細(xì)胞壞死以及免疫細(xì)胞受到損害等，且生物體內(nèi)的PET碎片或顆粒會(huì)隨著食物鏈的富集威脅到人類(lèi)的健康，例如減少人體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和內(nèi)皮祖細(xì)胞的遷移和增殖。PET是一種極難降解的聚酯類(lèi)高分子材料，會(huì)在自然環(huán)境中存在數(shù)十年甚至幾十年。
PET的生物降解是指在微生物產(chǎn)生的生物活性酶的作用下，將復(fù)雜的聚合物分子轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的小分子，以滿足其能量的需求。通過(guò)微生物或酶將PET降解為對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯（BHET）、對(duì)苯二甲酸單羥乙酯（MHET）、對(duì)苯二甲酸（TPA）和乙二醇（EG）等組分。能夠降解PET的微生物主要包括細(xì)菌和真菌，報(bào)道的具有PET降解能力的細(xì)菌要多于真菌。例如科學(xué)家從馬來(lái)西亞半島紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)中分離出的蠟狀芽孢桿菌、哥特氏芽孢桿菌和從孟加拉灣附近分離出的煙曲霉，對(duì)PET具有一定的降解能力。
參考資料 >
SID 223961227 - PubChem. PubChem.2024-03-26
SID 481109992 - PubChem.PubChem.2024-03-30
天津工業(yè)生物所在能夠直接降解塑料的酶——PET水解酶方面取得新進(jìn)展.中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所.2024-04-10
Nathaniel Wyeth.Massachusetts Institute of Technology.2024-04-10
報(bào)告稱(chēng)國(guó)內(nèi)瓶級(jí)PET的消費(fèi)量持續(xù)增長(zhǎng) 頭部企業(yè)積極投身PET瓶環(huán)保工作.騰訊網(wǎng).2024-04-10
海南省發(fā)布第一批禁塑名錄，將于12月1日禁止生產(chǎn)銷(xiāo)售使用.澎湃新聞.2024-03-25