影响瓶级聚酯切片质量及后续加工因素分析

赵燚根

珠海华润包装材料有限公司 广东 珠海 519050

摘要：通过对聚酯生产工艺反应机理及影响瓶级聚酯切片质量指标的因素进行分析，从中探讨寻求改善、优化聚酯工艺生产线。 

关键词：瓶级聚酯切片 质量指标 增粘值

Factors affecting quality of pet grade polyester chip and subsequent processing

Zhao Yigen

Zhuhai Huarun Packing Material Co.，Ltd.，Zhuhai 519050，China

Abstract：This article describes the reaction mechanism of polyester production process and the factors affecting the quality index of pet grade polyester chip to modify the polyester production line.

Keywords：pet grade polyester chip； quality index； viscosity value

1 瓶级聚酯切片质量指标的概述

瓶级聚酯切片主要用于制造纯水，天然矿泉水、饮用水、调味品和糖果等与食品直接接触的容器或包装材料，该材料具有低重金属含量、乙醛含量低、色值好、粘度稳定。凭借独特的工艺配方和生产工艺、优异的加工性能、加工温度低、加工范围广、透明度高、成品率高等优点被广泛应用。根据GB17931—2003国家标准的要求以及瓶级聚酯行业的特性，瓶级聚酯切片生产控制的质量指标主要有特性粘度、乙醛含量、色值、二甘醇含量、间苯二甲酸含量、端羧基含量及水分含量等。2.2 固相缩聚反应原理

固相缩聚反应是生产高分子量聚酯的主要方法，是将聚酯加热至玻璃化温度以上，熔点以下，在真空或惰性气体保护下，分子链的末端基有足够的活性，发生缩聚反应。缩聚反应发生在分子链的末端基之间，羟乙基HO-CH2CH2－和羧基HOOC－之间，羟乙基之间的反应为酯交换反应，羟乙基与羧基之间的反应为酯化反应，反应副产物为小分子乙二醇和水。由于聚酯中的端羧基含量已较小，两种反应中，酯交换反应是主要的。反应是可逆反应，需将反应中生成的小分子不断除去才能使反应正常进行。2 生产工艺及反应机理的简述

瓶级聚酯生产加工环节主要由聚合（CP）工艺、固相缩聚（SSP）工艺两个部分组成。2.1 聚合反应原理

PTA与EG都具有双官能团，PTA分子含有两个羧基（－COOH），EG分子含有两个羟基（－OH），羧基和羟基的相互作用形成聚合物。首先PTA与EG进行酯化反应，生成BHET即对苯二甲酸双羟乙酯，并生成水。BHET之间进行缩聚反应生成聚对苯二甲酸乙二醇酯，并生成乙二醇。反应为可逆反应，需将反应中生成的水、乙二醇及时除去，才能使反应向正方向进行。根据官能团等活性理论，聚合度的增加，即分子链的长度增加，对端基的反应活性没有影响，因此随着缩聚反应的进行，反应速度常数几乎不变，但到后期，由于体系粘度的增加，使小分子脱出困难，分子链的活动受到影响，端基碰撞机会减小，因此反应速度降低，需在更高的温度、真空度条件下进行。主化学反应的反应方程式如下：（1）酯化反应3 影响聚酯切片质量因素及制品后续加工影响的分析

3.1 切片的增粘值

在一定产量的情况下，聚酯切片的增粘值决定了产品的最终粘度，因为有些客户对产品的中心值及稳定性控制要求很高，所以控制好基础切片的粘度显得极为重要。影响基础切片增粘值的因素有很多，一般从生产工艺的角度看，有3个因素，即反应温度、小分子去除速度、以及催化剂的催化效果。在工艺同等的情况下，适当的延长聚酯切片在反应器内和缩聚反应器内的停留时间（一般要求反应器温度在200℃以上熔点以下，且滞留时间范围在8～12小时之间），将有助于提高切片的增粘速度，但如果时间太长则会使切片外观变黄或切片软化结块，不仅影响反应正常进行，还导致切片整体质量变差。3.2 乙醛含量

聚酯在酯化、预聚、缩聚的一系列反应中，极易产生乙醛副产物，在实际的稳态生产中通过前置设备的处理，到达基础切片中的乙醛含量一般在80ppm以下，因此要在后端固相缩聚脱除基础切片中的乙醛，而且在固相缩聚增粘过程中，除发生大分子缩聚增粘反应外，还发生聚酯连（2）缩聚反应端乙烯基发生缩聚反应生成乙醛，因此在预结晶、结晶、预热等环节中一般会采取调高控制温、调大热氮气、热空气流速，增大气流循环等方式，将乙醛小分子带出体系外，一般从预热口取出的切片中乙醛含量已经下降至10ppm左右，通过延长反应器停留的时间最终产品乙醛含 84

2017年第6期量将至1ppm以下。由于聚酯切片主要用于食品包装材料，如饮料、食用调和油、医药品等，聚酯切片的乙醛含量过高时会渗透进食品中，或改变这些饮料或食品的口感，或与之发生反应，使其变质，因而已成为了国家强制性的指标。技术研究即使在酯化反应正常的情况下，由于熔体受到热降解、催化降解、水解等的影响，也会使产品羧基含量偏高，所以需加强过程游离酸值的监控（一般要求酯化1酸值含量控制在45～60mgKOH/g；酯化2酸值含量控制在18～26mgKOH/g；预聚物羧基控制在68～88mol/t），这有利于加速PET链间的酯化反应，提高了反应的速率，这是因为端羧基增加了PET链端的活性，但是端羧基含量的增加会影响到后续加工制品的热稳定性能。3.3 色值

色值是聚酯切片一个关键性质量指标，它受到来自PTA、催化剂以及粒子几何形状尺寸等的影响，例如日本三井公司曾经以不同色值的PTA制成聚酯切片，并测量相应的b值，发现PTA色值与切片的色值之间存在着直接关系，即PTA色值变化0.1个单位，相应的切片b值变化达0.3个单位。在聚酯无发生降解时，由于缩聚反应过程中所产生的乙醛等还原性产物可使锑离子Sb3+还原成金属锑，因此如催化剂浓度过高，即体系中锑离子Sb3+浓度过高，会在产品中含有大量被还原出的金属锑，使产品色泽变成灰绿色，还易产生结块现象。根据生产经验，催化剂的浓度一般不要超过400ppm。3.6 水分含量

在聚酯生产中一般采用提高反应的温度及载气的流量来降低产品的水含量，最终产品出厂的水含量控制在0.2%以下。在后期的注塑吹瓶工艺中往往会进行二次干燥除水，一般温度控制在160～180℃之间，使水分含量进一步减低至20～50ppm之间，以彻底杜绝水分对制品造成的影响。当聚酯切片含水量增大时，熔体的粘度急剧下降，另外水在高温时汽化而存在于熔体中，在加工过程中，水分会在制品内形成气泡且水解会使聚酯粘度下降，熔体流动速率变大，吹出的塑料瓶机械性能变差。3.4 二甘醇与间苯二甲酸的含量

二甘醇是乙二醇分子间脱水形成的产物，与乙二醇一样能与PTA反应生成聚酯，它的生成意味着共聚改性，主要的生成阶段在酯化反应，其次是预缩聚反应阶段，但由于它的共聚改性不易控制，易造成聚酯切片质量的不稳定，因而监控其在过程反应中的生成量，对于后期产品中最终的含量取着决定性的作用。4 结束语

PET瓶级聚酯切片因其众多优点而被广泛应用于包装瓶生产，本文通过对瓶级聚酯生产工艺反应机理的分析，阐述了影响瓶级聚酯切片质量指标的因素，对影响特性粘度、乙醛含汪量等重要质量指标及制品后续加工所产生的影响进行了探讨，对PET瓶级聚酯切片生产工艺的优化与创新进步有着深远的意义与价值。3.5 端羧基含量

产品羧基含量高低，跟酯化反应程度有一定的联系，浆料摩尔比过高过低对酯化反应都有不良影响，过低会导致酯化不良，使产品的端羧基含量升高，影响缩聚反应的正常进行，特性粘度达不到要求，在生产中，大量的低聚物还会进入真空系统，堵塞管道设备，影响真空系统的正常运行。摩尔比过高，会导致副反应加剧，产品中DEG含量升高，其它副反应也会加剧，EG的消耗量增加，一般浆料的摩尔比控制在1.1～1.3。参考文献 

[1]吴剑南.我国聚酯工业的发展现状和前景分析[J].合成纤维工业，2014（5）.

[2]姜毅.聚酯瓶片市场分析与发展策略[J].合成技术及应用，2012（3）.

[3]许杰，李明久，郭志军，等.瓶级聚酯切片市场现状及发展[J].现代塑料加工应用，2012（3）.

[4]徐兆瑜.PET及其在包装业的发展和市场前景[J].化学推进剂与高分子材料，2011（6）.

（上接第88页）

学成分，且不添加化学药剂，充分利用井队设备，简化处理流程，减少处理设备。表1 二开井段钻井液基本性能数据

井深/m601826105212001350

密度/（g·cm-3）1.031.041.041.071.05

粘度/s3839404141

pH88899

流出，回收至液相回收池中，经过一定时间的沉淀，取上部的水进行电化学处理，并输送至1#配浆池进行配浆。该井钻井过程中收集的废气钻井液约800m3，据监测，泥浆性能合格，因此送至下一口井继续使用。3 结束语

延长油田废弃钻井液处理技术的研究开展较晚，目前仅仅停留在钻井液的回收利用阶段，而对其如何预防和在产生的过程中如何有效控制的相关研究较少，所以应该充分借鉴国外相关经验技术，以“以防为主、综合防治”为环境保护的工作的指导思想，以“资源优化，节约成本”为目标，力争对废弃钻井液污染环境这一难题提供一个可行的解决思路。在钻进过程中，岩屑经振动筛筛出，经传送带送至专门的回收罐中，而岩屑中的液相成分通过传送带上的孔洞 85