图3 聚酯的半结晶期与温度的关系 图4 聚酯密度、结晶度与结晶温度的关系 PET 80
60 40 20 0
10 20 30 40 50 60 70 结晶度/℃
0
图5 PET气体阻隔性提高程度与结晶度的关系
PET的气体阻隔性能与结晶度直接相关，PET的热稳定性某种程度上也与结晶度相关。见图5，当结晶度为35％，即对于一个2L的聚酯瓶保存期达到84天；如果结晶度提高到60％，那么同样一个瓶
的气体阻隔性提高80％，即保存期达到134天。
（3）定向和应力结晶 定向可以改变PET的内在结构，通过定向可以大大改进机械性能、热性能和光学性能。
定向温度一般在玻璃化温度（Tg～80℃）和热结晶开始温度（Tc～120℃），应力结晶的结晶度主要取决于拉伸速度、定向温度等条件。在这个温度范围内取向PET的结晶度通常低于30％，这种情况下，聚酯链中呈无定型态的多余结晶相。如果加热定向PET会释放应力，被拉紧的链回复到松弛的无规状态，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），因此需要对应力结晶的聚酯进行热定型。图6为不同温度下热定型时所得到的结晶度。从图中可以明显看到，热定型的温度高，结晶度就高；此外，热定型的时间也非常短，大约为几秒种。
50
40
20
0 5 10 15 20 25
加热时间/s 200℃ 180℃ 结晶度150℃ 130℃ 110℃ /% 30
图6 结晶度与热定型温度和时间的关系
对聚合物进行热定型处理，就是将取向后的分子结构置于比取向温度高的温度环境中，进行一段时间的退火处理。当聚合物进行取向和退火处理时，微晶增长的过程中，它们包围了众多的聚合物链，这些链就不能随意收缩了。
11
2.1.2 PET薄膜 聚酯薄膜为无色透明、有光泽、韧性和弹性均好的薄膜，与其他塑料薄膜相比，PET薄膜具有相对密度大、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的特点。其主要性能见表2。
表2 聚酯薄膜的主要性质
性能
树脂性能
相对分子质量 特性粘度/(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)
平衡膜
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
强化膜
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
根据双向取向度的异同和性能，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本相同，拉伸强度相等的膜；强化膜是纵向和横向两向中一个方向的取向度大于另一个方向的取向度，该方向的拉伸强度大于2.6MPa的膜。
聚酯薄膜具有很好的耐撕裂能力和耐磨性，抗击穿性能好，能保持至大约-70℃，还具有优良的电绝缘性和阻隔性。水蒸气的渗透率相当低，与低密度聚乙烯相差不多，对空气、气味渗透也低，这一点与尼龙相仿。可以耐稀酸碱，但会与浓酸碱发生作用。耐大多数溶剂，耐油和脂肪。
由于PET是高度结晶性聚合物，因此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，所以聚酯薄膜常用胶粘剂封合。
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，还要使用昂贵的特种油墨印刷，成本较高。可在树脂中加入某些有机化合物进行改性。另外，聚酯薄膜的爽滑性较差。为适应拉膜加工和膜的性能要求，生产膜用树脂时需添加爽滑剂。
2.1.3 PET纤维 PET纤维具有强度高、初始模量高、尺寸稳定性好、耐热性优良、密度小、变形小的优点，并且具有良好的隔热保温性能和吸收水分的能力，且光稳定性好。具体列举如下：
（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。
12
（2）耐热性高 熔点为255－265℃，软化温度为230－240℃。
（3）弹性很好 耐皱性也超过其他一切纤维。织物不易折皱，不易变形，所以制成的服装挺括、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，比其他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的百分含量）。
2.1.4 PET工程塑料 PET的工程塑料1966年实现工业化生产，全球每年的高性能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工程塑料的用量较少，主要应用在汽车工业中。 表征PET工程塑料性能的主要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，不易达到树脂加工时低模温快速成型的要求。通常采用添加各种成核剂或增塑剂的方法提高其结晶速度，同时使模温由130-150℃降到90-100℃。PET工程塑料的主要性能见表3。
表3 PET工程塑料的主要性能
性能 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
ASTM D792 D638 D638 D790 D790 D256 D648 D149
30%填充 1.58 166 2.0 245 9.66 80.1 224 565 904 975
45%填充 1.70 197 2.0 310 14.5 107 229 540 631 951
35%填充 1.60 97 2.2 148 9.66 58.7 202 500 500 810
最低填充量
1.60 103 2.1 152 9.66 58.7 216 450 575 860
在一些发达国家如美国，汽车商要求加工厂家在加工部件中至少采用25％以上的再生树脂。这一点PET具有优势因为有大量的回收聚酯瓶可利用。再生树脂经过回收及后续生产过程后，特性粘度降低到0.62-0.65dL/g，仍在熔体聚合生产的树脂特性粘度范围内。
2.1.5 PET瓶 PET瓶和容器具有许多优异的性能，除了高透明的特性外，还有极好的对多种气体及油脂的阻隔性，聚酯瓶的主要性能见表4。
13
PET树脂满足美国食品和药品管理局（FDA）的要求，可直接接触食物和药品。由于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。然而用于吹塑瓶的PET树脂的特定性能主要反映在以下几个方面。
表4 聚酯瓶的主要性能
性能
树脂性能
相对分子量 特性粘度/（dL/g）
相对密度（25℃） 结晶度/%
指标 60000 ~80000 0.65 ~0.95
1.36 ~1.38 25 ~50
热性能
使用温度/℃
拉伸模量/GPa 物理性能
拉伸强度/MPa
性能
指标
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 与通用纤维级聚酯相比，瓶用树脂要求特性粘度高。为使产品瓶具有足够的机械强度，易于加工，树脂的特性粘度要求较高，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几个聚合阶段：预聚合反应器、中间聚合反应器等，在几个连续的反应段中熔体的粘度不断提高，最后的反应产物特性粘度为0.65dL/g。制瓶所需的树脂粘度大大高于这个值，因此要采用固相缩聚来实现。只有高分子量的树脂才能顺利吹塑。
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的缩聚反应。固相聚合可以达到增粘、脱醛等目的。
瓶用树脂的乙醛含量必须低。要使产品瓶符合卫生标准，防止内装食品变质变味，乙醛含量通常要低于5μg/L。PET聚合工艺的一个副产品是醛，树脂中醛含量达60μg/L就会影响饮料的口感，因此瓶用树脂的醛含量要低，一般在瓶制品中醛的含量不应超过3μg/L。除醛可以通过固相缩聚实现，聚酯切片通过固相缩聚过程，醛含量可由100~150μg/L降至5μg/L以下。
（2）结晶性能 瓶用树脂要求结晶度要高，为使制瓶过程中原料颗粒不发生粘结，结晶度通常要高于35％。
PET树脂大分子链具有良好的规整性，因而具有较好的结晶性能。PET结晶速度较慢，它的最高结晶温度为182℃，在此温度下，结晶度达到极限结晶度的1/2，所需时间为42s。
此外，结晶速率要低。PET瓶在制备过程中要求注射透明非晶型坯，以免产生结晶雾化。为保证加工过程中瓶的型坯呈非晶态，成型条件范围较宽，雾度低，原料PET树脂的结晶速度要慢。
（3）热稳定性 制瓶的PET热稳定性要好，这样才能保证原料树脂在熔融塑化加工过程中保持稳定，降解小，从而确保吹塑瓶的优良性能。
14
PET树脂本身具有较好的热稳定性，但是在有水分存在时，在高温下PET相对分子质量明显下降，特性粘度下降，制品的机械强度也相应下降。PET树脂在吹塑加工时特性粘度随含水率变化情况如表5。
表5 吹塑加工时PET特性粘度随含水率变化情况
PET含水率/%
0.0025 0.0050 0.0100 0.0200
0.72 0.70 0.68 0.66 0.60
PET树脂初始特性粘度/(dL/g)
0.80 0.78 0.76 0.72 0.65
0.85 0.82 0.79 0.75 0.69
在PET树脂的分子中，含有极性羟基的存在，赋予PET树脂一定的亲水性，使它能吸收空气中的水分。水分的存在会使PET树脂在加工时发生明显的降解，从而影响制品的机械性能，因此PET树脂在成型之前应尽量将含水量降到0.005％以下，至少也应该在0.01％以下。所采取的措施就是在PET树脂加工前进行干燥处理。
（4）气体阻隔性 由于PET聚合物主链中存在苯环，其分子链比较硬，另外由于分子具有较强的极性，分子间的作用力较强，这些结构特点赋予了PET树脂良好的刚性、强度及对非极性气体等物质良好的阻隔性能。
（5）耐化学品性 PET瓶的耐化学药品性能好，主要表现在耐油性、耐有机药品性、耐酸性等方面，此外它有一定的耐碱性。双向拉伸PET瓶对化学耐受性见表6。
表6 PET的耐化学品性能
化学品 15％盐酸 30％盐酸 30％硝酸 60％硝酸 70％硫酸 80％硫酸 氟里昂 乙醇 乙酸乙烯 丙酮
耐受性 优 良 良 一般 优 优 优 优 优 优
化学品 10％苛性钠 10％苛性钾 10%硫酸钠 热甲酚 氯仿 四氯化碳
苯 二甲苯 四氯乙烷 硝基苯
耐受性 一般 一般 优 溶解 优 优 优 优 优 溶解
15