PEN高性能聚酯材料發(fā)展與應(yīng)用
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次發(fā)布日期：2021-08-02 14:35
PEN是聚萘二甲酸乙二酯的簡(jiǎn)稱，是20世紀(jì)90年代商業(yè)化的新興高性能聚酯產(chǎn)品，它可以作為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)的優(yōu)良替代品，也是近年發(fā)展應(yīng)用快速的高分子材料之一。
PEN合成路線一般以2,6-萘二甲酸和乙二醇或2,6-萘二甲酸二甲酯和乙二醇為原料通過(guò)酯化或酯交換反應(yīng)合成單體2,6-BHEN(2,6-萘二甲酸乙二醇酯)，再經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)合成PEN(聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯)，最后通過(guò)固相縮聚合成高分子量PEN。萘環(huán)的引入使PEN具有優(yōu)越的物理機(jī)械性能、耐熱性能、染色性能、力學(xué)性能、氣體阻隔性能以及抗紫外輻射性。
萘環(huán)比苯環(huán)的體積大，空間位阻的作用更強(qiáng)，導(dǎo)致金屬離子進(jìn)攻困難，并且萘環(huán)共振效應(yīng)比苯環(huán)大，金屬離子進(jìn)攻羰基的親電反應(yīng)產(chǎn)生的中間體比苯環(huán)穩(wěn)定。因此，生產(chǎn)PEN的反應(yīng)速率比PET慢。反應(yīng)溫度提高雖然可加快反應(yīng)速度，但溫度過(guò)高則導(dǎo)致乙二醇大量蒸發(fā)而影響酯交換率，控制在195℃左右較為適宜。酯交換法是目前工業(yè)化生產(chǎn)PEN所采用的方法。
PEN產(chǎn)品的商業(yè)化難點(diǎn)在于生產(chǎn)成本高，其生產(chǎn)成本主要取決于單體2，6-NDA 和2，6-NDC，歸根于前體2，6-DMN的分離和制備難度大，以及單體2，6-NDA的提純繁雜。因此，需要不斷研究開發(fā)新技術(shù)和新方法，以解決前體和單體分離提純難的問(wèn)題，從而降低PEN的生產(chǎn)成本。
PEN由于模量高、尺寸穩(wěn)定性好、不變形、彈性高、剛性好等特點(diǎn)，在薄膜、片材、中空材料、纖維、工程塑料等領(lǐng)域已有較為廣泛的應(yīng)用，成為全球開發(fā)最快、應(yīng)用前景最廣的樹脂材料之一。其優(yōu)秀的氣體阻隔性能、F級(jí)（耐160℃高溫）耐熱絕緣材料的PEN，在日本廣泛的應(yīng)用在滅火器上。目前國(guó)內(nèi)的PEN研發(fā)生產(chǎn)仍然比較薄弱，但中國(guó)石化、中國(guó)石油等公司已先后布局PEN上中下游產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)研究課題，著力于從源頭降低PEN的制造成本，并進(jìn)行PEN產(chǎn)品的推廣。預(yù)計(jì)在未來(lái)十到二十年，我國(guó)也將能自主研發(fā)制造先進(jìn)的PEN薄膜、PEN纖維、PEN瓶以及PEN納米材料等，逐步實(shí)現(xiàn)由PET到PEN的跨越。我國(guó)聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）產(chǎn)品需求主要依賴進(jìn)口，新思界產(chǎn)業(yè)研究數(shù)據(jù)顯示，全球PEN主要供應(yīng)地區(qū)為美國(guó)、日本、歐洲等地區(qū)，2019年我國(guó)聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）產(chǎn)品進(jìn)口量為1500噸。
PEN由于模量高、尺寸穩(wěn)定性好、不變形、彈性高、剛性好等特點(diǎn)，在薄膜、片材、中空材料、纖維、工程塑料等領(lǐng)域已有較為廣泛的應(yīng)用，成為全球開發(fā)最快、應(yīng)用前景最廣的樹脂材料之一。其優(yōu)秀的氣體阻隔性能、F級(jí)（耐160℃高溫）耐熱絕緣材料的PEN，在日本廣泛的應(yīng)用在滅火器上。
近年來(lái)，PEN薄膜主要應(yīng)用在柔性印刷電路板、電容器膜、F級(jí)絕緣膜等方面，而PEN薄膜新的用途仍然在不斷開發(fā)中。PEN膜也被用于汽車感測(cè)器及絕緣零配件方面，如傳動(dòng)帶、制動(dòng)油管、輪胎簾子線。
隨著聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）熱度的不斷增長(zhǎng)，我國(guó)PEN產(chǎn)品需求日漸增多，而PEN憑借其優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在某些中高端領(lǐng)域逐步取代PET產(chǎn)品，尤其是在食品、化妝品、飲品等與人體密切接觸的領(lǐng)域。PEN在未來(lái)將逐步占領(lǐng)聚酯市場(chǎng)。我國(guó)PEN行業(yè)亟需打破國(guó)外壟斷，建立具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PEN生產(chǎn)線。大力開發(fā)研制國(guó)產(chǎn)PEN產(chǎn)品意義重大，行業(yè)前景廣闊。
