仪化股份公司涤纶一厂 仝凤芹
摘要 本文从不同生产线、基础切片和工艺条件三个方面分析了影响PET瓶级切 片性能的因素。通过优化工艺参数和调整基础切片的配方来满足市场要求，为提
高瓶级切片的质量做了进一步的探讨。
关键词：SSP；PET；聚酯；瓶级切片
0 前言
PET，是当今应用最为广泛的饮料包装材料。由于PET可以方便地通过快速冷却的方法得到基本处于非晶态、高透明、易拉伸的PET制品，所以作为包装材料时PET既可制成双向拉伸包装膜，又可由非晶态瓶坯得到高强度、高透明的拉伸吹塑瓶，还可以直接挤出或吹塑成非拉伸PET 瓶源中空容器。PET中空容器尤其是拉伸吹塑瓶，充分发挥了PET性能，对内容物有良好的展示效果，性能和成本与其他中空容器相抗衡。因此PET作包装材料时基本上都 是采用拉伸吹塑成型的，其中应用最多的是几十毫升到2升的小型瓶，也有容量30升的大瓶。自上个世纪80年代初期，由于它质量轻，成形容易，价格低廉易于大规模生产，自问世后便以不可阻挡的势头迅猛发展。短短20年左右的时间便发展成为全球最主要的饮料包装形式。它不仅广泛用于碳酸饮料、瓶装水、调味品、化妆品、白酒、干果糖果等产品的包装，而且经过特殊处理的热灌装瓶还可用于果汁和茶饮料的包装。用最先进工艺处理的PET 啤酒瓶也正在进入市场，无菌灌装PET 瓶也在紧锣密鼓地发展。可以说，技术进步正为PET 瓶不断拓展着应用领域，它不仅继续扩充在饮用水和碳酸饮料等方面的传统市场，而且正在向啤酒等玻璃和铝罐包装的最后阵地发起冲击。
1 连续固相缩聚生产线基本情况和反应原理
仪化公司有两套连续式固相缩聚生产线，一套是SINCO的(简称10R线)，一套是BUHLER的(简称S2线) ，这两套装置的设备及工艺流程如下所述。
1.1 10R线
主要设备包括预结晶器、结晶器、反应器、冷却器。另外还有一套氮气净化系统(NPU， SINCO的专利) 以除去氮气系统的水分、碳氢化合物以及一些小分子副产物，保证氮气的纯度，并且补加少量的纯氮，氮气循环使用以降低其消耗。流程见附图1。所有的加热介质和冷却介质都是氮气，可以减少副反应的发生。
1.2 S2线
主要设备包括预结晶器、结晶器、预热器、反应器、冷却器。另外也有一套氮气净化系统。以热空气为加热介质的是预结晶器、结晶器，其余的加热介质是氮气。流程见附图2。
1.3 反应原理
1.3.1 生产工艺简述
PET瓶级切片的生产过程主要分两大部分，第一部分是基础切片的生产，即聚酯生产。仪化公司采用直接酯化法，生产瓶级基础切片的工艺过程与生产常规切片基本相同，同时为了满足瓶级切片一些性能而加入了第三单体IPA和一些添加剂。第二部分是基础切片的固相增粘，目前主要的有三种不同的工艺：SINCO、BUHLER、BEPEX工艺，我公司采用的是SINCO和BUHLER工艺。
1.3.2 主要反应
反应方程式如下：
聚酯反应：
HOOC– –COOH + 2HOCH2CH2OH HOCH2CH2OOC– –COOCH2CH2OH + 2H2O
HOCH2CH2OOC– –COOCH2CH2OH H--OCH2CH2OOC– -CO n OCH2CH2OH
+(n-1)HOCH2CH2OH
固相缩聚反应：
主反应：
1．酯交换：
PET-COO-CH2-CH2-OH + HO-CH2-CH2-OOC-PET →
(1) K1
PET-COO-CH2-CH2-OOC-PET + HO-CH2-CH2-OH
2．酯化：
PET-COOH + HO-CH2-CH2-OOC-PET →
(2) K2
PET-COO-CH2-CH2-OOC-PET + H2O
可能发生的副反应：
1 PET链降解
PET-COO-CH2-CH2OOC-PET →
(4) K4
PET-COOH + CH2=CH-OOC-PET
2 与乙烯基的缩聚反应
PET-COO-CH=CH2 + HO-CH2-CH2-OOC-PET →
(3) K3
PET-COO-CH2-CH2-OOC-PET + CH3CHO
乙醛的生成反应
PET-COO-CH=CH2 + HOOC-PET →
K6 K5
(5)
PET-COO-CH-OOC-PET+ CH3 →
(6) K7
PET-CO-O-OC-PET + CH3CHO
3 羟基的降解
PET-CH2-CH2-OH → PET-COOH + CH3CHO
(8) K8
2 原料及产品测试
2.1基础切片和成品切片的质量指标
表1 原料和成品的合同指标
Tab.1 contract value for basic chips and final products
指标 | 单位 | 指标范围 |
基础切片 | 成品切片 |
特性粘度 | dg/l | 0.620±0.015 | 0.870±0.015 |
二甘醇含量 | wt.% | 1.5 | 1.5 |
IPA | % | 2.5 | 1.80±0.2% |
端羧基 | mol/t | 40 | 20±5 |
乙醛 | mg/kg | 200 | 1.0 |
水份 | % | 0.4 | 0.5 |
值b | / | -3~-4 | / |
b增幅 | / | / | 2.5 |
值L | / | 80 | 82 |
20粒重 | Mg | 350±10% | / |
| | | | | | | | | | |
2.2 测试方法
特性粘度：乌氏粘度计
值：差仪
乙醛含量：气相普法
二甘醇：气相谱
IPA：气相谱
熔点：DSC
结晶度：密度梯度法
端羧基：滴定法
3 结果与讨论
3.1不同生产线引起的产品性能差异
从表2可以看出，在原料切片和产量固定的情况下，10R线的增粘幅度大于S2线，这主要是由两个系统本身造成的。在满足条件的最大负荷生产时，10R线的反应速度快于S2线，在原料相同的情况下，主要是系统自身的原因。影响反应速度的因素很多，从热力学和动力学以及外在动力来看，大概有三个方面的因素，即反应温度、小分子的除去速度、外在动力——催化剂的催化。S2线反应器温度偏低，而且没有保温层，虽然有预热器的增粘，但是从整体上影响了反应速度，相对来说，SINCO工艺，反应器温度较高，而且物料在较高的温度下停留时间相对较长，所以反应速度要快于S2线。对于高分子的聚合反应，总的聚合速率常数k与温度T（K）的关系遵循Arrhenius方程式[1]：
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