（作者：Robert D. Leaversuch，發表于2004年6月《Plastics Technology》雜志）
---熱塑性聚酯（TP polyesters）的成員比你想象的要多。你可能知道PET、PBT和PETG——但PCT、PCTG、PCTA和PTT呢？如果你不確定它們是什么、它們的性能如何比較以及誰在銷售它們，我們有答案——并且有很多關于這類材料的新開發情況要告訴你們。
如果讓一個工程樹脂的注塑或擠出成型工程師說出一種熱塑性聚酯的名稱，大多數人可能會想到PET或PBT，或者也許是PETG。很可能，有少數人會知道市場上至少有另外三種對苯二甲酸酯聚酯家族成員是商業化的，而且還有另一種蓄勢待發。但是，更少數的加工廠商會知道這些樹脂家族中的“隱藏”成員在性價比方面的定位，或者從哪里可以獲得它們。
鑒于聚酯在電氣、汽車、醫療和家電部件以及高端包裝（更不用說本文范圍以外的通用包裝）中悠久的使用歷史，是什么導致了當今市場上對聚酯的認知模糊呢？
這種認知模糊部分源于熱塑性聚酯包含七種均聚物和共聚酯類型，它們都基于酯化學和對苯二甲酸（TPA）骨架（見表格）。不同的品種都具有優異的耐化學性和電氣性能、良好的尺寸穩定性以及（如果增強）高韌性與剛度的平衡。其中幾種具有高透明度。但在不同程度下，它們有時存在耐熱性差、外觀缺陷以及易吸濕等問題，這使得干燥成為關鍵問題。
第二個混淆來源于近年一些供應商的營銷策略。一些供應商故意避免明確標識特定類型的聚酯和共聚酯。此外，在不同的最終用途市場中，來自同一供應商的同一種樹脂可能使用完全不同的商品名。
第三個不確定性源于最近聚酯供應格局的變化。實際上，過去一年里，幾乎每家供應商都剝離或收購了聚酯產品線，或對其聚酯業務進行了重大重組。雖然這些舉措旨在為建立更強大的長期聚酯供應基礎奠定基礎，但直接效果是加劇了關于誰供應什么的不確定性。
使情況更加模糊不清的是聚酯本身的一個關鍵特性——它們能高效地接受玻纖和礦物增強材料、顏料以及其他聚合物。大約90%的聚酯與填料、增強劑和其他添加劑進行復合。這模糊了不同基礎樹脂特性之間的區別。然而，復合技術也催生了阻燃且符合FDA要求的PBT的新發展，以及聚酯彼此之間以及與聚碳酸酯（PC）、ABS和ASA合金的激增。
有三個因素使得現在是澄清當今市場中熱塑性聚酯現狀的恰當時機。一是供應方面的眾多變化。二是競爭性樹脂生產商在目標應用中用其他樹脂替代聚酯的營銷努力。最后但同樣重要的是一系列新的技術發展：聚酯供應商正在通過新型樹脂和合金來應對這種競爭，包括增強極端條件下（例如連接器）電氣設備性能的耐水解PBT牌號。另外，PBT和工程級PET的裝飾能力得到改善后，這也導致了一些新的應用選擇。而一種新型聚酯PTT最近也已推出。
*多功能的化學結構*
由于其多樣性，聚酯讓許多潛在用戶感到困惑。主力均聚物通過將對苯二甲酸（TPA）與不同的二醇結合而獲得不同的性能：PET和PBT分別由乙二醇（EG）和丁二醇制成。
北美PBT供應商包括GE Advanced Materials (GE先進材料)、Ticona和DuPont (杜邦)（使用國內生產的樹脂）、BASF (巴斯夫)（國內和進口樹脂）以及Bayer (拜耳)（使用進口樹脂）。杜邦、Ticona、巴斯夫和拜耳也供應增強PET復合物。盡管有很長的獨立聚酯復合商名單，但其中很少有人說他們目前活躍在產品開發領域。
另一組共聚酯結合了TPA、EG和一種仲醇——環己烷二甲醇（CHDM）。CHDM由Eastman Specialty Chemicals (伊士曼特種化學品)和韓國的SK Chemicals (SK化學)生產。其成本至少是PET和PBT所用二醇的四倍，因此基于CHDM的共聚酯享有可觀的價格溢價。
二醇改性的共聚酯是PETG（二醇含量中CHDM少于50%）和PCTG（二醇含量中CHDM超過50%）。PCT是TPA和100% CHDM二醇的均聚物，具有更高的耐熱性。伊士曼最近將PCT系列出售給了DuPont Engineering Polymers (杜邦工程塑料)。杜邦還擁有PCTA（一種間苯二甲酸改性的PCT）的某些增強復合物的技術專利。
近年來，伊士曼僅使用通用標簽“聚酯”和“共聚酯”來描述其所有不同的材料。由于直到最近伊士曼是PCT、PCTG、PETG和PCTA的唯一生產商，其通用標簽可能在一定程度上模糊了人們對各種共聚酯及其各自特性的認識。
*電子用途處于變化中*
根據加利福尼亞州門洛帕克SRI Consulting最近發布的一項研究，2003年北美對聚酯樹脂和復合物的需求量為6億磅/年。該報告的作者Joel Levy將聚酯市場細分為：60%為PBT（包括合金），16%為PET，22%為共聚酯（其中PETG占80%）。預計未來幾年國內需求將以每年5%至6%的速度增長。大部分聚酯——尤其是PBT——的成型活動正遷移到亞太地區，該地區也是近期產能擴張的主要發生地。
超過50%的PBT以及填充或增強PET的需求來自模塑成型的汽車電氣連接器、開關和繼電器，其次是印刷電路板。隨著新力量推動溫度要求提高——特別是小型化、發動機罩下汽車部件密集布陣以及新型無鉛焊接方法——這個市場正處于轉型期。
聚酯供應商的一個主要對策是大力推動連接器材料的升級，使其不被淘汰或被競爭性樹脂取代。同樣重要的是努力利用新技術將聚酯引入全新的應用領域。杜邦最近從伊士曼購買了增強型Thermx PCT、增強型PET以及PCTA復合物的技術和營銷權。在電氣設備應用方面，杜邦將PCT視為拓寬其工程熱塑性塑料版圖的手段。
杜邦美洲區高溫材料經理David Glasscock表示，PCT為杜邦提供了一種結晶性聚酯，其短期熱應力性能填補了PET和液晶聚合物（LCP）之間的空白。這在30%玻璃增強PCT的熱變形溫度（HDT）上表現明顯：在264 psi下為262°C/504°F。這使其在PET（224°C HDT）和LCP（288°C HDT）之間的性能區間具有優勢。
PCT的耐熱性使其適用于需要紅外回流焊和表面貼裝焊接的電氣設備，這兩者都涉及升高的操作溫度。位于北卡羅來納州格林斯伯勒的Tyco Electronics (泰科電子) 已采用一種33%玻璃增強的PCT（Thermx CGT33）來替代PBT，用于一個已改用紅外焊接的汽車電動座椅連接器。
據報道，PCT復合物還提供出色的電氣性能，以及與競爭材料相比良好的抗電弧徑跡性。抗電弧徑跡性為兩種快速增長的汽車應用——混合動力汽車和42V汽車——中的繼電器和開關開辟了機會。杜邦正在開發新的PCT牌號和合金以挖掘這一潛力。
應對汽車連接器市場變化的另一個舉措是巴斯夫、Ticona、拜耳、杜邦等公司推出的耐水解PBT。這些復合物同時對聚合物和添加劑進行了改性，以提高在高溫高濕條件下的抗降解能力。巴斯夫聚酯產品經理Mitchell Lee認為，這些復合物對于PBT在汽車連接器中持續成功至關重要，因為更高的耐濕性就意味著它們有更好的抗翹曲性和耐熱性。它們使連接器制造商能夠在不重新設計和改造現有連接器以適應不同聚合物的情況下滿足全球標準。巴斯夫正在努力降低耐水解PBT的成本溢價。
Ticona最近增加了抗沖擊改性、玻璃/礦物增強以及合金級的耐水解Celanex PBT。其中之一是含有40%玻璃的Celanex 3425 HRT，它在提供韌性的同時，還具有與環氧樹脂粘合劑粘合的卓越能力。
拜耳聚合物最近強調提供各向同性收縮的PBT牌號，適用于尺寸公差至關重要的高密度插頭連接器，以及配電端子外殼中更高的抗應力開裂性。
從明年1月1日開始，拜耳將重組其聚合物和化學品業務，成立兩家公司。此舉將切斷其Pocan PBT業務（將歸屬新的Lanxess朗盛公司）與其Makro混合PC/PBT合金業務（將由新的Bayer MaterialScience拜耳材料科技公司繼承）之間的聯系。
LNP Engineered Plastics (LNP工程塑料) 以前在PBT領域影響較小，現在正尋求在電子市場扮演更大角色。LNP旨在應用其專有技術生產具有高流動性、無鹵阻燃（FR）和各向同性收縮的PBT電氣復合物。
*超越連接器*
杜邦提高了其增強PET和PBT系列的美學質量。其新的Shine-e Rynite PET牌號在光澤度和顏色保持方面增強了部件外觀。一個牌號生產的外部汽車面板上在線與金屬部件在電泳涂裝（E-coat）烘箱中一起噴涂時，可實現A級外觀。據報道，另一個牌號則為未噴漆的非汽車部件（如烤箱門把手）賦予了卓越的光澤和顏色。
杜邦還推出了互補的增強和非增強Crastin PBT牌號，以解決在潛力巨大的汽車前大燈裝飾框（bezel）市場中的一個缺陷。現有的PBT/PET合金在真空金屬化時無法產生完美無瑕的鏡面效果，因此需要預涂層。這一額外的涂層步驟威脅到PBT/PET裝飾框相對于熱固性材料和金屬的成本競爭力。
新的Crastin CE2548是一種全PBT復合物，專為裝飾框的直接金屬化提供所需的鏡面效果而配制。據稱其專有的增強體系無需涂層即可實現無瑕疵的反光表面。杜邦PBT全球營銷經理Richard Mayo表示，該復合物已用于林肯領航員（Lincoln Navigator）等一些美國車輛。同時，Crastin CE2055是一種新的非增強PBT，其流動性提供了優于任何增強PBT的光澤度和反射率。這使得需要高光澤表面的裝飾框能夠直接金屬化。據稱該牌號還可實現輕量化，并在歐洲使用。
杜邦為Thermx PCT的食品接觸級找到了一個新的應用領域，即能承受350°F烤箱溫度的工業和商用烤盤。
GE Advanced Materials (GE先進材料) 最近也推出了一種用于輕量化前照燈裝飾框的新型PBT/PET共混物。Valox EH7020HF是目前用于前照燈的20%礦物增強EH7020牌號的改進版本。新版本擁有改進的流動性，允許更薄的壁厚。
巴斯夫現已將其前霍尼韋爾（Honeywell）的增強PET復合物與其Ultradur PBT系列整合。巴斯夫的Lee稱，用于Petra PET復合物的回收瓶級樹脂“純凈、性能可預測且仍然具有成本效益”，盡管近期價格上漲。Ticona推出了一種低熔點（297°F）的Celanex PBT粘合劑，用于汽車頂棚、引擎蓋和行李箱襯墊中的PET無紡布。與目前由棉纖維和酚醛粘合劑制成的襯墊不同，這種全聚酯系統是完全可回收的。Ticona聲稱，全聚酯襯墊還能減輕重量并改善隔熱隔音效果。
Ticona最近的另一個新品是醫療級PBT系列。其中一種耐磨版本用于靜脈注射（IV）治療注射器的分離管（declutch tube），取代了五個金屬部件。
為了降低目前售價約為1.50美元/磅的PBT復合物的成本，A. Schulman推出了一種PBT/PET共混物，其中使用了至少25%的消費后回收（PCR）PET。工程材料產品經理Jim Oakley聲稱，Schuladur PCR提供的性能和加工性與原生PBT相當，而成本降低了20%。它們提供非增強型以及含10%至40%玻璃的增強型。Oakley表示，它們正被用于汽車擋風玻璃雨刷、格柵開口固定件、車窗升降電機、門把手和連接器。
*合金領域活躍*
在汽車和其他非連接器應用領域，聚酯合金也有大量活動。巴斯夫推出了用于汽車外部部件和其他戶外電子外殼的Ultradur S4090 PBT/PET/ASA三元合金，有15%和30%玻璃兩種規格。ASA增強了耐候性和尺寸穩定性，而聚酯成分則優化了性價比。
GE Advanced Materials (GE先進材料) 正在強調新的合金發展。其合金系列曾經主要是Xenoy PC/PBT，現在還包括Cytra PBT/ABS和Xylex PC/共聚酯。后者利用各種共聚酯來提高PC的耐候性、耐化學性、耐沾污性和耐滅菌性，同時保持其韌性和透明度。結晶產品總經理Tim O'Brien表示：“這種定制化的性能組合包正在獲得市場吸引力”，他列舉了Xylex在按摩浴缸、游泳池、狗項圈、太陽鏡鏡片和化妝品領域的進展。
O'Brien補充道，GE的Xenoy PC/PBT在汽車保險杠面罩（fascia）領域正在“強勢回歸”，此前它一直受到成本更低的TPO和泡沫系統的挑戰。他將此歸功于保險杠橫截面更薄的趨勢。Xenoy在著色、未噴漆的垂直車身面板以及皮劃艇和背包五金件中的使用也在增長。
*共聚酯拓展領域*
將部分聚酯和共聚酯業務出售給杜邦并未停止伊士曼的產品開發。其在共聚酯領域的最新舉措之一是推出其“玻璃聚合物”（Glass Polymer），可在化妝品和個人護理產品的厚壁瓶中復制玻璃的外觀和觸感。這些PCTA材料包括專為注塑和拉伸吹塑設計的Eastar AN001，以及用于注塑成型的AN004。據說AN004還能縮短薄壁注塑睫毛膏管的周期時間。
為什么選擇PCTA？成本更低的PET在壁厚超過3毫米時結晶速度過快，導致霧濁。PCTA中的酸改性延遲了結晶，在厚壁瓶中保持了出色的透明度，同時還提供了類似玻璃的剛性觸感。伊士曼正在推出一種用于擠出吹塑瓶和部件的新型共聚酯。PETG長期以來一直被擠出吹塑成相對較小、簡單的瓶子，如冰箱容器。這種未公開名稱的新共聚酯稱為EBO62，其韌性、透明度和熔體強度均超過PETG，為聚酯進入更堅韌、更厚、更大的擠出吹塑部件開辟了道路。
PETG正在實驗室燒瓶和熱成型醫療包裝領域取得新進展。伊士曼最近增加了專用于型材（如槽道、標牌以及醫療和包裝管材）的Provista系列。Provista MP001產品使用支化劑和更寬的分子量分布來提高熔體強度并減少高產量下的熔體破裂，但代價是韌性降低。
伊士曼還推出了用于醫療型材的特別PETG。MP002保留了MP001的加工優勢，同時比主力牌號PETG 6763具有更高的韌性。
伊士曼的另一新品是DN010，一種可注塑的PCTG，具有高透明度（92%透光率）和韌性，適合替代丙烯酸。更高的韌性減少了破損并允許采用卡扣式設計。另一種用于注塑成型的新PCTG是MN005，適用于透明醫療設備和包裝。其流速是正常值的兩倍，同時最大限度地減少了在沖擊強度和伸長率方面的權衡。
SK Chemicals (SK化學) 在韓國生產CHDM和共聚酯，是亞太地區的主要供應商，該地區PETG正在取代PVC用于展示板、家用化學品瓶等應用的片材中。其美國子公司已謹慎進入當地市場，提供用于薄膜、片材和注塑成型的Skygreen PETG，僅供應給選定的美國客戶。一家大型國內包裝公司的負責人表示，其質量可與伊士曼的PETG相媲美，不像其他一些海外PETG材料。（并非所有以PETG名義銷售的材料都是同等的，據稱一些外國生產商在CHDM含量上偷工減料。）SK也在權衡引入PCTG。
“我們采取差異化策略，不打算在價格上競爭，”SK Chemicals America的業務發展經理Yoon Hong說。她表示SK生產CHDM和共聚酯的工藝與伊士曼不同，產生的性能存在細微差異。
*一顆新的聚酯明星？*
聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT）于1941年發現，由Shell Chemical (殼牌化學) 通過對苯二甲酸（TPA）和1,3丙二醇（PDO）縮聚制成，直到現在才作為一種用于注塑和擠出的商業樹脂提供。殼牌在催化劑方面的一項突破性進展將PDO成本降低了10倍至約1美元/磅，最終使PTT成為PET和PBT具有成本效益的替代品。
殼牌對Corterra PTT的優先市場是地毯面紗和紡織纖維領域，它在此提供出色的回彈性、抗污性和鮮艷的色彩。PTT地毯已在韓國商業化。但PTT在工程塑料中的應用也在殼牌的議程上占據重要位置。一種更高分子量的版本現已可用于復合物和合金的取樣。
殼牌化學在西弗吉尼亞州的Pt. Pleasant有一個年產3600萬磅的間歇式PTT樹脂工廠，但一個年產1.9億磅的工廠將于今年晚些時候在蒙特利爾投產。該工廠由殼牌的一家名為PTT Poly Canada的合資企業擁有，是與魁北克一家國有公司的合作伙伴關系。它將采用一種新的連續熔融工藝來生產PTT。殼牌化學將負責產品的銷售。
PTT是一種快速結晶、密度為1.35 g/cc的樹脂，可進行注塑、擠出和吹塑成型。它比PET更容易加工且更不易吸濕，而其機械性能介于PET和PBT之間。在PTT中添加30%玻璃可產生等于或略優于類似增強PBT的性能（見圖表）。據殼牌LP高級銷售主管Joe LeGrand稱，非纖維用途的PTT幾乎完全可能用于與PC、PBT或PET的復合物和合金中。
殼牌的高級研究員Kailash Dangayach表示，PTT能創造光滑、有光澤的表面，并能像鏡子一樣復制模具細節。該聚合物比其他聚酯更抗翹曲，并且比PBT更容易接受顏料——他說，預計顏料添加量減少50%即可提供相同的亮度。
正在研究的潛在PTT用途包括：汽車以及農業、休閑或越野車輛的大型外部面板；家電和工業外殼；大型平板建筑和裝飾面板。PTT還可以擠出成雙向拉伸薄膜：一家韓國薄膜制造商使用PTT/PET共混物替代PVC，用于工業捆扎瓶子的收縮膜。
復合商RTP、Lati USA和Albis正在測試PTT在薄壁件中使用無鹵阻燃劑達到UL 94V-0級的能力，同時保留用于電氣線圈骨架、連接器和外殼的其他關鍵性能。到目前為止，這些目標用PBT難以實現，因此尼龍6和66在這些應用中更受青睞。
RTP及其合作伙伴、德國慕尼黑的電氣設備制造商Epcos GmbH開發了無鹵、V-0級PTT復合物，可提供良好的電氣性能、22,000 psi的彎曲模量以及在264 psi下410°F的HDT。“這些產品在技術上是成功的，”RTP產品經理Paul Killian宣稱，但他表示銷售情況令人失望。Killian認為，無鹵阻燃劑在美國的高成本和緩慢接受度阻礙了PTT的更廣泛采用。RTP的4700系列PTT復合物還包括含鹵阻燃、玻璃增強、潤滑和碳纖維（導電和抗靜電）復合物。
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