在五大工程塑料中，聚酯材料以其独特的性能和广泛的应用占据着重要地位。聚酯，作为分子主链上含有重复酯基团 [-CO-O-] 的热塑性树脂总称，涵盖了众多类型，其中聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是最为典型且应用广泛的代表。
PET与PBT
PET的化学结构由对苯二甲酸和乙二醇组成，其分子链呈现出一定的规律性。对苯二甲酸部分提供了刚性结构，而乙二醇部分则在一定程度上影响链的柔性。
这种结构和性能特点使得PET在机械性能和热稳定性方面有出色表现。PBT的分子链中，柔性脂肪烃基为-(CH₂)₄-，与PE相比，其分子链柔顺性更好。
聚酯材料的发展历史
PET的发展可以追溯到20世纪中叶。1941年，英国科学家的开创性研究使其诞生，随后英国帝国化学公司和美国杜邦公司分别于1946年和1948年将其投入商业化生产，开启了聚酯纤维在纺织领域的新纪元。
在我国，20世纪70年代开始大规模生产 PET纤维，也就是人们熟知的涤纶，这在很大程度上缓解了当时棉布供应紧张的局面。PET在包装领域的应用则是在20世纪70年代后期逐渐兴起，PET瓶以其轻便、透明、良好的阻隔性等特点迅速占领市场。
PBT的发展是为了克服PET在某些加工工艺中的局限。1969年塞拉尼斯公司推出PBT，1972年GE塑料跟进，1978年杜邦公司的突破使PBT成功商业化。其发展历程体现了材料科学中不断优化和创新的精神，以满足不同工业领域对材料性能的多样化需求。
PET 的合成主要有酯交换法（DMT 法）
和直接酯化法（PTA 法）
酯交换法中，对苯二甲酸二甲酯（DMT）与乙二醇（EG）按特定比例在催化剂作用下，于约150~200℃进行酯交换反应，生成对苯二甲酸乙二醇酯（BHET），然后在高温（约270~ 290℃）和减压条件下缩聚成PET。
在直接酯化法中，高纯度对苯二甲酸（PTA）或中纯度对苯二甲酸（MTA）与EG在250~ 260℃直接酯化生成BHET，后续缩聚步骤与酯交换法类似。PBT的合成工艺与PET相似，只是原料中的二醇部分换成丁二醇。酯交换法中，对苯二甲酸二甲酯与丁二醇反应，而直接酯化法则是对苯二甲酸与丁二醇反应，反应条件和步骤的控制对于产物的质量和性能至关重要。
聚酯材料的主要特点
聚酯材料在力学性能方面表现优异，PBT的拉伸强度一般在50~70MPa之间，弯曲强度约为80~100MPa，具有良好的尺寸稳定性。PET的拉伸强度约为60~75MPa，弯曲强度可达100~120MPa，两者在不同受力条件下都能保持较好的机械性能，可满足如汽车零部件、电子设备外壳等对强度和稳定性要求较高的应用场景。
在化学稳定性方面，聚酯材料对多数有机溶剂表现出良好的耐受性。在pH值为4~8的环境中，PET和PBT都能保持稳定。对于强酸强碱，虽然会引起水解，但在特定条件下，如在低于60℃的水中长期使用时，水解速度较慢。
它们对氢氟酸、有机酸稳定，对非极性溶剂如烃类、汽油、润滑油等在常温下几乎没有影响，而苯甲醇、硝基苯、三甲酚等特定有机溶剂可使其溶解，这种化学稳定性使得聚酯材料在化工、石油等领域有广泛应用。在电绝缘性上，聚酯材料的体积电阻率可高达10¹⁴ ~10¹⁶Ω・cm，介电常数在3~4之间，介电损耗角正切值较低，约为0.002~0.005，这使得它们在电子电器领域成为优秀的绝缘材料，可用于制造电线电缆绝缘层、电器开关等部件。
在加工性能方面，PBT由于分子链柔顺，其熔体流动速率（MFR）在一定条件下可达到10~30g/10min（250℃，2.16kg），加工温度范围相对较宽且较低，约为230~260℃。PET 的熔体流动速率相对较低，加工温度较高，约为260~290℃，这是因为其分子链刚性较大，但通过合理的加工工艺调整，两者都能实现良好的成型加工，满足如注塑、挤出等不同加工工艺的需求。
聚酯材料在各个领域都有广泛应用
在纺织领域，PET纤维在纺织行业占据重要地位。在服装方面，用于制作运动服、衬衫、裤子等各类日常穿着衣物，其耐磨性好，多次洗涤后仍能保持良好的外观和性能。
在家纺领域，PET纤维制成的窗帘、床上用品等具有挺括、易打理的特点，其纤维的细度、强度等参数可根据不同产品需求进行调整，满足多样化的市场需求。
在包装领域，PET瓶广泛应用于饮料、食品、药品等包装。以常见的500ml PET饮料瓶为例，其壁厚约为0.2~0.3mm，能够承受一定的内部压力，同时对氧气、二氧化碳等气体有一定的阻隔性，可有效保持内容物的品质。在食品包装中，PET薄膜也用于包装饼干、糖果等，其透明度高、柔韧性好，可有效防止食品受潮、氧化。
在电子电器领域，聚酯材料用于制造电脑外壳、手机外壳、电视外壳等部件。以电脑外壳为例，PBT或PET与玻纤等增强材料复合后的材料，能够满足外壳对强度、硬度、耐热性和尺寸稳定性的要求，同时保证良好的外观质量，外壳的壁厚可根据电脑类型在1.5~3mm之间调整。在电路板上，聚酯材料作为绝缘层，保障电路的安全稳定运行，其精确的电性能参数确保了信号传输的准确性。
在汽车工业中，在汽车内外饰方面，聚酯材料应用广泛。例如汽车座椅的调节机构部件，采用PBT或PET与其他材料的合金，能够承受长期的机械应力和温度变化。汽车的仪表盘、门板等内饰件使用聚酯材料，可通过添加阻燃剂等改性手段满足汽车内饰的防火安全要求。在汽车发动机舱附近的零部件，如传感器外壳等，聚酯材料的耐热性和化学稳定性能够保证其在恶劣环境下正常工作。
此外，随着科技的发展，聚酯工程塑料在共混改性、共聚、化学改性和生物可降解等方向不断拓展。例如在生物可降解领域，聚乳酸（PLA）等聚酯类生物可降解材料在包装、医疗等领域的应用逐渐增加，为环境保护和可持续发展做出贡献。
来源：先进高分子材料信息
