PET發(fā)泡材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢與技術(shù)進(jìn)展分析摘要：PET發(fā)泡材料是一種新型的環(huán)保材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、優(yōu)良的隔熱性能和環(huán)保等特點(diǎn)。正因如此PET發(fā)泡材料被廣泛應(yīng)用于環(huán)保建材、汽車內(nèi)飾、風(fēng)力發(fā)電和航天工業(yè)等領(lǐng)域，受到廣泛的關(guān)注。有鑒于此，本文介紹PET發(fā)泡材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢、PET發(fā)泡材料的技術(shù)進(jìn)展、PET泡沫的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，指出現(xiàn)階段行業(yè)的研究重點(diǎn)是提升PET材料的熔體強(qiáng)度和開發(fā)新型的發(fā)泡技術(shù)關(guān)鍵詞：PET發(fā)泡材料；產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢；技術(shù)進(jìn)展引言近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，PET發(fā)泡材料在建筑、包裝、電子、汽車等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，市場需求持續(xù)增長。然而，與國際先進(jìn)水平相比，我國PET發(fā)泡材料產(chǎn)業(yè)仍存在一定的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品性能、生產(chǎn)效率和環(huán)保水平等方面。為了應(yīng)對市場競爭和環(huán)保要求，我國PET發(fā)泡材料產(chǎn)業(yè)需要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品性能和生產(chǎn)效率，同時注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。此外，還需要加強(qiáng)與上下游產(chǎn)業(yè)的協(xié)同合作，形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，提高整體競爭力。在政策扶持和市場需求的雙重推動下，我國PET發(fā)泡材料產(chǎn)業(yè)有望實(shí)現(xiàn)更大的發(fā)展，成為全球領(lǐng)先PET發(fā)泡材料生產(chǎn)和應(yīng)用基地。1、PET發(fā)泡材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢PET發(fā)泡材料具有優(yōu)良的理化性質(zhì)，是目前國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)，國外多家企業(yè)相繼成功制備了PET泡沫材料，具有非常廣闊的市場前景。日本積水化工股份有限公司（JapanWaterChemicalIndustriesCo.）首先利用擠壓工藝制造了"CelPet"PET薄片，這是因?yàn)樗哂械兔芏?、?yōu)異的耐油性和耐化學(xué)性以及良好的抗沖擊性能，作為制造包裝材料、馬達(dá)零件、托盤零件等的原料；另外，本公司還生產(chǎn)PET泡沫材料，可在220℃下使用。另外，公司還生產(chǎn)PET泡沫板，可在220℃下循環(huán)使用，具有良好的耐熱性［1、2］。“CelPet”與PP、PS發(fā)泡片材的性能對比見表1。表1“CelPet”與PP及PS發(fā)泡片材的性能對比項(xiàng)目厚度/mm表觀密度/kg·m-3發(fā)泡倍率縱向拉伸強(qiáng)度/MPa橫向拉伸強(qiáng)度/MPa“Celpet"材料1.03004.58065“Celpet"產(chǎn)品3.010013.54025PP發(fā)泡片材2.42503.66060PS發(fā)泡片材2.19511.03025Guit公司利用低成本回收的原材料(PET塑料飲料瓶和織物)，采用自動化批量擠出技術(shù)，制備了一種可再生結(jié)構(gòu)泡沫芯材（GPET)，它具有比輕質(zhì)木材更低的樹脂吸收能力，且供求關(guān)系不受市場需求影響。阿樂斯為夾芯復(fù)合材料提供了一系列的ARMAFORM聚脂泡沫塑料。阿樂斯為三明治合成物提供了一系列ARMAFORMPET泡沫材料，它的原材料同樣來自于可循環(huán)使用的PET飲料瓶。最新研制的ARMAFORMPETAC115與原始ARMAFORMPET100相比，其剪切伸長率、斷裂韌性及回彈力均可增加10-20%。德國巴斯夫（BASF）開發(fā)的PET結(jié)構(gòu)泡沫板材Kerdyn，因其兼具耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良特性，在復(fù)合材料中得到了廣泛的應(yīng)用[3]。瑞士3ACposites公司生產(chǎn)的多功能聚酯泡沫芯材AIREX，適用于火車車廂地板，墻板，內(nèi)飾板，屋頂，風(fēng)力發(fā)電機(jī)附件，船舶，交通工具等。它的最大工作溫度是150℃，最大工作溫度是100℃，工作時不會發(fā)生變形，也不會產(chǎn)生廢氣。最新研發(fā)的新型PET發(fā)泡材料AIREXT92，其剪切伸長比PET高出2-3倍，打破了PET在使用中"太脆"的局限，開辟了PET發(fā)泡材料的新領(lǐng)域［4］。日本FurukawaElectric公司研發(fā)的PET微孔泡沫反射板（MCPET)，因其微孔結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的反射與散射性能，在不添加任何光源的情況下，照明亮度可達(dá)40%-60%；同時，MCPET還可以作為42英寸以上的大面積LED顯示面板，解決了金屬反射板漫反射率低、吸收紅光引起的藍(lán)光及僅向某一方向反射等問題。目前，國外生產(chǎn)PET泡沫板的方法多為分批法。美國MicroGREEN公司利用超臨界二氧化碳作為起泡劑，通過對PET固體薄片進(jìn)行超臨界二氧化碳飽和后進(jìn)行分批發(fā)泡，再將其加熱成連續(xù)發(fā)泡，從而獲得高密度、高強(qiáng)度、高密度、低成本的PET復(fù)合泡沫材料。目前，國際上已有Airex,Armacell,Gruit等三家公司能夠利用超臨界流體的連續(xù)擠壓技術(shù)生產(chǎn)PET泡沫板。目前，全球PET連續(xù)擠出發(fā)泡工藝主要由歐美，日本，瑞典等發(fā)達(dá)國家的一些公司所采用。由于國內(nèi)PET發(fā)泡產(chǎn)業(yè)起步比較晚，開發(fā)和制造的企業(yè)也不多，所以與歐、美等先進(jìn)國家的市場仍有很大的距離。目前，我國除中國石化儀征化纖研究所和北京商學(xué)院外，對PET發(fā)泡材料的研發(fā)和研究還處于實(shí)驗(yàn)室摸索階段。一直到2019年，我國在這方面的研究取得了重大突破：北京化學(xué)工業(yè)大學(xué)聯(lián)合南京創(chuàng)博機(jī)械裝備股份有限公司完成了世界上首條PET微發(fā)泡實(shí)驗(yàn)，并將其應(yīng)用于PET及其它聚合物發(fā)泡的研究，并將其應(yīng)用于發(fā)泡產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。2、PET發(fā)泡技術(shù)進(jìn)展2.1自聚法自聚法就是利用PET鏈段末端的活動能力，通過聚合反應(yīng)生分子量大、強(qiáng)度高的高分子材料。自聚反應(yīng)可以進(jìn)一步劃分為固相縮聚和熔體縮聚。固態(tài)縮聚是指當(dāng)溫度大于或等于玻璃化溫度（Tg）和低于熔點(diǎn)（Tm）時，在真空或氮?dú)獾榷栊詺怏w的保護(hù)下，使其進(jìn)一步縮聚。美國Bepex，瑞士Buhler，德國Zimmer等公司已經(jīng)建立了自己的工藝流程，并建立了一套完整的連續(xù)化生產(chǎn)線。固相縮聚在分子量及性質(zhì)上具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，但其反應(yīng)溫度較低，反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)時間較長。熔體縮聚工藝是指在PET的縮聚釜后，在高溫下加入反應(yīng)器，使縮聚反應(yīng)持續(xù)時間更長，從而得到大分子聚合物。熔體縮聚反應(yīng)過程中，由于聚合過程中生成的小分子物質(zhì)無法被快速排出，會引起局部過熱或發(fā)生降解。2.2引入擴(kuò)鏈劑法擴(kuò)鏈劑的引入，既能提高PET的相對分子量，又能使PET的支化度增大，分子量分布變寬，進(jìn)而提高PET的粘度及強(qiáng)度，因其作用明顯，已成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。通常使用的是含有三級胺結(jié)構(gòu)的雙惡唑啉和碳酸亞胺，或者是環(huán)氧化合物如異氰酸酯和酸酐。這兩種材料能與PET兩端的羧基、羥基作用，使受熱后斷裂的片段重新組合。郝源增等［6］研究了噁唑啉類和環(huán)氧類擴(kuò)鏈劑的擴(kuò)鏈增粘效果，發(fā)現(xiàn)環(huán)氧類擴(kuò)鏈劑比噁唑啉類擴(kuò)鏈劑的增粘效果更好，且隨著環(huán)氧類擴(kuò)鏈劑用量的增加，擴(kuò)鏈后PET的粘度快速增高，而噁唑啉類擴(kuò)鏈劑則幾乎沒有增粘效果。NascimentoChristineＲ.等［7］在固相縮聚工藝中引入擴(kuò)鏈劑OXZ和ANP，研究了此兩種擴(kuò)鏈劑的影響，結(jié)果表明，OXZ拓寬了分子量分布，PET分子量顯著提高，且隨OXZ用量增加PET的分子量也增大，而ANP則使PET聚合物形成了支鏈結(jié)構(gòu);經(jīng)熱力學(xué)分析，此兩種改性后的PET結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，熱降解性能無明顯變化。張素文等［8］聯(lián)用2，2-雙(2-噁唑啉)(BOZ)和均苯四甲酸二酐(PMDA)作為擴(kuò)鏈劑，研究了擠出體系前后PET粘度和羧基值的變化，結(jié)果表明，單一使用BOZ擴(kuò)鏈效果不明顯，而單一使用PMDA可有效提高PET的粘度;兩者聯(lián)用得到的產(chǎn)品粘度高、羧基值低，擴(kuò)鏈效果最好———在最優(yōu)工藝條件下，BOZ和PMDA引入量均為0.2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時，可得到粘度0.90dL/g的PET產(chǎn)品。3、PET泡沫的生產(chǎn)現(xiàn)狀在PET的整個產(chǎn)業(yè)鏈中，上游的供應(yīng)商為原料，如對苯二甲酸乙二酯（PET)，以及一些輔助材料，如發(fā)泡劑和阻燃劑；中游是聚酯泡沫的生產(chǎn)商；公司的下游產(chǎn)品有：運(yùn)輸設(shè)備材料，航空航天材料，風(fēng)力發(fā)電葉片，建筑節(jié)能材料，運(yùn)動器材，體育器材等。PET是PET發(fā)泡工業(yè)的重要原料。歐美等發(fā)達(dá)國家PET發(fā)泡企業(yè)居于世界前列，其高性能、性價比高、可再生（可循環(huán)利用）的PET發(fā)泡材料是中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的主要供貨商。PET發(fā)泡工藝被3AC、Armacell、戴鉑等外資企業(yè)所壟斷，其中瑞士的3AC是PET發(fā)泡領(lǐng)域的標(biāo)桿企業(yè)，中國市場份額居世界首位，美國Armacell、Diab也是世界上最大的PET發(fā)泡材料生產(chǎn)商；3AC、Armacell、DIABY三家公司生產(chǎn)的PET發(fā)泡材料在世界范圍內(nèi)的市場份額合計(jì)在80%以上，中國的市場份額約為90%。目前，中國的風(fēng)力發(fā)電市場已經(jīng)占據(jù)了世界1/3左右的份額，而國內(nèi)的PET結(jié)構(gòu)發(fā)泡材料主要用于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。2020年，由于新冠病毒的爆發(fā)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的芯部供應(yīng)緊缺，意大利、厄瓜多爾的疫情不斷升級，以及各國的封鎖，使得風(fēng)力發(fā)電葉片的上游輕木和PVC泡沫出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，PET是一種理想的替代材料，因此，一些專門的公司就開始進(jìn)入這一行業(yè)，并開始搶占市場。針對目前用于風(fēng)力發(fā)電的PET發(fā)泡原料供不應(yīng)求的現(xiàn)狀，國內(nèi)多家企業(yè)通過與科研機(jī)構(gòu)合作，突破了技術(shù)壁壘，上?；浛菩虏牧吓c華東理工大學(xué)合作，成功研制出世界上第一條PET結(jié)構(gòu)發(fā)泡材料的批量、連續(xù)化生產(chǎn)線。上?；浛菩虏牧嫌邢薰竞腿A東科技大學(xué)合作，于2019年5月成功研制出我國第一條PET結(jié)構(gòu)發(fā)泡的批量、連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)。現(xiàn)有上?；浛菩虏牧嫌邢薰荆戤a(chǎn)100km3/年）PET結(jié)構(gòu)泡沫塑料兩條（年產(chǎn)100km3/年），其阻燃性、煙霧性、滴落性及毒性等指標(biāo)均滿足德國《軌道車輛材料阻燃防火規(guī)范》（DIN5510-2）的規(guī)定，并已獲得GL認(rèn)證；安徽東源新材料股份有限公司已于2019年8月完成了年產(chǎn)15000噸PET發(fā)泡生產(chǎn)線和第二期年產(chǎn)7.5萬噸PET發(fā)泡芯材的工程，2020年7月開始建設(shè)；安徽東源新材料有限公司已投入使用7條（與北京化學(xué)工業(yè)大學(xué)合作研制、PET超臨界二氧化碳無水發(fā)泡、南京創(chuàng)博機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)的PET泡沫塑料制品可達(dá)到B1級）;2021年4月，茶枝新材料（江蘇）110km3/aPET發(fā)泡芯材項(xiàng)目正式開工。4、結(jié)語綜上所述，PET發(fā)泡材料產(chǎn)業(yè)在近年來取得了顯著的進(jìn)步，市場需求不斷增長，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。然而，與國際先進(jìn)水平相比，我國PET發(fā)泡材料產(chǎn)業(yè)仍存在一定的差距，需要進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能、生產(chǎn)效率和環(huán)保水平。在未來的發(fā)展中，我國PET發(fā)泡材料產(chǎn)業(yè)需要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品性能和生產(chǎn)效率，同時注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。此外，還需要加強(qiáng)與上下游產(chǎn)業(yè)的協(xié)同合作，形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，提高整體競爭力。在政策扶持和市場需求的雙重推動下，我國PET發(fā)泡材料產(chǎn)業(yè)有望實(shí)現(xiàn)更大的發(fā)展，成為全球領(lǐng)先PET發(fā)泡材料生產(chǎn)和應(yīng)用基地。參考文獻(xiàn)［1］郭亞峰．超臨界流體制備聚酯發(fā)泡材料研究［D］．北京:北京化工大學(xué)，2015．［2］陳志兵，何繼敏．PET發(fā)泡成型研究進(jìn)展［J］．塑料科技，2010，38(4):100－104．［3］巴斯夫系列新品亮相中國國際復(fù)合材料展［J］．塑料制造，2013(10):35．［4］仲華．原位熔融縮聚改性的PET及其CO2發(fā)泡過程研究［D］．上海:華東理工大學(xué)，2013．［5］張京珍．泡沫塑料成型加工［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005:49－52．［6］郝源增，桑杰，劉文志，等．PET瓶回收料的增黏工藝研究［J］．工程塑料應(yīng)用，2005，35(12):26－28．［7］NascimentoChristineＲ．，AzumaChiaki，BretasＲosário，etal．Chainexte