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PEN是聚萘二甲酸乙二酯的简称，是20世纪90年代商业化的新兴高性能聚酯产品，它可以作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的优良替代品，它与PET结构及性能有一定相似性，但PEN聚酯分子链上的萘环比PET聚酯分子链上的苯环体积大，刚性强，所以在防水性、耐热性、气体阻隔性、抗紫外线性、耐化学药品性、耐辐射性等方面，PEN的性能都优于PET。因此在包装、声光载体、电子电器等领域有着广泛的应用前景。
一、PEN树脂的性能特点
聚萘二甲酸乙二酯 ( PEN) 是2, 6 -萘二甲酸 (NDA) 或 2, 6 -萘二甲酸二甲酯 (DMN) 与乙二醇的缩聚产物。PEN 的合成与PET的合成大同小异，用典型的缩聚反应条件，采用熔融缩聚或熔融缩聚加上固相缩聚的工艺方法，通过酯化（或酯交换）、预缩聚、缩聚几个步骤，可以获得符合特定要求的 PEN 树脂。PEN 既可用间歇法，也可用连续法合成， 两种方法均已实现工业化生产。
PEN综合性能好，便于加工，用途广泛，不但具有PET 的特性，而且几乎所有性能都优于PET, 是一种综合性能优良的工程塑料（表1-1)。特别是，萘环的引入使PEN具有优越的物理机械性能、耐热性能、染色性能、力学性能、气体阻隔性能以及抗紫外辐射性。
表1 PEN树脂的基本性能
PEN的性能特点如下：
1) PEN 材料闪光、透明、结晶性好（约40%-60%的结晶度），密度为 1.41g/cm3 (结晶）， 1.33g/cm3 (非结晶）。
2) 熔点高 (265℃)，玻璃化转变温度为 118℃ (PET为 70℃），长期使用温度大于155℃, 且耐热性好。
3) 优良的物理力学性能， PEN 的模量高，强度大。拉伸强度比PEf高35%, 弯曲模量高5%。PEN的力学性能稳定，在高温、高湿条件下，其模量、强度、蠕变、寿命等的变化很小。
4) 尺寸稳定性好，收缩率小（小于PET、PA), 在湿、热条件下，制品尺寸稳定性好，如在130℃潮湿空气中保持500 h, PEN 的伸长率只下降10%; 180℃干燥空气中 10h后仍能保持一半的伸长率，有韧性。
5) PEN 最引人注目的特性之一是具有高于其他热塑性树脂的气密性。同样厚度的PEN膜的气密性远高于通用塑 料，也高于 PA、 PC、 PPS、 PET、 PCT 等工程塑料。实验表 明，PEN具有与 PVDC相当的阻隔气体的能力，对O2、 CO2、 H2O的阻隔能力约为PET的3-5倍，而且PEN的气密性不受环境湿度的影响。
6）具有良好的化学稳定性， PEN水解速度慢，属耐水解聚酯；PEN对有机溶剂和其他化学药品稳定，对有机物的吸附性小，溶剂抽出量低；PEN析出低聚物的倾向小，加工温度下分解放出低分子醛的量少。
7）耐紫外线辐射性能好，由于萘的双环结构具有很强的紫外光吸收能力，使得PEN可阻隔小于380nm的紫外线，其阻隔效应明显优越于PC。另外，PEN的光致力学性能下降少，光稳定性约为PET的5倍，经放射后，断裂伸长率下降少，在真空中和氧气中耐放射线的能力分别可达PET的10倍和4倍。PEN还能耐γ射线辐射。
8）PEN具有与PET相当的电气性能，其击穿电压、体积电阻、电导率等数值均与PET接近，但其电导率随温度变化小。PEN具有良好的电气绝缘性，无毒、无味。
二、改性的PEN共聚酯
PEN 合成时可同时加人其他二元酸或二元醇（如苯二甲酸、丁二醇等）共聚，从而得到改性的PEN共聚酯。如与对苯二甲酸的共聚物，既降低了树脂成本，又保持了 PEN 特性，很有实用价值。
现商品化的PEN树脂主要有以下四种：
1) PEN 100%均聚物；
2) PEN 92% (摩尔）， PEf 8% (摩尔）共聚物；
3) PEf 92% (摩尔）， PEN 8% (摩尔）共聚物；
4) PEN 与PET的共混物。
三、PEN的工业生产情况
国外方面，日本对聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）的研究最早，是1964年帝人公司首先开展的，1971年，帝人公司建成年产70-80吨的小型生产线专门用于生产PEN薄膜，1993年建成4000t/a PEN薄膜生产线，并命名为“Teonex”；1994年，壳牌化学公司PEN实现工业化生产，生产出了纤维级PEN树脂，商品名为“Vituf”；同年，伊士曼柯达完成PEN均聚物切片的工业化生产，可供高性能纤维和薄膜使用，牌号为14991。目前全球生产PEN的企业有帝人、东洋纺、三菱化学、钟纺、UniPET、M&G、KOSA、伊士曼、杜邦及Kolon等为数不多的聚酯相关企业。
国内方面，四川大学与东方绝缘材料厂试生产过PEN，仪征化纤股份公司产品技术开发中心进行过PEN的合成及其工业化的研究，桂林电器科学研究所进行过合成PEN并将其用于制造F级绝缘材料。
目前国内的PEN研发生产仍然比较薄弱，但中国石化、中国石油等公司已先后布局PEN上中下游产业链的相关研究课题，着力于从源头降低PEN的制造成本，并进行PEN产品的推广。预计在未来十到二十年，我国也将能自主研发制造先进的PEN薄膜、PEN纤维、PEN瓶以及PEN纳米材料等，逐步实现由PET到PEN的跨越。
我国聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）产品需求主要依赖进口，新思界产业研究数据显示，全球PEN主要供应地区为美国、日本、欧洲等地区，2019年我国聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）产品进口量为1500吨。
四、PEN的加工方法
PEN 及其共聚物或共混物的加工成形可以采用一段或二段注拉吹、挤吹、管式挤出、共注或共挤等多种方法。但是对于PEN 的发展最重要的是将PEN树脂进行熔融挤出成薄片再经纵向与横向拉伸取向制得双向拉伸（双轴定向）聚萘二甲酸乙二酯薄膜 (Biaxally Oriented Polylene Naph thalate) —一双向拉伸 PEN 塑料薄膜（简称 BOPEN)。
用于生产BOPEN薄膜的 PEN树脂外观应是透明、闪光的粒料，其特性黏度 [η] =0.62dL/g, 熔点 Tm= 268℃，玻璃化转变温度 Tg= 121 -123℃。
1. BOPEN 的加工工艺
1）流程
2）主要工艺技术参数
挤出条件：∅45 mm挤出机：L/D=24 (进料段 7D, 压缩段5D, 计量段12D), 薄片PEN 挤出温度300℃. 转鼓表面温度30℃。
BOPEN拉伸条件：纵向拉伸温度 135 ~ 163℃ (红外加热），拉伸倍数6.2 倍；横向拉伸温度 145℃, 拉伸倍数 3.7倍。
3）工艺要求
要求挤出进料均匀，塑化良好，杆转数稳定，机组振动小。冷却转鼓的温度均匀，几何精度、鼓面圆度、同轴度、圆锥度控制在0.01mm左右。鼓面高光洁度，镜面磨削达 0.3以上，运动要平稳。
纵拉机(MDO):预热充分均匀，温度差在2℃之内，滚子表面光洁度0.3。横拉机(TDO)宽幅空间热风加热温度变化在:1℃内，风速稳定，变化只有土2%。
2. PEN 的中空吹塑成形
现在 PEN 系树脂主要有：100%PEN 均聚物；PENT- 8, 即 PEN 92% (摩尔）和 PET 8% (摩尔）共聚物；PETN- 8 即 PET 92% (摩尔）和 PEN 8% (摩尔）共聚物；以及 PENT-8 和 PET的干式混合。
用均聚物PEN混入适量的 PET混合成形即可。以两步法吹塑成形的步骤：
1）用注塑机制造瓶还；
2）在结晶化烘箱中进行瓶还颈部结晶化；
3）在加热烘箱中进行瓶还加热；
4）用第一次吹塑装置吹塑至约成品尺寸的 2倍大小 （温度40~50屯）；
5）用气动传送装置进行气动运送；
6）在还原烘箱中将第一次吹塑的半成品加热使其收缩；
7）用第二次吹塑装置吹塑成最终成品，吹塑温度为 120~ 140'C 。
五、PEN的应用概况
BOPEN 是高档的磁记录材料和耐热包装材料。
BOPEN薄膜的用途如下：
1） 电气绝缘材料
用于马达、变压器、电容器等以及柔性印刷线路板；
2）通讯器材
用作头戴式受话机的振动膜、膜开关等；
3）磁记录材料
用于录像带、录音设备、计算机、电影和录音机以及录音带、绝缘带等；
4）耐热包装材料
例如在微波炉中烘烤食品的包装材料。
PEN 的用途及开发情况见表2, PEN 在包装上的应用见表3。
表2 PEN树脂的用途和开发情况
表3 PEN树脂在包装上的应用
END
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