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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,也是近年发展应用快速的高分子材料之一。
PEN化学结构与PET相似,不同之处在于分子链中PEN由刚性更大的萘环代替了PET中的苯环,萘环结构使PEN具有比PET更高的物理机械性能、气体阻隔性能、化学稳定性及耐热、耐化学药品性、耐紫外线、耐辐射等性能。01 性能特点1.气体阻隔性由于萘的结构更容易呈平面状,使得PEN最突出的性能之一就是气体阻隔性能好。PEN对水的阻隔性是PET的3~4倍,不受潮湿环境的影响。对氧气和二氧化碳的阻隔性是PET的4~5倍。因而,PEN可作为饮料及食品包装材料、并可大大提高产品的保质期。2.化学稳定性能PEN具有良好的化学稳定性,PEN对有机溶液和化学药品稳定,耐酸碱的能力好于PET。由于PEN的气密性好,分子量相对较大,所以在实际使用温度下,析出低聚物的倾向比PET小,在加工温度高于PET的情况下分解放出的低级醛却也少于PET。3.耐热性能由于萘环提高了大分子的芳香度,使PEN比PET更具有优良的热性能。PEN在130度的潮湿空气中放置500小时后,伸长率仅下降10%。在180度干燥空气中放置10小时后,伸长率仍能保持50%。而PET在同等条件下就会变得很脆,无使用价值。PEN的熔点为265度与PET相近,其玻璃化温度在120度以上,比PET高出50度左右。4.耐紫外线辐射性能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。02 应用领域1、PEN薄膜PEN薄膜与PET薄膜同为聚酯类膜,PEN 薄膜性能优于 PET 薄膜,全球市场对PEN 需求十分迫切,促使全球薄膜生产知名大公司都进入了PEN薄膜生产领域。PEN薄膜广泛应用于电声振动膜片,5G膜材料、柔性印刷电路板(FPC)、F级绝缘膜、氢燃料电池膜电极边框密封膜、薄膜电容企,大容量数据储存、食品及医药品包装、航空航天材料等诸多领域,PEN薄膜新的用途仍然在不断开发中。
2、5G领域的应用狂飙突进的5G产业,直接带动了5G手机、3C电子、智能汽车、智能传感、智慧屏幕、自动驾驶、智慧医疗、VR/AR等领域,将迎来巨大市场空间,PEN薄膜等高分子材料、功能性薄膜等行业也因为5G加持驶向发展快车道。3、包装领域PEN具有优良的气体阻隔性能,可用于高档包装和食品封装。它也可用作玻璃替代品和改良替代材料,适用于日常饮品容器和可长期反复使用的食品包装。4、声光载体PEN可用于录音载声体、录像带、光盘等高密度磁场场合。其优异的耐放射性使其在航空航天、原子能材料等领域具有广泛应用潜力。5、电子电器PEN可用作耐热绝缘材料,广泛应用于印刷电路板、旋转电机线圈、小型轻量高功率薄膜电容器等领域。6、工业丝领域PEN具有低回潮率和热稳定性,适合用于工业丝,包括工业领域所需的丝材料。7、汽车零部件PEN可用于制造汽车感测器和绝缘零部件,如传动带、制动油管、轮胎帘子线等。03 发展前景PEN在未来将逐步占领聚酯市场。我国PEN行业亟需打破国外垄断,建立具有自主知识产权的PEN生产线。大力开发研制国产PEN产品意义重大,行业前景广阔。04 PEN生产概况1、国外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。2、国内国内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,数据显示,全球PEN主要供应地区为美国、日本、欧洲等地区。来源:新材料研习社



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