PETG和PCTG都是通過對苯二甲酸(TPA)與兩種二元醇(乙二醇 EG + 環己烷二甲醇 CHDM)進行共聚得到的非晶性聚酯。它們的性能差
異主要源于CHDM 的含量比例和分子鏈的規整性。以下是基于分子結構的詳細性能分析:
*核心結構單元與共聚特征*
1. 對苯二甲酸 (TPA) 單元:
提供剛性、強度、耐熱性和化學穩定性(苯環的平面剛性和共軛結構)。
2. 乙二醇 (EG) 單元:
`-CH?-CH?-` 為柔性脂肪鏈,賦予分子鏈一定運動能力。
3. 環己烷二甲醇 (CHDM) 單元:
六元環己烷環(椅式構象)提供剛性與柔韌性的平衡:
~剛性:環結構比直鏈脂肪鏈更剛硬。
~柔韌性:環的構象翻轉能力(椅式?船式)提供微觀柔韌性。
~疏水性:脂肪環結構比 EG 更疏水。
4. 共聚方式:
~無規共聚:EG 和 CHDM 隨機分布在分子鏈中(圖中 `m` 和 `n` 代表無規序列)。
~關鍵影響:破壞分子鏈的規整性和對稱性 → 抑制結晶 → 形成透明非晶態。
*從結構解釋 PETG/PCTG 的核心性能*
1. 高透明性 & 優異光澤度
原因:
~ CHDM 的引入破壞了分子鏈的規整堆積,使材料無法形成晶體(結晶度趨近于 0%)。
~ 完全非晶態結構使光線穿透時無晶界散射 → 透光率可達90%(媲美玻璃和PC)。
~ 應用:化妝品包裝、醫療器皿、展示架等透明制品。
2. 出色的抗沖擊韌性(尤其是低溫韌性)
原因:
~ CHDM 的環狀柔韌性:環己烷環的構象翻轉能力可吸收沖擊能量。
~ EG 的柔性鏈段:提供鏈段運動能力。
~ 非晶態網絡:無序分子鏈在受力時更易發生塑性形變而非脆性斷裂。
對比:
~ 韌性遠高于易脆的普通 PET(結晶導致脆性)。
~ 接近聚碳酸酯(PC),且無應力開裂問題(PC 的弱點)。
~ 應用:防摔包裝、工具手柄、運動器材。
3. 良好的耐化學性與耐水解性
原因:
~ CHDM 的疏水環:減少水分滲透(吸水率僅 0.1-0.2%,遠低于 PET 的 0.6%)。
~ 非晶致密結構:分子鏈堆砌緊密,阻礙化學溶劑小分子擴散。
~ 酯鍵密度較低:CHDM 體積大于 EG,單位鏈長的酯鍵數量減少 → 降低水解敏感性。
~ 應用:醫療消毒容器、油品包裝、戶外電子外殼。
4. 中等耐熱性(介于 PET 與 PC 之間)
~ 玻璃化轉變溫度(Tg):
PETG:約80-85°C(CHDM 含量較低,EG 柔性為主)。
PCTG:約88-105°C(CHDM 含量更高,剛性增強)。
[熱變形溫度HDT常比Tg低10°C左右。]
~ 原因:
CHDM 的剛性環和苯環協同限制鏈段運動 → 提升 Tg。
~ 無結晶熔融峰(Tm):非晶態導致無明確熔點,高溫下直接軟化。
~ 對比:
PCTG耐熱性優于 PETG(EG 占比更高),但低于可結晶的 PCT(Tg 95°C,Tm 290°C)。
~ 應用:熱灌裝飲料瓶(≤ 70°C)、汽車內飾件。
5. 易加工性與低成型應力
原因:
~ 窄熔融范圍:非晶態 → 熔體粘度對溫度敏感,流動性好。
~ 無結晶收縮:冷卻時無結晶相變 → 成型收縮率低(0.2-0.5%),尺寸穩定。
~ 低內應力:分子鏈柔性好,釋放應力快 → 制品不易翹曲、不易應力發白。
~ 加工優勢:適用于擠出、注塑、吹塑,板材熱彎成型前,無需預干燥(低吸濕)。
6. 環保與安全性
~ 不含雙酚A(BPA-Free):結構不含苯酚類單體 → 符合食品/醫療認證(FDA, EU)。
~ 可回收性:某些共聚酯規格的特性與 PET 相似 → 可進入 PET 回收流(回收代碼 *1*),如CLARO系列規格。
總結:結構決定的核心優勢
PETG/PCTG 的性能密碼藏在三個關鍵結構中:
1. TPA 的剛性苯環 → 提供強度與耐熱基底;
2. CHDM 的柔性脂環 → 賦予高韌、耐沖、疏水性;
3. EG/CHDM 無規共聚 → 徹底破壞結晶 → 實現高透明、低內應力、易加工。
這使得它們成為透明性、韌性、加工性、安全性四項需求同時嚴苛場景的首選(如醫療設備、食品包裝、戶外電子),完美填補了 PC(應力開裂)、PMMA(脆性)、普通 PET(結晶渾濁)的性能缺口。
![]() |
![]() |