一、概念
何謂"PBT"?PBT即對(duì)苯二甲酸丁二醇酯,是由對(duì)苯二甲酸(PTA)或?qū)Ρ蕉姿岫柞ィ―MT)與1,4-丁二醇(BD)的縮聚物,是分子主鏈上帶有鏈節(jié)的熱塑性樹(shù)脂,PBT產(chǎn)品一直是作為聚酯系的工程塑料和纖維使用。原料為PTA(或DMT)和BDO(1,4-丁二醇),最大特長(zhǎng)在于從熔融狀態(tài)到固化成形的結(jié)晶化速度的快慢。因此,主要是作為注塑成型和擠壓成型來(lái)使用。由于PBT樹(shù)脂具有優(yōu)異的機(jī)械、電氣、耐化學(xué)腐蝕、易成型及低吸濕性能等,是一種綜合性能優(yōu)良的新型工程塑料。為此,國(guó)外對(duì)PBT樹(shù)脂進(jìn)行了改性研究開(kāi)發(fā)并已取得了良好的效果。由于PBT產(chǎn)品獨(dú)特的性能,PBT工程塑料和各種PBT合金已廣泛應(yīng)用于電子電氣、家用電器、汽車、機(jī)械、儀表、輕紡及民用等各個(gè)領(lǐng)域。特別是PBT纖維也在針織、毛紡、織帶和絲織等領(lǐng)域顯示出其自己"獨(dú)占鰲頭"的優(yōu)越性。就像其他許多大品種合成纖維一樣,PBT纖維也都是在20世紀(jì)40年代發(fā)明的。然而,直到近年各石化公司才開(kāi)始開(kāi)發(fā)更短的生產(chǎn)路線和生產(chǎn)這些聚合物的更加經(jīng)濟(jì)的技術(shù)。雖然PBT與它的同族老大哥--著名的PET非常相近,但將它們作為新的種類介紹給消費(fèi)者,從而為聚酯樹(shù)立一個(gè)新的形象是十分重要的。這樣,PBT可能會(huì)變得更加重要。法國(guó)Valence的Rieler紡織系統(tǒng)和Rieter ICBT與聚合物生產(chǎn)商及其客戶以及潤(rùn)滑劑公司密切合作,共同研究以調(diào)整及優(yōu)化這些纖維的加工方法。相關(guān)的生產(chǎn)方法如下:地毯用絲的直接并捻(BCF)、服裝工業(yè)用的拉伸變形(DTY)、空氣噴射變形(ATY)、服裝工業(yè)用二合一加捻機(jī)(2合1)。
二、PBT的種類
PBT品種也是比較繁多的,除非增強(qiáng)的普通品級(jí)外,還有阻燃型、玻纖增強(qiáng)型、玻纖增強(qiáng)阻燃型、共混合金品級(jí)等。而共混合金產(chǎn)品又可以分別與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、尼龍、聚苯醚等共混成聚合物合金。如日本三菱工程塑料公司開(kāi)發(fā)成功PBT流延級(jí)產(chǎn)品及吹塑級(jí)樹(shù)脂"諾瓦杜萊" (Novaduran),其牌號(hào)分別為5020s(均聚密度1.31 g/cm3、熔點(diǎn)224℃)、5505S(軟性)、5510S(超軟、密度1.29 g/cm3、熔點(diǎn)219℃)。PBT以往主要用于電器的連結(jié)件、外殼等注塑制品,新開(kāi)發(fā)的流延及吹塑級(jí)樹(shù)脂具有高結(jié)晶性、高流動(dòng)性、較好的耐熱性、易于多層共擠等優(yōu)點(diǎn)。用其制成的薄膜具有高強(qiáng)度、高耐熱、高透明、高光澤、耐磨、耐酸、耐潮、保香等特性。以30μm厚的PBT與30 μm厚的LLDPE、12 μm厚的PET相比較,其薄膜拉伸強(qiáng)度分別為L(zhǎng)LDPE和PET 的4-5倍。同樣是25 μm厚的薄膜,PBT的氧氣透過(guò)率與PET 相同,水蒸汽透過(guò)率略高于PET。PBT作為多層共擠出薄膜的表層尤為理想,非常適合于包裝調(diào)味品、泡菜、火腿腸、咖啡及濃香型日用化學(xué)品等。
三、PBT產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域
1.聚酯薄膜
PBT聚合物在溶液作用下可制成薄膜,也能通過(guò)拉伸制成單軸或雙軸定向拉伸薄膜,它的優(yōu)良的機(jī)械性能,特別在薄膜領(lǐng)域內(nèi)具有廣闊的發(fā)展前景。單軸定向拉伸薄膜的抗張強(qiáng)度為3.5Gpa、彈性模量為255Mpa、斷裂伸長(zhǎng)1%,用70份3,4-二氨二苯醚-對(duì)苯二胺對(duì)苯二甲酰氯共聚物制成的6%甲磺酸液晶溶液,用擠出流涎法制成的單軸定向拉伸薄膜厚為43 nm,抗張強(qiáng)度1.1 MPa,彈性模量12lGPa。
2.復(fù)合材料
PBT纖維具有高抗張性,高熱穩(wěn)定性,高耐化學(xué)品性及質(zhì)輕,且與環(huán)氧樹(shù)酯有極好的相容性,其相界面剪切強(qiáng)度為17.3 MPa。特別適用于復(fù)合材料的增強(qiáng)基元,PBT的漿粕同樣適用于復(fù)合材料的增強(qiáng)基元,這種漿帕可用原纖化方法制備,其長(zhǎng)度為3-5 mm,長(zhǎng)徑比>40,在復(fù)合材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%-l0%,且呈現(xiàn)無(wú)規(guī)則取向分布,由非液晶態(tài)加工的PBT膜及與非液晶態(tài)高分子聚臺(tái)物所形成的高分子復(fù)合膜,具有高度的光學(xué)透明性和較好的光學(xué)質(zhì)量,可用于光電子及時(shí)性l光學(xué)材料,如用于非線性光學(xué)材料領(lǐng)域。
PBT液晶溶液加工形成的連續(xù)膜,具有高模量與優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性.可用于磁帶或軟盤(pán)的帶基,并且磁性材料連續(xù)層可在高溫下直接噴涂在帶基上。改性PBT電導(dǎo)率高,可用于有機(jī)材料及制作電子照相光感受器。PBT的綜合力學(xué)性能優(yōu)于鋁合金.而且抗腐蝕,抗輻射,可用于航天、導(dǎo)彈、防彈等各種增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料。
3.合成纖維
PBT經(jīng)混紡可制備PBT纖維.可以采用多聚磷酸或甲磺酸為溶劑,或使用極性溶液添加無(wú)機(jī)鹽作溶液.將PBT復(fù)配成6%的多聚磷酸溶液或配成10%的甲磷酸溶液,或用硝基甲烷添加一定量的三氯化鋁作溶劑,配成紡絲液晶溶液,經(jīng)紡絲裝置的多段過(guò)濾器過(guò)濾,再由紡絲的噴絲頭噴出,通過(guò)空氣層進(jìn)入凝固液凝固,再經(jīng)洗浴洗滌干凈,通過(guò)傳動(dòng)輥、調(diào)節(jié)輥、在氮?dú)獗Wo(hù)下,于550℃ 下進(jìn)行曲熱拉伸處理,最后收卷得成品。
通過(guò)改變纖維凝固條件,還可控制纖維中微纖網(wǎng)目結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比來(lái)解決壓縮強(qiáng)度比碳纖維差的問(wèn)題,或采用微細(xì)溶膠-凝膠玻璃與PBT復(fù)合以后提高PBT纖維的壓縮強(qiáng)度,提高率可達(dá)187%-279%;PBT纖維具有極高的力學(xué)性能和優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性,用PBT纖維可制備耐熱性防護(hù)薄板、高強(qiáng)薄板、高強(qiáng)繩索、耐磨產(chǎn)品、空氣清新過(guò)濾布、光纖電纜隔離物、高級(jí)釣魚(yú)線、安全網(wǎng)、復(fù)合縫紉線等。
將多層PBT、PBO織物與高聚物基體層壓在一起,可制備人體防彈衣,這種防彈衣的性能比一般的防彈衣質(zhì)量輕且穿著舒適 此外,也適用于制造防切割、耐高溫和耐火焰的防護(hù)手套,其防切割性能優(yōu)于其它耐切割織物。PBT纖維還可用于制造高性能復(fù)合材料碳纖維等,其優(yōu)異的力學(xué)性能和耐高溫性能已顯示出廣泛的應(yīng)用前景。
四、PBT生產(chǎn)以及消費(fèi)情況分析
1.PBT的生產(chǎn)情況
回顧PBT前些年里,世界上主要PBT生產(chǎn)公司主要集中在美國(guó)、西歐、日本和韓國(guó)。前幾年又據(jù)美國(guó)Kline&Co公司統(tǒng)計(jì)分析,美國(guó)GE塑料公司是世界上最大的PBT生產(chǎn)商,生產(chǎn)能力為14萬(wàn)噸/年,在2004年前后時(shí)間段里該公司已經(jīng)占世界總生產(chǎn)能力的24.1%。而當(dāng)時(shí)Ticona公司和美國(guó)杜邦公司是世界第二和第三PBT生產(chǎn)商,這兩家公司的生產(chǎn)能力分別為8萬(wàn)噸/年和7.5萬(wàn)噸/年,占世界總生產(chǎn)能力的比例分別為13.8%和12.0%。巴斯夫公司、日本帝人/寶理塑料公司和拜爾公司居于其后,生產(chǎn)能力分別為5.5萬(wàn)噸/年、3.5萬(wàn)噸/年和2.5萬(wàn)噸/年。世界其他PBT生產(chǎn)商的產(chǎn)能合計(jì)為14.5萬(wàn)噸/年。2004年初世界PBT總生產(chǎn)能力為58萬(wàn)噸/年,2007-2008年間世界PBT生產(chǎn)能力將超過(guò)80萬(wàn)噸/年。可以說(shuō),2004年前全球各大PBT生產(chǎn)商如Ticona、美國(guó)杜邦、DSM、帝人、拜爾等公司新增產(chǎn)能25.5萬(wàn)噸/年。塞拉尼斯公司子公司Ticona公司與DSM公司組建了50/50合資企業(yè)在荷蘭埃門(mén)建設(shè)6萬(wàn)噸/年的PBT裝置,將于2005年建成,基礎(chǔ)工程的伊文達(dá)一費(fèi)希爾公司完成。DSM公司在當(dāng)?shù)負(fù)碛?萬(wàn)噸/年的PBT裝置。Ticona公司在美國(guó)謝爾比擁有3萬(wàn)噸/年的PBT裝置。為鞏固在工程塑料領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位,拜耳、杜邦連手投資5000萬(wàn)歐元成立合資企業(yè)DuBay公司,在德國(guó)建造世界級(jí)PBT工廠,初期年產(chǎn)量8萬(wàn)噸。新裝置建在杜邦的德國(guó)Hamm-Uentrop(烏曲普)化學(xué)工業(yè)園內(nèi),采用最新的環(huán)保和安全標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),該裝置已于2004年初投產(chǎn)。Ticona與帝人和Daicel公司(日本最大的PBT生產(chǎn)商)的合資公司winTech公司在日本松山擁有1萬(wàn)噸/年的PBT裝置,并又在建設(shè)5萬(wàn)噸/年的PBT裝置。巴斯夫和東麗公司組建50/50合資企業(yè)在馬來(lái)西亞關(guān)丹現(xiàn)有石化聯(lián)合裝置所在地,投資4000萬(wàn)美元建設(shè)PBT裝置,2006年投產(chǎn)時(shí)初期能力為6萬(wàn)噸/年,并可根據(jù)需要擴(kuò)增至10萬(wàn)噸/年,由現(xiàn)有巴斯夫石化聯(lián)合裝置供應(yīng)生產(chǎn)PBT原料丁二醇。
隨著近年來(lái)國(guó)際市場(chǎng)上各個(gè)公司產(chǎn)能的演變,有部分PBT生產(chǎn)商仍然在擴(kuò)大產(chǎn)能,世界PBT產(chǎn)能排行榜也發(fā)生了很大的變化。如江蘇南通地區(qū)的藍(lán)星化工新材料股份有限公司、江蘇儀征化纖股份公司、巴斯夫公司、沙特阿拉伯Osos 石化公司最近幾年正擴(kuò)大PBT產(chǎn)能,而2007年以后江蘇南通以及江蘇儀征的PBT產(chǎn)能都將超過(guò)8萬(wàn)噸/年,這兩個(gè)公司的產(chǎn)能在中國(guó)名列前茅。因此,2008年以后世界PBT產(chǎn)需情況會(huì)出現(xiàn)比較大的變化,根據(jù)相關(guān)PBT生產(chǎn)廠家介紹說(shuō):"前兩年P(guān)BT是供不應(yīng)求,要貨的人排隊(duì)采購(gòu),PBT產(chǎn)品緊俏得很",而2007年P(guān)BT生產(chǎn)廠家相關(guān)人士認(rèn)為市場(chǎng)行情不如從前了,PBT社會(huì)供應(yīng)量的增大是導(dǎo)致銷售不如原來(lái)紅火的根本因素所在??墒侨缃?,還有部分聚酯行業(yè)人士想上PBT項(xiàng)目,這就需要提醒投資者慎重對(duì)待此項(xiàng)產(chǎn)品的新建工作,必須對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)進(jìn)行周密的調(diào)研后才能做出最終結(jié)論,千萬(wàn)要吸取盲目投資帶來(lái)巨大損失的沉痛教訓(xùn)。
2. PBT的消費(fèi)情況
我國(guó)PBT最主要的消費(fèi)領(lǐng)域是電子電器,主要制作連接器、開(kāi)關(guān)或汽車零部件等。隨著我國(guó)汽車工業(yè)和電子/電氣產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,對(duì)PBT的需求量也在快速增長(zhǎng)著,PBT系列產(chǎn)品前景在2010年前后仍然是十分看好?;仡?003年全球PBT消費(fèi)量大約為57萬(wàn)噸/年(基礎(chǔ)樹(shù)脂),需求以北美為主,亞洲由于電子/電器工業(yè)需求的驅(qū)動(dòng),消費(fèi)量也快速增長(zhǎng)。全球PBT分地區(qū)的需求量分別為:北美20萬(wàn)噸、西歐16.5萬(wàn)噸、日本9.8萬(wàn)噸、世界其他地區(qū)18.8萬(wàn)噸。汽車和電子電氣工業(yè)消費(fèi)量占?需求量已經(jīng)保持年均8-10%的速度遞增。
根據(jù)測(cè)算獲悉,全球PBT消費(fèi)量從2003年57萬(wàn)噸增長(zhǎng)到了2005年的66萬(wàn)噸左右。美、歐、日對(duì)PBT的需求仍在增長(zhǎng),最近幾年一些新裝置也在建設(shè)投產(chǎn)中進(jìn)行。西歐PBT總能力從2000年20萬(wàn)噸/年增加到了2003年30萬(wàn)噸/年。西歐2003年對(duì)PBT需求量達(dá)到11萬(wàn)噸,主要用于電子電器部件、光導(dǎo)纖維以及與聚碳酸酯的摻混合金用于汽車零部件。
目前PBT產(chǎn)品主要消費(fèi)地區(qū)為歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家,2005年需求量達(dá)到了60萬(wàn)噸左右,并且現(xiàn)在正以每年10%以上的速度增長(zhǎng),產(chǎn)能也同步甚至超前增長(zhǎng)。由于在五大類工程塑料中具有許多優(yōu)勢(shì),需求量有較大發(fā)展空間。特別是還有PBT纖維類的產(chǎn)品價(jià)格一直是低于氨綸纖維價(jià)格,亞太地區(qū)對(duì)PBT纖維的需求量正在不斷的攀升,自從2004年初以來(lái),亞太地區(qū)對(duì)PBT纖維的需求量比2003年同期增加了30%以上,而日本東麗株式會(huì)社是亞洲的主要供應(yīng)商。而PBT纖維方面:眾所周知,化纖作為紡織工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),始終是我國(guó)規(guī)劃發(fā)展的重點(diǎn)行業(yè),特別是最近幾年來(lái)隨著紡織等市場(chǎng)需求的持續(xù)增長(zhǎng),產(chǎn)能和產(chǎn)業(yè)集聚,規(guī)模不斷擴(kuò)大,行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力有較大提高。同時(shí),圍繞化纖產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,化纖行業(yè)已經(jīng)成為高度競(jìng)爭(zhēng)性行業(yè)。以聚酯及滌綸為主體的化纖業(yè)急速發(fā)展,使我國(guó)化纖產(chǎn)能占世界化纖產(chǎn)能的40%,但是化纖行業(yè)結(jié)構(gòu)矛盾突出,產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不協(xié)調(diào)。整體技術(shù)水平與先進(jìn)國(guó)家仍然有較大差距,競(jìng)爭(zhēng)力差,特別是最近兩年來(lái)的聚酯產(chǎn)能大擴(kuò)容,使得生產(chǎn)能力過(guò)剩情況嚴(yán)重,開(kāi)工率日益降低,規(guī)模和效益的增長(zhǎng)有呈反向發(fā)展的趨勢(shì)。可見(jiàn)預(yù)計(jì),今后市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)更加體現(xiàn)在先進(jìn)生產(chǎn)力和有效產(chǎn)能的競(jìng)爭(zhēng)中。
由于PBT纖維所具有的卓越性能,特別適用于生產(chǎn)長(zhǎng)絲和短纖維,適用于生產(chǎn)針織和機(jī)織織物,并制成各類服裝。PBT纖維尤其能滿足高彈力且手感柔軟的紡織品的市場(chǎng)需求。PBT纖維可常壓沸染,染色溫度低、壓力低,良好的抗污性是它的突出優(yōu)點(diǎn)。PBT纖維還是優(yōu)良的醫(yī)用和電工材料。我國(guó)PBT纖維的生產(chǎn)已經(jīng)開(kāi)始工業(yè)化,形成了從聚合、紡絲、紡織加工到染色后整理成衣的一條完整產(chǎn)業(yè)鏈,具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。若能很好解決生產(chǎn)PBT原料所用的1,4-丁二醇的來(lái)源和成本問(wèn)題,PBT還將得到高速發(fā)展。PBT纖維由于其良好的彈性、染色性、保形性、耐光照性和色牢度等優(yōu)點(diǎn),為與天然纖維交并、混用提供了良好的條件,也必將為紡織面料的差異化、多樣化作出更大的貢獻(xiàn)。