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企业内部文稿-1-PET加工中水分对粘度的影响（企业内部文稿作者郭国民）摘要：本文从PET合成、PET切片干燥、注塑加工、环境湿度等方面较详细地阐述了水分在PET加工过程中对粘度的影响，对企业利用PET生产瓶坯有理论和实践的指导作用。关键词：PET、粘度降、降解、含水量、环境湿度、相关系数PET材料由于其透明度好、易于拉伸、各种阻隔性好等优良特性，在饮料包装行业中有广泛应用。PET的各种物理性能与其粘度有很大的关联，因此，研究PET在加工过程中的粘度变化是极为必要的。我们公司利用PET原料生产各类饮料包装物，但由于PET材料对水分十分敏感，往往使PET的粘度降低，因此研究水分在加工中对粘度的影响，控制PET加工过程中的水分含量，对提高PET产品的质量，十分有益。一.水分在PET合成中对粘度的影响水分存在于PET合成中，PET容易发生水解，使逆向反应速度增加，PET难以生成长链，从而直接导致粘度的降低。生成PET单体的直接脂化方程式如下：OO‖‖HO—C——C—OH+2HOCH2CH2OHHO—CH2CH—O—OO‖‖—C——C—O—CH2CH2—OH+2H2OPET单体再经聚合增粘以后，生成PET聚脂，也就是生产加工所用的PET。由于PET聚合物中含有很容易水解的-0-C=0键，因此合成企业内部文稿-2-过程中水分对粘度的影响十分明显。表1.为不同厂商供应的PET原材料含水量与干燥时的温度和干燥时间关系表：厂商含水量%温度（℃）时间（小时）CB6080.18165∽1706.5SHINEPET5015X0.40170∽1756.5BG850.40170∽1807KOHAP0.10//表1.注：以上的干燥时间和温度都是以将原料干燥到干切片含水量约40ppm时的干燥条件。由上表可以看出当PET原料中的含水量增加时，要达到一定的水分要求，势必要增加干燥时间和温度。干燥温度的上升以及干燥时间的增加，势必会加剧分子的热运动，结果加速PET原料的分子链断裂，从而导致粘度的降低。二.在PET干燥过程中水分对粘度的影响因PET原料对水十分敏感，故在加工前需通过干燥去除水分。在对PET原料干燥加热的过程中，又会使PET发生水解。也就是说，干燥在去除水分的同时产生水解，引起粘度的降低。图1-图3对干燥过程中的干燥条件与水解和粘度降的关系进行了描述。含水量%图1图1企业内部文稿-3-水解速率1—0.1—0.01—0.01—0.0001││││100140180220温度粘度0.9—0.8—0.7—0.6—0.5—0.4—0.3—0.2—├├├├├├├├.02.03.04.06.08.10.12.14含水量%图1为不同原料和不同的干燥条件的（橙色曲线和黑色曲线为同一种原料，蓝色为另一种原料），从图中可以看出，不同的干燥温度为达到一定的干燥度，所需要的干燥时间不同，一般较底的温度需要的时间比较长。而相同的干燥时间不同干燥温度得到的PET原料中含水率不同，一般较图2图3企业内部文稿-4-高温度的含水率就比较低。图2是干燥温度和水解率的关系图，从图中可以看出不同的干燥温度，水解率也不同，一般高温引起原料水解的速率就高。图3是在温度为150℃时，PET粘度与含水量的关系图，含水量增高时原料的粘度下降非常明显。因此，在不同的原料干燥中，如果含水量过高，就需要较高的干燥温度和较长的干燥时间，这对PET干燥极为不利，很容易使PET原料产生水解，从而造成PET粘度的下降。故在选择干燥温度时一方面要考虑去除水分，另一方面要考虑含水量较高时，高温对原料的水解。三、在PET塑化和注塑过程中水分对粘度的影响在PET的塑化和注塑成型加工过程中，含水量对粘度的影响非常大。为了检验含水量对塑化和注塑的影响，对一种相同牌号的原料的几种不同干燥效果的PET进行跟踪试验，试验结果如表2.。表2.同一原料不同干燥效果的PET各加工阶段的粘度表干切片编号含水量干切片粘度注塑成型后的粘度粘度降1#27ppm0.8610.8330.0282#30ppm0.8580.8310.0273#36ppm0.8580.8280.0304#43ppm0.8530.8200.0335#50ppm0.8620.8290.0336#57ppm0.8560.8200.0367#60ppm0.8580.8160.0428#70ppm0.8600.8150.045根据表2.可作出粘度降和含水量的关系图，如图4.企业内部文稿-5-图4.从上表2.和图4.中可以看出，当含水量≤50ppm时，经过塑化、注塑后的PET粘度降较小，粘度降平均值在0.03左右，而当含水量＞50ppm时，粘度降高，平均在0.041左右，故含水量高的原料在加工塑化时，容易产生降解。这从注塑机的螺杆塑化压力曲线上，也证明了这一点。下面两图是SPC参数实时监控曲线，为不同含水量的PET在同一注塑机的输料压力曲线。图5图表标题00.010.020.030.040.0527ppm30ppm36ppm43ppm50ppm57ppm60ppm70ppm含水率图5企业内部文稿-6-图5的SPC曲线是干燥比较好，含水分量较少的PET原料（水分含量为27ppm）的输料压力曲线，平均压力为2230psi。而图6.是干燥较差，含水分量较多的原料（水分含量70ppm）的输料压力曲线，平均压力为1465psi，图5.的输料压力较图6.的压力要高出765psi。这主要是由于，含水分量高的原料在高温下塑化，迅速降解，所以塑化压力低。将不同含水量的PET所产的瓶坯进行测粘度，其中图5.的瓶坯粘度为0.833，粘度降为0.028，图6.瓶坯的粘度只有0.815，粘度降为0.045图5.和图6.两者间的粘度降差为0.018。四、环境含水量（湿度）对PET加工粘度的影响通过大量的实验统计数据发现，环境湿度对瓶坯制造影响非常大，尤其是对粘度的影响非常明显。表3.为2001年各机台月平均粘度表，图7.为2001年各机台月平均粘度曲线，图8.为各月份的环境平均湿度。从图7.、图8可以看出，在环境湿度较高的6-9月份，A1－C6各机台的月平均粘度都较低。如果对A1－C6机台计算各月的平均粘度再和环境的月平均湿度进行分析，得到图9.，从图9.可以清楚看出，月平均含水量越高，机台的平均粘度就越低。图6企业内部文稿-7-表3.2001年各机台月平均粘度月份A1A2A3A4B5C6平均值10.8400.8330.8370.8520.8420.84120.8340.8290.8440.8200.8330.8450.83430.8490.8240.8300.8250.8500.8430.83740.8370.8170.8290.8080.8440.8350.82850.8270.8110.8050.8070.8390.8290.82060.8140.8090.7920.8040.8290.8130.81070.7970.8020.8120.8280.8250.8100.81280.8140.8140.8070.8380.8230.8180.81990.7900.8140.7980.8330.8300.8290.816100.8360.8290.8400.8610.8380.841110.8380.8450.8410.8300.8570.8400.842120.8310.8470.8360.8200.8590.8450.840图7.2001年各机台月平均粘度曲线0.740.760.780.80.820.840.860.88123456789101112月份粘度A1A2A3A4B5C6图8.各月份的环境平均湿度湿度（%）70758085123456789101112月份湿度（%）图9.环境湿度与A1~C6粘度月平均值的关系曲线707274767880828486123456789101112月份系列1系列2企业内部文稿-8-对大量的统计数据（表4.的数据见附表）进行相关性分析，环境湿度与瓶坯粘度存在明显的负相关，个相关系数表如下：表4.环境温度湿度与不同机台粘度的相关系数环境温度环境湿度A1A2A3A4B5环境温度1环境湿度0.4541.000A1-0.576-0.6411.000A2-0.399-0.4340.5511.000A3-0.054-0.2500.2350.1791.000A4-0.191-0.1810.2840.4290.2151.000B5-0.529-0.3740.5780.5030.1250.4401.000表5.A1-C6粘度月平均值与环境湿度的相关系数湿度（%）平均值湿度（%）1平均值-0.9401从表4.、表5.中可以看出，环境湿度与瓶坯粘度存在明显的负相关关系，环境湿度增加，会使瓶坯的粘度降低。五、结论根据以上的试验结果可以看出，在PET的再加工过程中，如果含水量过高（＞50ppm），很容易使PET原料发生水解，在高温下引起引起降解，使瓶坯在外观上表现为有气泡、坯身发黄或白雾等缺陷，其内在质量为瓶坯粘度低，粘度降大。因此，为提高瓶坯的粘度，保证产品的质量，可以从以下几个方面采取预防措施：1.严格监控原材料的性能，防止质量（粘度、AA含量、高含水量等）有较大波动的原材料进入生产线，手段可以采取SPC控制。2.从原料进入生产线开始，保证生产系统与外界环境相对独立，减少环境对生产系统的影响，可以通过加装中央控制系统来实现。3.监控干燥系统和注塑系统的设备状态，加强设备保养制度，防止设备出现故障。企业内部文稿-9-4.优化干燥系统和注塑系统的加工工艺，监控干燥系统的干燥温度、回风温度、露点、风量，注塑系统的螺杆驱动压力、机器温度、背压、输料压力、注塑压力、余料量等重要的工艺参数变化情况，可以通过实时SPC监控系统实现。5.加强对原料干切片含水量、瓶坯粘度的检测，及时控制产品质量。注：本文中的数据大部分来自品控部或中控室主要参考资料：1.HUSKY培训资料2.EASTMAM技术资料