PEN高性能聚酯材料发展与应用
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次发布日期：2021-08-02 14:35
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合成路线一般以2,6-萘二甲酸和乙二醇或2,6-萘二甲酸二甲酯和乙二醇为原料通过酯化或酯交换反应合成单体2,6-BHEN(2,6-萘二甲酸乙二醇酯)，再经过缩聚反应合成PEN(聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯)，最后通过固相缩聚合成高分子量PEN。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。
萘环比苯环的体积大，空间位阻的作用更强，导致金属离子进攻困难，并且萘环共振效应比苯环大，金属离子进攻羰基的亲电反应产生的中间体比苯环稳定。因此，生产PEN的反应速率比PET慢。反应温度提高虽然可加快反应速度，但温度过高则导致乙二醇大量蒸发而影响酯交换率，控制在195℃左右较为适宜。酯交换法是目前工业化生产PEN所采用的方法。
PEN产品的商业化难点在于生产成本高，其生产成本主要取决于单体2，6-NDA 和2，6-NDC，归根于前体2，6-DMN的分离和制备难度大，以及单体2，6-NDA的提纯繁杂。因此，需要不断研究开发新技术和新方法，以解决前体和单体分离提纯难的问题，从而降低PEN的生产成本。
PEN由于模量高、尺寸稳定性好、不变形、弹性高、刚性好等特点，在薄膜、片材、中空材料、纤维、工程塑料等领域已有较为广泛的应用，成为全球开发最快、应用前景最广的树脂材料之一。其优秀的气体阻隔性能、F级（耐160℃高温）耐热绝缘材料的PEN，在日本广泛的应用在灭火器上。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。
PEN由于模量高、尺寸稳定性好、不变形、弹性高、刚性好等特点，在薄膜、片材、中空材料、纤维、工程塑料等领域已有较为广泛的应用，成为全球开发最快、应用前景最广的树脂材料之一。其优秀的气体阻隔性能、F级（耐160℃高温）耐热绝缘材料的PEN，在日本广泛的应用在灭火器上。
近年来，PEN薄膜主要应用在柔性印刷电路板、电容器膜、F级绝缘膜等方面，而PEN薄膜新的用途仍然在不断开发中。PEN膜也被用于汽车感测器及绝缘零配件方面，如传动带、制动油管、轮胎帘子线。
随着聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）热度的不断增长，我国PEN产品需求日渐增多，而PEN凭借其优势已经在某些中高端领域逐步取代PET产品，尤其是在食品、化妆品、饮品等与人体密切接触的领域。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。
