聚对苯二甲酸乙二酯(卷名：化学)
polyethylene terephthalate
对苯二甲酸与乙二醇的聚合物。英文缩写为PET。主要用于制造聚对苯二甲酸乙二酯纤维（中国商品名为涤纶，见彩图）。
这种纤维强度高，其织物穿着性能良好，目前是合成纤维中产量最高的一个品种，1980年世界产量约510万吨，占世界合成纤维总产量的49％。简史 1941年J.R.温菲尔德和J.T.迪克森在W.H.卡罗瑟斯关于脂肪族线型聚酯的研究基础上，用对苯二甲酸与乙二醇反应，制得聚对苯二甲酸乙二酯。由于第二次世界大战的爆发，它的发展迟缓了，直到1945年才开始工业性研究。英国帝国化学工业公司于1947年和美国杜邦公司于1950年开始建立了工业规模的纤维工厂，纤维的商品名为Terylene。
性质 分子结构的高度对称性和对亚苯基链的刚性，使此聚合物具有高结晶度、高熔融温度Tm和不溶于一般有机溶剂的特点。熔融温度为257～265℃;它的密度随着结晶度的增加而增加，非晶态的密度为1.33克/厘米3，拉伸后由于提高了结晶度，纤维的密度为1.38～1.41克/厘米3，从 X射线研究，计算出完整结晶体的密度为1.463克/厘米3。非晶态聚合物的玻璃化温度Tg为67℃；结晶聚合物的Tg为81℃。聚合物的熔化热为 113～122焦/克，比热容为1.1～1.4焦/(克·开)，介电常数为 3.0～3.8，比电阻为1011～1014欧·厘米。PET不溶于普通溶剂，只溶于某些腐蚀性较强的有机溶剂如苯酚、邻氯苯酚、间甲酚、三氟乙酸的混合溶剂。PET纤维对弱酸、弱碱稳定。
合成 常用的合成方法有：对苯二甲酸二甲酯与乙二醇的酯交换、对苯二甲酸与乙二醇直接酯化、对苯二甲酸与环氧乙烷直接酯化。其中用于大规模工业生产的是前二法。后法只在日本有工业化规模的装置。三种方法不同之处，在于中间体对苯二甲酸双羟乙酯的合成方法不同。
①对苯二甲酸二甲酯与乙二醇进行酯交换，合成对苯二甲酸双羟乙酯：
在酯交换反应的同时进行着预缩聚反应，生成对苯二甲酸双羟乙酯的低聚物。对苯二甲酸二甲酯与乙二醇的摩尔比为1:2.5～1:4.5，反应温度为150～190℃，在常压下进行，反应介质为乙二醇。酯交换反应为可逆反应，过量乙二醇有利于反应正向进行。通过不断地蒸出甲醇，使反应向生成对苯二甲酸双羟乙酯的方向推移。金属盐，特别是可溶性的钙、锰、钴、锌化合物可做为酯交换催化剂，它的加入量为对苯二甲酸二甲酯重量的0.05%～0.1%。酯交换反应为一级反应。②对苯二甲酸与乙二醇直接酯化，合成对苯二甲酸双羟乙酯：
60年代美国阿莫克公司开发了对二甲苯空气氧化并精制得到高纯度的对苯二甲酸以后，此法才实现工业化。酯化反应是可逆的，反应中生成的水必须不断地蒸发掉，以便反应迅速进行。由于对苯二甲酸不溶于乙二醇中，所以反应在固液两相中进行，均匀性差，反应慢，而提高反应温度和压力又易生成一缩乙二醇。后来有人研究用预先制备的对苯二甲酸双羟乙酯和它的线型低聚物作介质，使对苯二甲酸溶解其中，克服了上述缺点，大大地加大了反应速率。不用催化剂，反应压力为3～5巴，温度为260～265℃，40～60分钟即可完成反应，酯化度达到98％以上，使直接酯化实现了工业化。直接酯化用的对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.15。由于直接酯化不用催化剂，减少了由于催化剂引起的热降解及其他副反应。所得聚酯热稳定性好，端羟基含量较低，在以后的缩聚反应中可以不加稳定剂。③对苯二甲酸和环氧乙烷的加成反应制备对苯二甲酸双羟乙酯。从反应式上看是最简单的方法，不需要将环氧乙烷制成乙二醇：
但是在实践中会遇到许多困难，因为容易生成许多副产物，包括环氧乙烷聚合成聚醚和聚醚与对苯二甲酸的反应，使醚键引入聚酯链中，降低聚酯的熔融温度。对苯二甲酸双羟乙酯的聚合反应 是通过酯交换进行的缩合聚合：
缩聚反应可看作对苯二甲酸双羟乙酯与在增长中的聚酯链之间的酯交换反应，因此用于酯交换反应的催化剂对缩聚反应也有催化作用。缩聚反应常用的催化剂有锑、锗、钛、钴、锰等金属的有机盐、氧化物、醇化物。加入量为500ppm。在工业上常用的是乙酸盐或醇化物，它们能很好地溶解于反应混合物中。锑、锗、钛化合物对缩聚反应催化作用效率较高，对聚酯热降解作用较小，制得聚酯接近无色；但对酯交换反应几乎无催化作用，因此在酯交换反应阶段必须加入钴、锰、锌、钙等催化剂。为了减少这些催化剂对聚酯热稳定性的影响，要加入稳定剂。工业上常用的稳定剂有磷酸酯和亚磷酸酯类化合物，例如磷酸三甲酯和亚磷酸三苯酯。工业生产中温度控制在275～280℃之间，真空度控制在0.1～0.5毫米汞柱，以除去反应中生成的乙二醇。制造服装用纤维的聚酯，其平均聚合度圴n约为100，相当于分子量为20000。熔融聚合物可以直接纺丝，也可以在水中固化后切粒，得到聚酯切片。聚合中的副反应 在缩聚过程中也伴随着 PET的热降解，使分子量降低。聚合物链每次断裂产生一个端羧基。在230℃固相中就会发生热氧降解。PET的热稳定性随着氧浓度的增高和一缩乙二醇含量的增加而降低。在300℃空气中，聚酯熔体形成凝胶粒子，严重影响聚合物的可纺性。高温下微量水的存在使聚酯发生水解，其速率比热降解大104倍，比热氧降解大5×103倍。因此，聚酯切片在纺丝前必须经过严格的干燥，含水量要求达到0.005％～0.01％，才能有效地防止水解。另一副反应是醚的生成，使其热稳定性变差，熔融温度降低。每增加1%（重量）一缩乙二醇，大约使聚酯的熔融温度降低 5℃。
应用 主要做合成纤维的原料。短纤维可与棉花、羊毛、麻混纺，制成服装用纺织品或室内装饰用布；长丝可做服装用丝或工业用丝，如用于滤布、轮胎帘子线、降落伞、输送带、安全带等。薄膜可作片基，用于感光胶片、录音磁带。注射模塑件可做包装容器。
参考书目
H.路德维希著，天津化学纤维试验厂译:《聚酯纤维的化学与工艺学》，轻工业出版社，北京，1978。(H.Ludwig，Polyester-Chemie und Technologie，Akademie-Verlag，Berlin，1975.)
B.von Falkai， Synthesefasern， Verlag－Chemie，Weinheim，1981.