电子烟烟嘴、雾化仓等核心部位塑胶随处可见,例如PPSU、PEEK、POM、PEI、PPA、PCTG等高性能塑胶材料在琳琅满目的电子烟烟具中都有体现,这些材料的共同点在于能耐高温及良好散热性,环保无毒,适当强度等。今天小编就带大家来了解下一款新的高性能树脂PEN也开始应用在电子烟烟具中。
图 PEN材料加工后的透明状
一、什么是PEN
PEN是聚萘二甲酸乙二酯的简称,聚酯家族中的重要成员之一。PEN作为一种物理性能优良的聚合物,由于更大的萘环取代了PET中的苯环,分子链的刚性大,结构呈平面状,所以其机械、电气、化学等性能都非常优良,虽PEN与PET材料有相似之处,但是其性能比PET更佳。
图 PEN 结构 来自高分子网
二、PEN的性能特点
通过分析PEN的结构来了解其优异性能主要表现在以下几点;
1.PEN 优良的热性能
萘环的引入提高了大分子的芳香度,从而使PEN 表现出更为优良的热性能。PEN 的熔点为365 ℃,其玻璃化温度在130 ℃以上;长期使用温度在160 ℃,为F1级透明使用材料;制品尺寸稳定,热收缩率小于PET、PA等。PEN 在130 ℃的潮湿空气中放置500 h 后,伸长率仅下降10%。在180 ℃干燥空气中放置10 h后,伸缩率仍能保持50%。此外,PEN/PET 的共聚物对提高PET的热性能也具有明显的作用。
3.PEN 的优异气体阻隔性
由于萘环的结构更容易呈平面状,使得PEN 最突出的性能之一就是好的气体阻隔性。
3.PEN 的高稳定力学性能
PEN 的杨氏模量和拉伸弹性模量均比PET高出50%。而且,PEN 的力学性能稳定,即使在高温、高压的情况下,其弹性模量、强度、蠕变和寿命仍能保持相当的稳定性。
4.PEN 的光学性能
由于萘的双环结构具有很强的紫外光吸收能力,使得PEN 可阻隔小于380 nm的紫外线,其阻隔效应明显优越于PC。另外,PEN 的光致力学性能下降少,光稳定性约为PET的5倍,经放射线照射后,断裂伸长率下降少,在真空和O3中耐放射线的能力分别可达PET的10倍和4倍。
三、PEN材料的应用
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PEN纤维、PEN薄膜、PEN中空制品等方面都有应用。其优秀的气体阻隔性能、化学稳定性,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。
图 日本帝人PEN材质灭火器
透明性好、抗紫外、气体阻隔性好及形状稳定等优点,在啤酒瓶、化妆品包装容器、餐具等制品中已有应用。
图 日本帝人PEN材质碗 摄于广州橡塑展
F1级透明使用材料的PEN,可以与玻璃相媲美,而且抗刮伤性好, 便于回收重复利用。目前已有部分厂家开始采用PEN材料应用在电子烟领域,例如电子烟雾化仓、烟嘴部位等。
图 PEN材料的透明雾化仓配件
四、PEN的生产企业
PEN的合成路线有直接酯化法、酯交换法、固相缩聚。酯交换法为主要的合成路线。PEN 材料开发的相关企业:国外有帝人集团、东洋纺、三菱化学、钟纺、UniPET、M&G(收购Shell公司的PET、PEN事业)、KOSA、杜邦及Kolon等,国内有研究的有仪征化纤公司、鞍山钢铁学院、桂林电机研究所、四川大学与东方绝缘材料厂、北京市化工研究院、江苏纺织研究所等。