Полиэтилентерефталат

Полиэтилентерефталат
Международный знак вторичной переработки для ПЭТ
Общие
Химическая формула	(C10H8O4)n
Физические свойства
Плотность	1,4 см³ (20 °C), аморфный: 1,370 см³, кристаллический: 1,455 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	> 250 (260) °C °C
Удельная теплоёмкость (ст. усл.)	1000 Дж/(кг·К)
Теплопроводность (ст. усл.)	0,15 (0,24) Вт/(м·K) Вт/(м·K)
Химические свойства
Растворимость в воде	практически нерастворим г/100 мл
Оптические свойства
Показатель преломления	1,571,58 (1,5750)
Классификация
Рег. номер CAS	25038-59-9

Полиэтиле́нтерефтала́т (ПЭТФ, англ. PET, также известный как лавсан, полиэстер) в термопластик, наиболее распространённый представитель класса полиэфиров, известен под разными фирменными названиями (см. Названия). Продукт поликонденсации этиленгликоля с терефталевой кислотой (или её диметиловым эфиром). Твёрдое, бесцветное, прозрачное вещество в аморфном состоянии и белое, непрозрачное в кристаллическом состоянии. Переходит в прозрачное состояние при нагреве до температуры стеклования и остаётся в нём при резком охлаждении и быстром проходе через т. н. «зону кристаллизации». Одним из важных параметров ПЭТ является характеристическая вязкость определяемая длиной молекулы полимера. С увеличением присущей вязкости скорость кристаллизации снижается. Прочен, износостоек, хороший диэлектрик.

Исследования по полиэтилентерефталату были начаты в 1935 г. в Великобритании Уинфилдом (англ.) (John Rex Whinfield) и Диксоном (англ. James Tennant Dickson), в фирме Calico Printers Association Ltd. Заявки на патенты по синтезу волокнообразующего полиэтилентерефталата были поданы и зарегистрированы 29 июля 1941 года и 23 августа 1943 года. Опубликованы в 1946 году.

В СССР был впервые получен в лабораториях Института высокомолекулярных соединений Академии наук СССР в 1949 году. Позже данный вид продукции начали изготавливать на Могилевхимволокно.

Название

В СССР полиэтилентерефталат и получаемое из него волокно называли лавсаном, в честь места разработки в ЛАборатории Высокомолекулярных Соединений Академии Наук. Аналогичные волоконные материалы, изготавливаемые в других странах, получили другие названия: терилен (Великобритания), дакрон (США), тергал (Франция), тревира (ФРГ), теторон (Япония), полиэстер, мелинекс, милар (майлар), Tecapet («Текапэт») и Tecadur («Текадур») (Германия) и т. д.

Пластики на основе полиэтилентерефталата называются ПЭТФ (в российской традиции) либо PET/ПЭТ (в англоязычных странах). В настоящее время в русском языке употребляются оба сокращения, однако когда речь идет о полимере, чаще используется название ПЭТФ, а когда об изделиях из него в ПЭТ.

Физические свойства

• плотность в 1,381,4 г/см³,
• t_разм. в 245 °C,
• Температура плавления t_пл. в 260 °C,
• Температура стеклования t_ст. в 70 °C,

При комнатной температуре нерастворим в воде и большинстве органических растворителей.

Получение

Вплоть до середины 1960-х годов ПЭТФ промышленно получали переэтерификацией диметилтерефталата этиленгликолем с получением дигликольтерефталата, и последующей поликонденсацией последнего. Несмотря на недостаток этой технологии, заключавшийся в её многостадийности, диметилтерефталат был единственным мономером для получения ПЭТФ, поскольку существовавшие в то время промышленные процессы не позволяли обеспечить необходимую степень чистоты терефталевой кислоты. Диметилтерефталат же, имея более низкую температуру кипения, легко подвергался очистке методом дистилляции и кристаллизации.

В 1965 году Аmoco Соrporation смогла усовершенствовать технологию, в результате чего широкое распространение получил одностадийный синтез ПЭТФ из этиленгликоля и терефталевой кислоты (TFK) по непрерывной схеме.

Применение

Полиэтилентерефталат относится к группе алифатически-ароматических полиэфиров, которые используются для производства волокон, пищевых плёнок и пластиков, представляющих одно из важнейших направлений в полимерной индустрии и смежных отраслях.

Многообразно применение заготовок из полиэтилентерефталата в машиностроении, химической промышленности, пищевом оборудовании, транспортных и конвейерных технологиях, медицинской промышленности, приборостроении и бытовой технике. Для обеспечения лучших механических, физических, электрических свойств РЕТ наполняется различными добавками (стекловолокно, дисульфид молибдена, фторопласт).

В России полиэтилентерефталат используют главным образом для изготовления заготовок (преформ) различного вида, из которых затем изготавливаются (выдуваются после нагрева) пластиковые контейнеры различного вида и назначения (в первую очередь, пластиковые бутылки). В меньшей степени применяется для переработки в волокна (см. Полиэфирное волокно), плёнки, а также литьём в различные изделия. В мире ситуация обратная: большая часть ПЭТФ идет на производство нитей и волокон.

Область применения полиэфиров:

• самое массовое из всех видов химических волокон для бытовых целей (одежда) и техники;

• ёмкости для жидких продуктов питания, особенно ёмкости (пластиковые бутылки) для различных напитков;

• основной материал для армирования автомобильных шин, транспортерных лент, шлангов высокого давления и других резинотехнических изделий;

• чрезвычайно важный современный материал для носителей информации в основа всех современных фото-, кино- и рентгеновских плёнок; основа носителей информации в компьютерной технике (гибкие диски в дискеты, или «флоппи-диски»), основа магнитных лент для аудио-, видео- и другой записывающей техники;

• пластик для ответственных видов изделий в различных отраслях машиностроения, электро- и радиотехнике;

• листовой материал, прозрачный для солнечных лучей (для УФ лучей практически непрозрачен) и устойчивый к воздействиям окружающей среды, используемый в сельском хозяйстве и строительстве.

Недостатки

Существенными недостатками ПЭТ-тары являются её относительно низкие барьерные свойства. Она пропускает кислород и углекислый газ, что ухудшает качество и сокращает срок хранения продукта.

ПЭТФ совершенно нестоек к действию каустической соды: как к концентрированным растворам, так и к разбавленным. Разрушение имеет в точности характер питтинговой коррозии, таким образом, толщина стенок тары не имеет значения. И наоборот, действие концентрированных растворов соляной кислоты приводит к равномерному утоньшению стенок тары, толщину которых, при определенной сноровке, можно довести до сравнимой с папиросной бумагой.

В свою очередь, фосфорная кислота разрушает ПЭТФ комбинированным образом.

Экология

Во всем мире постоянно идёт увеличение производства и потребления пластмасс, что приводит к складированию неразлагающегося мусора. При этом ПЭТФ образует основной вес в общем количестве полимерных отходов. Также он является ценным вторичным сырьем в производстве упаковочной тары, текстильной промышленности, изготовлении строительных и декоративных материалов.

В результате переработки ПЭТ-бутылок образуются хлопья, которые являются сырьём в некоторых отраслях по производству полиэфира.

Сырьем для современных экологически безопасных утеплителей является ПЭТ-тара. Производство материалов из вторичного полиэтилентерефталата производство двойного назначения. Во-первых, происходит очистка окружающей среды от пластиковой тары, которая в природе практически не разлагается. Во-вторых, производятся экологически безвредные строительные утеплительные и шумоизоляционные материалы.

В России вторичная переработка находится на начальной стадии развития, в то время, как во многих странах мира является прибыльным бизнесом.

См. также

• Флис в ткань из полиэтилентерефталатного волокна

Литература

• A.K. van der Vegt & L.E. Govaert Polymeren, van keten tot kunstof. в 2003. в P. 279. в ISBN 90-407-2388-5
• J. G. Speight, Norbert Adolph Lange Lange's handbook of chemistry. в edition 16. в McGraw-Hill, 2005. в С. 2.8072.758. в P. 1000. в ISBN 0071432205
• GESTIS| ZVG=530566| Polyethylenterephthalat, 7 November 2007

Ссылки

• Полиэтилентерефталат  (рус.). Химическая энциклопедия. XuMuK.ru.
• Полиэфирные волокна  (рус.). Химическая энциклопедия. XuMuK.ru.