Полиэтилентерефталат

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Полиэтилентерефталат
Polyethylene terephthalate.svg
Общие
Хим. формула (C10H8O4)n[1]
Физические свойства
Плотность 1,4 г/см³ (20 °C)[2] аморфный: 1,370 г/см³[1]
кристаллический: 1,455 г/см³[1]
Термические свойства
Т. плав. > 250 °C[2] 260[1]
Уд. теплоёмк. 1000[1] Дж/(кг·К)
Теплопроводность 0,15 Вт/(м·K)[3] 0,24[1] Вт/(м·K)
Химические свойства
Растворимость в воде практически нерастворим[2]
Оптические свойства
Показатель преломления 1,57—1,58[3], 1,5750[1]
Классификация
Рег. номер CAS 25038-59-9
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Полиэтиле́нтерефтала́т (полиэтиленгликольтерефталат, ПЭТФ, ПЭТ, лавсан, майлар) — термопластик, наиболее распространённый представитель класса полиэфиров, известен под разными фирменными названиями[⇨]. 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.) (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.

Физические свойства[править | править вики-текст]

  • плотность — 1,38—1,4 г/см³,
  • температура размягчения (t разм.) — 245 °C,
  • температура плавления (t пл.) — 260 °C,
  • температура стеклования (t ст.) — 70 °C,
  • температура разложения — 350 °С.

Не растворим в воде и органических растворителях. Неустойчив к кетонам, сильным кислотам и щелочам.

Применения[править | править вики-текст]

В России полиэтилентерефталат используют главным образом для изготовления пластиковых ёмкостей различного вида и назначения (в первую очередь, пластиковых бутылок). 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. Многообразно применение полиэтилентерефталата в машиностроении, химической промышленности, пищевом оборудовании, транспортных и конвейерных технологиях, медицинской промышленности, приборостроении и бытовой технике. Для обеспечения лучших механических, физических, электрических свойств ПЭТФ наполняется различными добавками (стекловолокно, дисульфид молибдена, фторопласт).

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. Область применения полиэфиров:

  • самое массовое из всех видов химических волокон для бытовых целей (одежда) и техники;
  • ёмкости для жидких продуктов питания, особенно ёмкости (бутылки) для различных напитков;
  • основной материал для армирования автомобильных шин, транспортерных лент, шлангов высокого давления и других резинотехнических изделий;
  • в недавнем прошлом чрезвычайно важный материал для носителей информации — основа всех современных фото-, кино- и рентгеновских плёнок; основа носителей информации в компьютерной технике (гибкие диски — дискеты), основа магнитных лент для аудио-, видео- и другой записывающей техники;
  • материал для ответственных видов изделий в различных отраслях машиностроения, электро- и радиотехнике, например, применяется в качестве изолятора в электрических конденсаторах;
  • листовой материал, прозрачный для солнечных лучей (в том числе и УФ) и устойчивый к воздействиям окружающей среды, используемый в сельском хозяйстве и строительстве;
  • металлизированная плёнка широко используется в качестве декоративного, термоизоляционного, светоотражающего, архитектурно-строительного материала.[4]

Недостатки[править | править вики-текст]

Существенными недостатками тары из ПЭТФ являются её относительно низкие барьерные свойства. Она пропускает в бутылку ультрафиолетовые лучи и кислород, а наружу — углекислоту, что ухудшает качество и сокращает срок хранения продукта. Это связано с тем, что высокомолекулярная структура полиэтилентерефталата не является препятствием для газов, имеющих небольшие размеры молекул относительно цепочек полимера.

Названия[править | править вики-текст]

В СССР полиэтилентерефталат и получаемое из него волокно называли лавсаном, в честь места разработки — 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 (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 — ПЭТ.

Получение[править | править вики-текст]

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.[5]

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.[5]

Переработка и утилизация[править | править вики-текст]

Существующие способы переработки отходов полиэтилентерефталата можно разделить на две основные группы: механические и физико-химические.

Основным механическим способом переработки отходов ПЭТФ является измельчение, которому подвергаются некондиционная лента, литьевые отходы, частично вытянутые или невытянутые волокна. Такая переработка позволяет получить порошкообразные материалы и крошку для последующего литья под давлением. Характерно, что при измельчении физико-химические свойства полимера практически не изменяются.

При переработке механическим способом ПЭТ тары получают т. н. «флексы», качество которых определяется степенью загрязнения материала органическими частицами и содержанием в нём других полимеров (полипропилена, поливинилхлорида), бумаги от этикеток.

Физико-химические методы переработки отходов ПЭТФ могут быть классифицированы следующим образом:

  • деструкция отходов с целью получения мономеров или олигомеров, пригодных для получения волокна и плёнки;
  • повторное плавление отходов для получения гранулята, агломерата и изделий экструзией или литьём под давлением;
  • переосаждение из растворов с получением порошков для нанесения покрытий; получение композиционных материалов;
  • химическая модификация для производства материалов с новыми свойствами.

Утилизация ПЭТФ производится управляемым сжиганием при температуре не менее 850 °C.

Бактерии вида Ideonella sakaiensis 201-F6 способны разлагать ПЭТФ до терефталевой кислоты и этиленгликоля, что открывает возможности для его биоремедиации[6].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 4 5 6 7 A. K. van der Vegt & L. E. Govaert. Polymeren, van keten tot kunstof. — 2003. — P. 279. — ISBN 90-407-2388-5.
  2. 1 2 3 Rocket NXT
  3. 1 2 J. G. Speight, Norbert Adolph Lange. Lange's handbook of chemistry. — edition 16. — McGraw-Hill, 2005. — С. 2.807–2.758. — P. 1000. — ISBN 0071432205.
  4. ПЭТ-ПЛЁНКИ: виды и свойства, АНАЛИТИЧЕСКИЙ ПОРТАЛ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.
  5. 1 2 Полиэтилентерефталат (ПЭТФ). Архивировано из первоисточника 14 февраля 2012.
  6. Японцы открыли разлагающие пластик бактерии. lenta.ru

Ссылки[править | править вики-текст]