Химия и химические технологии/ 1. Пластмассы, полимерные и синтетические материалы, каучуки, резино-технические изделия, шины и их производство.

Магистрант Заманова Д.И.

Уфимский государственный нефтяной технический университет, Россия

Полиэтилентерефталат как полимерный и

синтетический материал

Мировое производство пластмасс возрастает на 5 – 6 % ежегодно и, по прогнозам, к 2014 г. достигнет более 250 млн. тонн. [1]. Причем, наиболее быстро развивающимся сегодня является рынок полиэтилентерефталата (ПЭТФ).

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) впервые был получен в 1941 году в Англии, учеными Винфилдом и Диксоном. В настоящее время промышленное производство его осуществляется в ряде стран [2].

Полиэтилентерефталат – синтетический линейный термопластичный полимер, принадлежащий к классу полиэфиров.

ПЭТФ (более известный как ПЭТ или лавсан) представляет собой сложный термопластичный полиэфир терефталевой кислоты и этиленгликоля. По физическим свойствам это твёрдое вещество белого цвета без запаха. Полиэтилентерефталат прочный, жёсткий и лёгкий материал. Пластик не ядовит.

Важнейшей областью применения ПЭТФ являются синтетические волокна. Полиэтилентерефталаты обозначены обычно применяемым для них в технике наименованием – полиэфирные волокна.

По сравнению с другими волокнообразующими полимерами полиэфирные волокна обладают следующими преимуществами: исключительной прочностью, высокой эластичностью с быстрым возвращением в исходное состояние, малым удлинением при невысоком растягивающем напряжении, слабой чувствительностью к действию света, тепла и погоды, ощущением тепла, не похожим на обычное для синтетических волокон, лёгкостью стирки и быстротою сушки.

К числу недостатков полиэфирных волокон и затруднений в использовании материалов из них относятся: сильное электростатическое заряжение, лёгкость загрязнения, в том числе и жирами, образование дыр при плавлении, склонность к комкованию (штапельное волокно) [2].

По способу производства полиэтилентерефталата процесс может быть периодическим или непрерывным. Последний может быть реализован с получением гранулята и его последующей сушкой или с прямой передачей расплавленного полимера на машину для формования (способ прямого формования). Кроме того, все эти способы могут отличаться по основному сырью, в качестве которого применяются:

1) диметилтерефталат и этиленгликоль;

2) терефталевая кислота и этиленгликоль;

3) терефталевая кислота и окись этилена [3].

На практике при получении полиэтилентерефталата предпочитают проводить переэтерификацию диметилтерефталата этиленгликолем. Основными преимуществами этого метода по сравнению с непосредственной этерификацией терефталевой кислоты – более простая очистка диметилового эфира и повышенная растворимость его в этиленгликоле. Диметилтерефталат плавится при температуре 141˚С и может быть хорошо очищен путем перегонки и перекристаллизации.

Также существует возможность производства полиэтилентерефталата на основе терефталевой кислоты и окиси этилена. Получаемый при оксиэтилировании дигликольтерефталат содержит примеси терефталевой кислоты, моно-оксиэтилового эфира терефталевой кислоты, солей, полиэтиленгликолей и трудно удаляемых окрашивающих веществ.

На сегодняшний день, оценивая все вышеизложенные способы производства ПЭТФ, их экономические характеристики, включающие в себя стоимость сырья, регентов, катализаторов, и проводя подробный анализ аппаратурного оформления этих производств, можно сделать вывод, что для обеспечения рынка полимерным материалом необходимо крупное непрерывное производство ПЭТФ, на основе терефталевой кислоты и этиленгликоля, в связи с относительной дешевизной этиленгликоля и близостью производства терефталевой кислоты [3].

Полиэфирные волокна применяются как для технических целей, так и в текстильной промышленности. Важнейшими примерами применения непрерывного полиэфирного волокна являются: тюлевые занавески, крученая пряжа, блузки, рубашки, галстуки, тросы, приводные ремни, парусина, нити и фильтровальные ткани. Штапельное полиэфирное волокно в смеси с другими волокнами часто используется для повышения носкости. Без добавок других волокон оно применяется для изготовления нательного белья, носок и тканей для лёгких костюмов [2].

Другой областью применения ПЭТФ являются плёнки. Получение плёнок основано на тех же принципах, что и прядение полиэфирных волокон из расплава. Жидкий полиэфир в атмосфере азота продавливают через щель на охлаждаемый барабан. Работа при этом должна вестись очень аккуратно, так как присутствие даже небольших количеств пыли приводит к получению неоднородной плёнки.

Механические свойства плёнок зависят от степени ориентации. В полиэфирных плёнках сочетаются повышенная прочность, хорошие электрические свойства и низкое водопоглощение. Эти свойства полиэфирных плёнок определяют пригодность их применения в электро- и радиотехнике, поскольку становится возможным уменьшить массу изоляции и вести работы при более высоких температурах. Другие виды практического использования полиэфирных плёнок основаны на высоком постоянстве их размеров в широких диапазонах температур и относительной влажности. Это особенно важно для магнитофонных лент и специальных фотографических плёнок [2].

За последние годы появилось одно из перспективных направлений потребления ПЭТФ – это полиэтилентерефталат для пищевой упаковки, в частности бутылочный ПЭТФ, из которого производят тару для газированных напитков и различных жидких продуктов. Прирост потребления этого продукта в мире с начала 90-х годов составляет порядка 10% в год [3].

Литература:

1. Митрофанов Р.Ю., Чистякова Ю.С., Севодин В.П. / Переработка отходов полиэтилентерефталата, ТБО №6, 2006.

2. Р. Хувинк, А. Ставерман. Химия и технология полимеров: В 2 т. – Т 2, часть 2. Промышленное получение и свойства полимеров. – М.: Химия, 1966.

3. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического синтеза. – М.: Химия, 1978. – 604 с.