Что такое ПЭТ: свойства и сферы применения

Что такое ПЭТ? Это один из наиболее распространенных синтетических полимеров, прочно вошедший в повседневную жизнь современного человека. С ним сталкиваются ежедневно: в виде бутылок для напитков, пищевой упаковки, тканей.

Что учесть? Благодаря удачному сочетанию эксплуатационных свойств и относительно невысокой стоимости производства этот материал завоевал популярность в разных отраслях: от пищевой промышленности и текстильного производства до медицины и автомобилестроения. Его основной плюс – возможность повторной переработки.

Свойства ПЭТ

Полиэтилентерефталат – наиболее распространенный полиэфир, обладающий свойством термопластичности. Он представляет собой очень прочный и химически стойкий прозрачный материал, хорошо фрезеруется, пилится, сваривается, сверлится, сохраняет свои свойства при низких до -40 °С и при высоких до 85 °С температурах. Входит в число наиболее безопасных для экологии и человека полимеров.

ПЭТ хорошо сохраняет форму при механической нагрузке, устойчив к износу, имеет хорошую ударную вязкость и прочность на растяжение. Не поддерживает горение и не горит. Не подвергается воздействию жиров, спиртов, разбавленных щелочей и кислот, масел.

Основные свойства ПЭТ это:

• малый удельный вес – 1,33 г/см³ (в два раза легче, чем стекло);
• устойчивость к низким и высоким температурам – сохраняет свои свойства в температурном диапазоне от -50°С до 85°С;
• высокая светопропускная способность – более 90 %;
• пожаростойкость класса В1 – плавится под влиянием открытого пламени, не поддерживает горение;
• высокая ударная прочность – в 10 раз больше, чем у стекла.

Материал отличается высоким уровнем герметичности, поэтому из него можно делать различные емкости (бутылки и другие). Стоит отметить, что даже если целостность такой ПЭТ-бутылки нарушится, порезаться о ее элементы невозможно.

Краткая история ПЭТ

Впервые полиэтилентерефталат получили в 1935-1941 годах в Великобритании в лаборатории компании Calico Printers Association Ltd. Это сделали ученые Джон Уинфилд и Джеймс Диксон и запатентовали свое изобретение.

В нашей стране полиэтилен был синтезирован в 1949 году в Лаборатории высокомолекулярных соединений Академии наук и по первым буквам организации получил название «лавсан».

Читайте также!

Линейный полиэтилен низкой плотности: свойства и сферы применения

Подробнее

Сначала считалось, что ПЭТ не подходит для термопластичного формования, поскольку после расплавления он кристаллизовался и становился хрупким, поэтому применялся в основном для производства жидких лаков. Пластиковые бутылки для воды стали выпускать только в 70-х годах 20 века, когда была изобретена технология экструзии и растягивающего выдувного формования.

Сферы применения ПЭТ

Итак, мы разобрались, что такое ПЭТ. Листовой и другой полиэтилентерефталат используется во многих сферах:

• нефтехимическая отрасль – канистры, бочки, трубы;
• машиностроительная промышленность – топливные баки и баки омывателей, автомобильные кузовы и бамперы, патрубки;
• строительная сфера – емкости для лакокрасочных материалов, конструктивные изделия, прозрачные листовые материалы;
• пищевое производство – тара для напитков, молочных продуктов, емкости для кулеров, направляющие, скребки;
• фармацевтическая и медицинская промышленность – упаковка для лекарственных препаратов, флаконы для микстур и капель, медицинские изделия.

Полиэтилентерефталат широко используется для производства различной упаковки, а бутылки для пива и безалкогольных напитков давно вытеснили традиционную тару из алюминия и стекла. Из данного полимера выпускают элементы скольжения конвейерной оснастки: втулки подшипников, ленты транспортеров, направляющие ролики, рельсы.

Волокна из полиэфира применяются для армирования транспортерных лент, шин для автомобилей, шлангов высокого давления.

Также ПЭТ используется для изготовления элементов электротехнического оборудования, кабельных изделий, изоляторов в электроконденсаторах за счет своих диэлектрических свойств и хорошей структурной стойкости.

Производство ПЭТ

Главными компонентами для получения ПЭТ являются ТФК (терефталевая кислота) либо ДМТ (диметилтерефталат) и этиленгликоль. Это химически чистые компоненты, которые позволяют получить конечный продукт высокого качества.

Производство ПЭТ состоит из следующих этапов:

Реакция поликонденсации

На первом этапе осуществляется химическая реакция поликонденсации, приводящая к образованию полиэфирных цепей:

• Для ТФК применяется этерификация – реакция взаимодействия терефталевой кислоты и этиленгликоля при нагревании до температуры 220-260 °С. Она приводит к образованию мономеров и воды (побочный продукт). Чтобы не началась обратная реакция, воду удаляют.
• Для ДМТ используется трансэтерификация – в ходе реакции получаются мономеры и в качестве побочного продукта выделяется метанол, который удаляют, чтобы процесс шел более эффективно.

Поликонденсация мономеров

На данном этапе мономеры вводят в реакцию поликонденсации при нагревании до 260-300 °С в условиях низкого давления или вакуума. В результате образуются длинные молекулярные цепи полиэтилентерефталата и этиленгликоль.

Читайте также!

Полиэтилен низкой плотности: свойства, метод получения, сферы использования

Подробнее

Нужно сказать, что для получения такого ПЭТ материала, который можно использовать для выдува или литья, необходимо тщательно контролировать условия протекания реакции.

Охлаждение и гранулирование

Расплавленный ПЭТ пропускается через фильеры, в результате чего получаются тонкие нити, которые после охлаждения водой нарезают на гранулы. Из этих гранул в дальнейшем производят различные пластиковые изделия.

Кристаллизация

Чтобы ПЭТ приобрел механическую прочность и термическую устойчивость, гранулы проходят через дополнительную термообработку, которая предотвращает слипание частиц материала при перевозке и хранении.

Виды ПЭТ

Чтобы придать ПЭТ улучшенные свойства, проводят его сополимеризацию с диоксидами, этиленгликолями, различными диолами. Это позволяет получать новые виды полимеров с улучшенными техническими показателями.

ПЭТ-А

Это аморфный полиэтилентерефталат, обладающий горячей и холодной гибкостью, высокой прозрачностью, ударной вязкостью. Он легко подвергается полированию, фрезерованию и сверлению. Может использоваться для сольвентной и ультрафиолетовой печати.

Находит применение в приборостроении, рекламной и торговой сфере, строительной отрасли. Отметим, что из такого ПЭТ пластика получают торговые витрины, демонстрационные стенды, экраны дисплеев, перегородки для офисов. При температуре выше 75 °С полимер кристаллизуется, белеет и становится хрупким.

ПЭТ-Г

Модификация гликолем наделяет полиэтилентерфталат высокой ударной вязкостью. Он имеет более низкую, чем ПЭТ-А, температуру плавления, поэтому даже при термическом формовании не кристаллизуется, сохраняет прозрачность и форму.

Хорошо поддается печати, металлизации и окрашиванию. Стоит сказать, что из таких ПЭТ-листов делают разные изделия – это витрины, медицинское оборудование, пресс-формы, вывески, перегородки и т. д.

ПЭТ-ГАГ

Это трехслойный полимер, средний слой которого представлен ПЭТ-А, а два крайних – ПЭТ-Г. В нем сочетаются свойства аморфного пластика и гликоль-модифицированного полимера. Он легко обрабатывается, подвергается склейке и резке. Используется для производства упаковки, оборудования для торговли и рекламы.

Марки ПЭТ и способы их переработки регламентируются ГОСТ Р 51695-2000.

Как расшифровывается маркировка:

• ПЭТФ – обозначение полимера согласно ГОСТ 24888;
• «Г» или «С» – указывает на тип полимера;
• 75 или 80 – предельный показатель вязкости (мл/г).

ПЭТ выпускается в виде гранул, размер которых составляет от 2 до 8 мм. Различные марки полимеров могут иметь разный размер и цвет.

Международные обозначения ПЭТ

Изделия из ПЭТ по международной классификации обозначаются как РЕТ. В нашей стране сам полимер имеет обозначение ПЭТФ, а получаемая на его основе продукция – ПЭТ. Полиэтилентерефталат в разных странах имеет множество торговых названий. Например:

• РуПлак, Лавсан, Novattro – названия отечественных компаний;
• NUDEC SA – полимер, выпускаемый в Испании;
• Дакрон, Мелинекс, Майлар – марки, производимые в США;
• Терилен – запатентован в Великобретании;
• Текадур (Tecadur), Тревира (Trevira), Текапэт (Tecapet) – продукция производителей из Германии;
• Тергал – полимерное полотно, производимое во Франции.

Химический концерн BASF, крупнейший в Германии, производит термопластичные РЕТ полиэфиры под брендом Ultradur.

Вторичная переработка ПЭТ-изделий

Мы рассказали простыми словами, что это такое, ПЭТ, а теперь затронем вопрос вторичной переработки данного материала. Пластиковые отходы разлагаются более 100 лет, что приводит к накоплению большого количества полимерного мусора, поэтому тема их переработки для производства новых изделий, является актуальной.

Заготовка сырья

Сейчас все чаще на площадках возле многоэтажек ставятся специальные контейнеры для сбора пластика.

Читайте также!

Температура литья различных видов пластика

Подробнее

Некоторые страны используют систему залоговой тары, когда стоимость упаковки уже входит в цену напитка. Когда граждане сдают бутылки в специальные автоматы, им возвращается стоимость тары.

Сортировка

Пластик на перерабатывающих предприятиях сортируют вручную либо с использованием механического оборудования.

Бутылки распределяют в зависимости от формы, цвета и загрязненности:

• бесцветные;
• темные – черные или коричневые;
• голубые и зеленые.

Для выделения пластиковых изделий из остального мусора используют ультрафиолетовые лампы. Под их лучами поливинилхлорид светится зеленым или желтым цветом.

Тара красного цвета, например, из-под молока, масла или бытовой химии, меньше подходит в качестве вторсырья. На данном этапе убираются кольца, крышки и те пластиковые изделия, которые нельзя использовать для дальнейшей переработки.

Измельчение

Для измельчения отходов из пластика используются шредеры или роторные дробилки. Измельчители «мокрого дробления» позволяют сразу очистить материал от грязи. Измельчение ведется до того момента, пока хлопья не достигнут размера ячеек калибровочного сита, которое находится под ротором.

В специальных сепараторах сырье очищается от остатков клея, этикеток и т. д. Нельзя допускать, чтобы в процессе измельчения материал нагревался выше 70 °С (температура стеклования). После очистки полученный флекс (ПЭТФ-хлопья) расфасовывается в полимерные мешки по 30 кг или в биг-бэги.

Готовый флекс с размером частиц от 5 до 10 мм имеет насыпную плотность примерно 300 кг/м³. Его можно уже перерабатывать в гранулы (они стоят дороже) либо направлять производителям.

Агломерация

Флекс полимера поступает в агломератор – металлическую емкость круглой формы, по периметру которой установлены ножи, измельчающие сырье до однородного состояния.

Читайте также!

Ударопрочный пластик: свойства, способы получения, сферы применения

Подробнее

Под влиянием силы трения происходит сплавление массы, после чего в агломератор поступает холодная вода, которая приводит к резкому остыванию состава и распаду его на окатыши, то есть маленькие сыпучие частицы.

Грануляция

Измельченное сырье очищают с помощью дегазации под вакуумом, а затем перерабатывают в одинаковые по размеру гранулы. В экструдере осуществляют плавление и перемешивание полимера, далее он подается на фильеры и, проходя через них, формируется в полимерные нити (стренги).

Их охлаждают в специальных ваннах, после чего разрезают на гранулы нужного размера. Затем материал сепарируют и сушат. Вторичная переработка приводит к изменению цвета и снижению вязкости сырья.

Чтобы повысить качество сырья и улучшить внешние параметры, к нему добавляют различные присадки и модификаторы.

Например, бутылки для газводы изготавливают из ПЭТ, смешанного с полиэтиленнафталатом. Нужно сказать, что такая ПЭТ тара имеет более высокую цену, но и срок службы у нее дольше. Такой материал медленнее кристаллизуется и дольше не стареет. Из переработанного ПЭТ производят полимерную черепицу, упаковку, элементы электроприборов, бытовые предметы.

Часто задаваемые вопросы о ПЭТ

Допускается ли контакт ПЭТ с пищевыми продуктами?

Да, ПЭТ не оказывает никакого влияния на запах или вкус пищи и может использоваться для ее хранения, если соблюдать определенные условия. Однако такую тару не рекомендуется использовать повторно и нагревать, поскольку это может привести к образованию ацетальдегида. Для стерилизации или горячей воды бутылки из ПЭТ использовать нельзя.

Сколько времени требуется для разложения ПЭТ в природе?

В природе ПЭТ может разлагаться до 150 лет, поэтому для уменьшения отрицательного влияния на экологию важно осуществлять его вторичную переработку.

Допускается ли контакт ПЭТ с горячими жидкостями?

Нет, кипяток и другие горячие жидкости с ПЭТ не совместимы. При температуре около 250°С полимер начинает плавиться.

Таким образом, мы рассмотрели, что такое ПЭТ. Это популярный современный материал, который широко используется в медицинской, машиностроительной, текстильной, пищевой промышленности. Отличается химической стойкостью, прочностью и прозрачностью, легко подвергается переработке.

Однако у него есть и недостатки: чувствителен к УФ-лучам, имеет низкие барьерные свойства, не может контактировать с горячими жидкостями. Этот материал имеет огромный потенциал в бытовом и промышленном отношении, а чтобы использование ПЭТ наносило меньше вреда экологии, нужно ответственно подходить к его сбору и переработке.

Источник изображения в шапке: photogenia / magnific.com