Politereftalan etylenu (czasami zapisywany jako politereftalan etylenu), zwykle w skrócie PET, PETE lub stary PETP lub PET-P, jest najpowszechniejszą termoplastyczną żywicą polimerową w rodzinie poliestrów, używaną we włóknach odzieżowych, pojemnikach na płyny i żywność, termoformowaniu materiały do ​​produkcji i żywice konstrukcyjne połączone z włóknami szklanymi.

1. Zastosowanie

Plastikowe butelki wykonane z poliestru PET są szeroko stosowane do napojów bezalkoholowych.W przypadku niektórych butelek specjalnych, np. Przeznaczonych do pojemników na piwo, poliester PET jest przekładany dodatkową warstwą polialkoholu winylowego (PVOH), aby dodatkowo zmniejszyć jego przepuszczalność tlenu.

Dwuosiowa folia poliestrowa PET („folia poliestrowa” to jedna z jej dobrze znanych nazw handlowych) może być pokryta aluminium na swojej powierzchni przez naparowywanie, co może zmniejszyć jej przepuszczalność i sprawić, że będzie odblaskowa i nieprzezroczysta.Właściwości te są przydatne w wielu zastosowaniach, w tym w elastycznych opakowaniach do żywności i materiałach izolacyjnych (takich jak koce kosmiczne).Ze względu na wysoką wytrzymałość mechaniczną folia poliestrowa PET jest często stosowana w dziedzinie taśm, takich jak nośniki taśm lub wrażliwe na nacisk podkładki taśmowe.

Nieorientowany arkusz poliestrowy PET można formować termicznie w celu wykonania tacek opakowaniowych i opakowań typu blister.[4] Jeśli używany jest krystaliczny poliester PET, tacki mogą być używane do dań głęboko mrożonych, ponieważ mogą one wytrzymać zarówno temperatury zamarzania, jak i pieczenia w piecu.Zarówno amorficzne folie poliestrowe PET, jak i folie poliestrowe PET są przezroczyste gołym okiem.Barwniki barwiące można łatwo zmieszać z arkuszem poliestrowym PET.

Wypełniony cząsteczkami szkła lub włóknami staje się znacznie twardszy i trwalszy.

Poliester PET jest również stosowany jako podłoże do cienkowarstwowych ogniw słonecznych.

Poliester (znak towarowy przekształcony z politereftalanu etylenu) można również połączyć w górną linę w kształcie dzwonu, aby zapobiec zużyciu, gdy lina przechodzi przez sufit.

Od końca 2014 roku poliester PET jest stosowany jako wewnętrzny materiał wykładziny kompozytowych IV wysokociśnieniowych butli gazowych.W porównaniu z polietylenem używanym na początku, poliester PET ma znacznie lepsze właściwości barierowe dla tlenu.[5]

Poliester PET może być używany jako filament do druku 3D, a także może być używany jako plastik PETG do drukowania 3D.

2. Właściwości fizyczne

Poliester PET to bezbarwna półkrystaliczna żywica w stanie naturalnym.W zależności od metody przetwarzania poliester PET może być półsztywny do sztywnego i bardzo lekki.Może bardzo dobrze blokować gaz i wilgoć, a także blokować alkohol (wymaga dodatkowej izolacji) i rozpuszczalniki.Jest mocny i odporny na uderzenia.Po wystawieniu na działanie chloroformu i niektórych innych chemikaliów, takich jak toluen, poliester PET zmienia kolor na biały.[10]

Oprócz włókien poliestrowych górna granica krystaliczności dostępnego w handlu poliestru PET wynosi około 60%.Przezroczyste produkty można otrzymać przez szybkie schłodzenie stopionego polimeru poniżej temperatury zeszklenia (Tg), tworząc bezpostaciową substancję stałą.Podobnie jak szkło, gdy stopiony materiał ostygnie, jeśli cząsteczki nie mają wystarczająco dużo czasu, aby uporządkować je w sposób krystaliczny, utworzy się amorficzny poliester PET.W temperaturze pokojowej cząsteczki są zamrażane na miejscu, ale jeśli zostaną podgrzane powyżej temperatury zeszklenia (Tg), cząsteczki pochłoną wystarczającą ilość energii cieplnej, zaczną ponownie się poruszać, zarodkując i powiększając kryształy.Ten proces nazywa się krystalizacją w fazie stałej.

Podczas powolnego chłodzenia stopiony polimer utworzy bardziej krystaliczny materiał.Po wykrystalizowaniu z amorficznego ciała stałego, materiał ten tworzy sferolity zawierające wiele małych krystalitów zamiast tworzenia dużego monokryształu.Kiedy światło przechodzi przez granicę między regionami mikrokrystalicznymi i amorficznymi, następuje rozproszenie.To rozpraszanie oznacza, że ​​krystaliczny poliester PET jest w większości przypadków nieprzezroczysty i biały.Ciągnienie drutu jest jednym z niewielu procesów przemysłowych, które mogą wytwarzać produkty niemal monokrystaliczne.

3. Lepkość istotna

Jedną z najważniejszych cech poliestru PET jest jego lepkość istotna.

Lepkość istotną materiału uzyskuje się przez ekstrapolację do lepkości zredukowanej, gdy stężenie roztworu zbliża się do zera, i jest mierzona w decylitrach / gram (dℓ / g).Lepkość istotna zależy od długości łańcucha polimeru i może być wyrażona bez jednostek w wyniku ekstrapolacji do stężenia zerowego.Im dłuższy łańcuch polimeru, tym więcej splątań między łańcuchami, tym wyższa lepkość.Podczas procesu polikondensacji można kontrolować średnią długość łańcucha w określonej partii żywicy.

Zakres lepkości istotnej poliestru PET:

Gatunek włókna:

0,40–0,70 Tekstylia
0,72–0,98 Kord przemysłowy i oponowy
Klasa filmu:

0,60-0,70 BoPET (dwuosiowa folia poliestrowa PET)
0,70–1,00 Blacha termoformowana
Klasa butelki:

0,70-0,78 butelka na wodę (płaska)
0,78–0,85 gazowanych napojów bezalkoholowych
Monofilament, tworzywo konstrukcyjne

1,00–2,00

4. Leczenie na sucho

Poliester PET łatwo wchłania wilgoć, co oznacza, że ​​może pochłaniać wilgoć z otaczającego środowiska.Jednak gdy ten „wilgotny” poliester PET zostanie podgrzany, będzie hydrolizował i zmniejszył swoją elastyczność.Dlatego żywicę należy wysuszyć, zanim trafi do maszyny do formowania w celu przetworzenia.Suszenie poliestru PET przed wprowadzeniem do urządzenia przetwórczego kończy się za pomocą środka osuszającego lub suszarki.

W suszarni gorące suche powietrze jest pompowane na dno zasobnika wypełnionego żywicą i przepływa w górę przez pelety, usuwając po drodze wilgoć.Gorące i wilgotne powietrze opuszcza górną część leja i najpierw przepływa przez chłodnicę końcową, ponieważ łatwiej jest usunąć wilgoć z zimnego powietrza niż z gorącego powietrza.Wygenerowane wilgotne i zimne powietrze przechodzi następnie przez warstwę osuszacza.Na koniec suche i zimne powietrze opuszczające warstwę osuszacza jest ponownie podgrzewane w piecu grzewczym i wraca w zamkniętej pętli w tym samym procesie.Ogólnie rzecz biorąc, resztkowa zawartość wilgoci w żywicy musi być mniejsza niż 50 części na milion (części wagowych) przed przetwarzaniem.Czas przebywania w suszarce nie powinien być krótszy niż cztery godziny.Dzieje się tak, ponieważ do zakończenia procesu suszenia w czasie krótszym niż 4 godziny wymagana jest temperatura wyższa niż 160 ° C, w której cząsteczki zaczynają hydrolizować wewnątrz, zanim zostaną wysuszone.

Poliester PET można również suszyć w suszarce żywicy na sprężone powietrze.Osuszacz sprężonego powietrza nie wykorzystuje ponownie suchego powietrza.Suche, ogrzane sprężone powietrze przepływa przez granulki poliestru jak w suszarce, a następnie jest uwalniane do atmosfery

5. degradacja

Podczas przetwarzania poliestru PET dochodzi do różnego rodzaju degradacji.Główne możliwe tryby degradacji obejmują hydrolizę i utlenianie termiczne, przy czym ta ostatnia może być najważniejsza.Kiedy poliester PET ulega degradacji, zachodzi kilka rzeczy: odbarwienie, rozrywanie łańcucha prowadzące do zmniejszenia masy cząsteczkowej, tworzenie się aldehydu octowego i sieciowanie (tworzenie „żeli” lub „rybich oczu”).Przebarwienia spowodowane są różnymi chromoforami powstałymi po długotrwałej obróbce cieplnej w wysokich temperaturach.Staje się to problemem, gdy wymagania optyczne dla polimerów są bardzo wysokie, na przykład w zastosowaniach opakowaniowych.Degradacja termiczna i termiczna oksydacyjna prowadzi do złych właściwości przetwórczych i wydajności materiałów.

Jednym ze sposobów złagodzenia tej sytuacji jest użycie kopolimerów.Komonomery, takie jak CHDM lub kwas izoftalowy, obniżają temperaturę topnienia i zmniejszają krystaliczność poliestru PET (szczególnie ważne, gdy materiał jest używany do produkcji plastikowych butelek).Dlatego żywicę można formować plastycznie w niższej temperaturze i przy mniejszej sile.Pomaga to zapobiegać degradacji i zmniejsza zawartość aldehydu octowego w gotowym produkcie do akceptowalnego (tj. Nieznacznego) poziomu.Innym sposobem na poprawę stabilności polimeru jest użycie stabilizatorów, głównie przeciwutleniaczy, takich jak fosforyny.Niedawno rozważono również poprawę stabilności materiałów na poziomie molekularnym dzięki nanostrukturalnej chemii.

6. Sprzęt do przetwarzania plastikowych butelek

Istnieją dwie podstawowe metody formowania butelek PET PET, jednoetapowa metoda formowania i dwustopniowa metoda formowania.W metodzie dwustopniowej wymagane są dwie niezależne maszyny.Pierwsza maszyna wykorzystuje formowanie wtryskowe do uzyskania preformy, która jest podobna do probówki, z gwintem zakrętki już na swoim miejscu.Korpus rury jest znacznie grubszy, ponieważ w drugim etapie zostanie rozciągnięty do ostatecznego kształtu za pomocą formowania z rozciąganiem i rozdmuchiwaniem.

W drugim etapie preforma jest szybko podgrzewana, a następnie rozszerzana do dwóch połówek formy, aby uformować ostateczny kształt butelki.Same preformy (nienapompowane butelki) mogą być teraz również używane jako solidne i unikalne pojemniki;Oprócz przechowywania nowatorskich cukierków, niektóre oddziały Czerwonego Krzyża rozprowadzają je również do domów w ramach programu „Butelka Życia”. Służy on głównie do przechowywania historii medycznej, aby można ją było przekazać ratownikom.

W metodzie jednoetapowej cały proces od surowca do gotowych pojemników odbywa się na jednej maszynie, co sprawia, że ​​szczególnie nadaje się do formowania niestandardowych kształtów (wyroby formowane na zamówienie), w tym słoików, płaskich owali, kształtek kolb, itp.Jego największą zaletą jest to, że zmniejsza zajmowaną przestrzeń, zmniejsza ilość przetwarzania produktu i zużycie energii, a jakość wizualna jest znacznie wyższa niż w systemie dwustopniowym.