PET (پلی اتیلن ترفتالات) – ماده ای برای الیاف یا بطری های نوشیدنی
توسعه الیاف شیمیایی مانند پلی استرپلی آمیدها و پلی اکریلیک ها در نیمه اول قرن بیستم منجر به انقلابی در تولید منسوجات شد، زیرا تاکنون انواع مختلفی از خواص ویژه مانند مقاومت در برابر چروک و ثبات ابعادی موجود بود که الیاف طبیعی مانند پنبه، پشم و غیره مشارکت به دور از توانایی ارائه بود. یکی از نمونه ها فروش اولین جوراب های نایلونی در سال 1940 است، زمانی که 4 میلیون جفت در ایالات متحده در عرض چهار روز فروخته شد.
کیفیت الیاف دست ساز در چند دهه گذشته به طور پیوسته بهبود یافته است و روش های جدیدی برای پردازش آنها توسعه یافته است، مانند: ب. تولید میکروالیاف. الیاف پلی استر امروزه به طرق مختلف، اغلب در مخلوط با الیاف دیگر استفاده می شود. از آنجایی که آنها آب کمی را جذب می کنند و به سرعت خشک می شوند، اغلب در لباس های ورزشی استفاده می شوند، به عنوان مثال. ب. در لباس زیر ورزشی یا برای تولید ژاکت های کاربردی با کیفیت بالا (تصویر 1).
به طور فزاینده ای، لباس های بسیار تخصصی از الیاف مصنوعی ساخته می شوند. با این حال، نه تنها در بخش نساجی، بلکه در تمام زمینه های دیگر، مواد مصنوعی به طور فزاینده ای جایگزین مواد سنتی مانند فلزات، چوب و شیشه می شوند.
اصول اولیه
پلی استر پلی اتیلن ترفتالات (PET) یک ترموپلاستیک کریستالی شفاف با نقطه ذوب 265 درجه سانتیگراد است. بین سالهای 1939 و 1946 توسط وینفیلد و دیکسون در انگلستان توسعه یافت. هدف اصلی تولید الیاف است که حدود 32 میلیون تن در سراسر جهان برای آن تولید می شود. منسوجات مبتنی بر این پلی استر بدون چروک، مقاوم در برابر سایش، از نظر ابعادی پایدار، مقاوم در برابر مواد شیمیایی و مقاوم در برابر نور هستند. علاوه بر این، تقریباً 1 میلیون تن در سراسر جهان برای تولید فویل ها و فیلم ها و چندین سال است که به طور فزاینده ای نیز بطری های نوشیدنی تولید می شود. اگرچه این بطری‌ها نسبت به بطری‌های شیشه‌ای در برابر خراش مقاوم‌تر هستند و بیشتر در برابر مواد شیمیایی حساس هستند، به این معنی که سریع‌تر فرسوده می‌شوند، اما به طور قابل‌توجهی سبک‌تر هستند، به این معنی که انرژی مورد نیاز برای حمل و نقل و توزیع کمتر است. با این حال، برای از بین بردن خراش ها، ماشین های پولیش در حال حاضر با موفقیت در تولید کنندگان بزرگ نوشیدنی آزمایش می شوند.
بطری های ساخته شده از پلاستیک های رقیب پلی وینیل کلرید (PVC) یا پلی کربنات نیز به دلیل وزن کم مفید هستند. هنوز مشخص نشده است که کدام ماده برای بطری های نوشیدنی مناسب تر است. PET به عنوان یک ماده بسته بندی خود را از محصولات رقیب مانند پلی کربنات ها یا پلی وینیل کلراید (PVC) از طریق ترکیب فوق العاده ویژگی های زیر متمایز می کند:
- مقاومت شیمیایی و مکانیکی بالا (ضد شکست)
- وزن مخصوص کم
- شفاف (شفاف)، بی مزه
- هیچ ماده ای را که برای سلامتی مضر است در نوشیدنی های پر شده آزاد نمی کند
- از نظر بهداشتی کامل
- برای تولید به روشی سازگار با محیط زیست (1 لیتر نفت خام برای 12 بطری PET کافی است)
- از نظر زیست محیطی ایمن برای دفن زباله
- منطقی برای بازیافت
سنتز
سنتی چند متراکم شدن پلی اتیلن ترفتالات از دی متیل استر ترفتالیک اسید و اتاندیول در دو مرحله انجام می شود (شکل 3).
در مرحله اول، ترانس استریفیکاسیون در دمای 150 درجه سانتی گراد با استفاده از کلسیم، منیزیم یا استات روی به عنوان کاتالیزور انجام می شود، یعنی گروه متوکسید با یک گروه اتاندیولات جایگزین می شود. متانول حاصل تقطیر می شود. این در مرحله دوم با پلی تراکم واقعی تا 280 درجه سانتیگراد و فشار بسیار کم (< 1 میلی بار) دنبال می شود. اتاندیول آزاد شده نیز در اینجا تقطیر می شود.
به دلیل سرعت واکنش نسبتا پایین تراکم سنتی، پلی اتیلن ترفتالات به طور فزاینده ای در مقیاس صنعتی استفاده می شود. چگالش مذاب از بسیار خالص اسید ترفتالیک با اتاندیول (1،2-دی هیدروکسی اتان) در اتمسفر نیتروژن تحت فشار افزایش یافته (2.7-5.5 بار) (شکل 4). آب تشکیل شده از مخلوط واکنش در دمای بین 220 تا 260 درجه سانتیگراد تقطیر می شود، در نتیجه بازده به سمت پلی استر مطابق با اصل LE CHATELIER منتقل می شود. سپس الیاف PET از مذاب پلی استر در این دماها با استفاده از فرآیند مذاب ریسی به دست می آیند. الیاف پلی استر با سهمی حدود 75 درصد، مهمترین الیاف مصنوعی هستند. تولید جهانی الیاف پلی استر به میزان 32 میلیون تن (2009) به مراتب بیشتر از پنبه تولید شده با 24 میلیون تن است.
بازیافت
پیش نیاز برای آن بازیافت در هر صورت وجود زباله های مخلوط نشده است که در مورد بطری های نوشیدنی قابل برگشت استفاده شده و در مورد بطری های غیرقابل برگشت از طریق سیستم سپرده گذاری که از ژانویه 2003 در آلمان معرفی شده است، انجام نسبتاً آسان است. در اصل، دو روش بازیافت قابل تصور است:
- ذوب PET ترموپلاستیک به محصولات جدید مورد استفاده روزانه
- تجزیه شیمیایی پلی استر با جدا کردن پیوند استری و استفاده از اجزای خالص شده برای سنتز PET جدید
از آنجایی که آلودگی مواد قدیمی با روش اول اجتناب ناپذیر است، تنها الیاف نساجی یا اجزای محصولات فنی ساده را می توان از این طریق به دست آورد، اگرچه حدود 65 درصد در مصرف انرژی در مقایسه با تولید جدید صرفه جویی می شود.
راه دوم شما یک پلی استری را دریافت می کنید که کاملاً با مواد جدید مطابقت دارد، به طوری که می توان از مواد به طور نامحدود استفاده کرد.
را شکاف استری اساساً به شرح زیر امکان پذیر است:
هیدرولیز قلیایی (شکل 6): پلی استر توسط بازهای قوی شکافته می شود و سپس اسید ترفتالیک خالص با اسیدی شدن به دست می آید. اتاندیول با تقطیر جدا می شود.
متانولیز (شکل 7): این نشان دهنده معکوس واکنش سنتز سنتی است که در بالا توضیح داده شد، به این صورت که متانول اجازه دارد در فشار بالاتر روی پلی استر عمل کند، بنابراین اتاندیول در پیوند استری با متانول جایگزین می شود. این ترانس استریفیکاسیون تحت فشار معمولی نیز امکان پذیر است، اما کندتر پیش می رود.
برش استر کاتالیزوری (شکل 8): به طور متناوب، پلی استر را می توان با اتاندیول در حضور استات روی به عنوان کاتالیزور گرم کرد، در نتیجه پیوند استری نیز شکافته شده و مونومر بی هیدروکسی اتیل ترفتالات تشکیل می شود.
در هر سه مورد، فرد به حالت کاملا بسته می رسد چرخه مواد
/* خطوط شکست عمدا حذف شده اند! -رابرت */ ?>