Полиэтилентерефталат

Исследования по полиэтилентерефталату и полиэфирным волокнам были начаты в Великобритании J. R. Whinfield и G. T. Dickson (его сотрудник), работавшими в это время в фирме Calico Printers Association Ltd, в период начиная с 1935 г. Заявки на основополагающие патенты по синтезу волокнообразующего полиэтилентерефталата были поданы и зарегистрированы 29 июля 1941 г. и 23 августа 1943 г., но только в 1946 г. эти патенты были опубликованы.
В дальнейшем, приобретя эти патенты, фирмы Imperial Chemical Industries Ltd. (ICI) и E. I. Du Pont de Nemours & Co на их основе разработали усовершенствованные технологические процессы получения полиэтилентерефталата и волокон из него. Производство полиэфирных волокон было начато в Англии (волокно терилен — 1947—1951 гг. в большом опытном масштабе и в 1953—1955 гг. в промышленном масштабе) и США (волокно дакрон — 1953—1955 гг. в промышленном масштабе).
В российской литературе приводятся только очень краткие данные о создании волокон из полиэтилентерефталата, поэтому необходимо кратко остановиться на основных датах истории полиэфирных волокон в СССР (России и Белоруссии).
В СССР (в России) научные исследования в области синтеза полиэтилентерефталата были начаты под руководством акад. В. В. Коршака в 1949 г. Разработка промышленной технологии синтеза полиэтилентерефталата и получения волокон были развернуты во ВНИИ иускусственных волокон (г. Мытищи, под Москвой) под руководством проф. Б. В. Петухова и проф. Э. М. Айзенштейна (при большом содействии проф. А. А. Конкина — зам. директора по НИР, а затем директора ВНИИВа), а в 1956 г. здесь же был начат опытный выпуск волокон лавсан. Позже разработки были развиты под их же руководством во ВНИИ синтетических волокон (г. Тверь)) при большой поддержке проф. А. Б. Пакшвера — зам. директора ВНИИСВа по НИР. В последующем в разработках принимали участие специалисты Германии во главе с Dr. H. Ludewig (Х. Людевиг), и на основе этих работ в 1960 г. было введено в эксплуатацию промышленное производство полиэтилентерефталата и волокна лавсан на Курском комбинате химического волокна. В 1969—71 гг. был завершен монтаж и введено в эксплуатацию крупное производство полиэтилентерефталата и полиэфирных волокон в составе Могилевского комбината химического волокна (Белоруссия). В создании этих производств, их освоении и пуске важная и ответственная роль принадлежала ведущим ученым-технологам проф. Б. В. Петухову и проф. Э.М. Айзенштейну.
После пуска первых производств немалый творческий вклад в дальнейшее развитие полиэфирных волокон внесен многими учеными СССР (в основном России и Белоруссии). Детальные исследования по совершенствованию процессов получения, изучению структуры и свойств, созданию их новых видов полиэфирных волокон выполнены проф. Б.В. Петуховым, проф. Э.М. Айзенштейном, к.т.н. В. Э. Геллером, к.т.н. В. А. Малых, к.х.н. С. А. Барановой и другими исследователями. Автору этого обзора пришлось активно участвовать в защите диссертационных работ Б. В. Петухова, Э.М. Айзенштейна, С.А. Барановой. Необходимо отметить, что такие прекрасные комплексные и глубокие исследования встречаются не часто.
В настоящее время важные работы в области развития технологии полиэфирных волокон проводятся специалистами Могилевского ПО «Химволокно», Светлогорского ПО «Химволокно», ОАО «Курскхимволокно», во ВНИИСВе, в Могилевском технологическом институте. Первоначально ПЭТ считался неподходящим полимером для термопластичного формования из-за хрупкости толстых сечений, которые кристаллизовались после расплавления. Однако в 1966 году были введены марки ПЭТ, которые оказались подходящими для литьевого формования и экструзии. Используемые сейчас материалы из ПЭТ славятся своими механическими, химическими, электрическими свойствами и своей необычной способностью существовать как в аморфном, так и в кристаллическом состоянии. Способность кристаллизоваться находится в пределах от 0 до 60 %.
Степень кристаллообразования полимера влияет на некоторые из его свойств, в том числе на химическую резистентность, способность образования волокон, термостабильность и гидрофильность.
Одним из самых важных открытий современной технологии пластиков, случившееся в конце 1960 годов стало использование ПЭТ для бутылок с газированными напитками. Растягивающее выдувноее формование (stretch blowing) обеспечивает необходимые прочность и прозрачность, необходимые для такого применения. Во время растягивающего формования с выдувом вначале методом литьевого формования получают преформу. Затем она помещается на оправку в кварцевую нагретую печь. Преформа нагревается чуть выше точки стеклования (Ts) и растягивается в несколько раз отностиельно своей первоначальной длины после того, как начинает поступать воздух, чтобы раздуть преформу во контурам выдувной формы.

Полиэтилентерефталат – синтетический линейный термопластичный полимер, принадлежащий к классу полиэфиров. Продукт поликонденсации терефталевой кислоты и моноэтиленгликоля. Полиэтилентерефталат может эксплуатироваться как в аморфном, так и в кристаллическом состоянии. Аморфный полиэтилентерефталат – твердый прозрачный материал, кристаллический – твердый непрозрачный бесцветный. Степень кристалличности может быть отрегулирована отжигом при температуре между температурой стеклования и температурой плавления. Товарный полиэтилентерефталат выпускается обычно в виде гранулята с размером гранул 2-4 миллиметра.
Обычное обозначение полиэтилентерефталата на российском рынке – ПЭТ, но могут встречаться и другие обозначения: ПЭТФ или PET или PETP (полиэтилентерефталат), APET (аморфный полиэтилентерефталат).
В промышленном масштабе ПЭТ начал выпускаться как волокнообразующий полимер, но вскоре занял одно из ведущих мест и в индустрии полимерной упаковки. По темпам роста потребления в настоящее время полиэтилентерефталат является наиболее быстрорастущим полимерным материалом.
Волокнообразующий полиэтилентерефталат известен на рынке под торговыми марками лавсан или полиэстер.
Технические требования, предъявляемые к отечественному ПЭТ, определяются «ГОСТ Р 51695-2000 Полиэтилентерефталат. Общие технические условия».

Полиэтилентерефталат является продуктом поликонденсации терефталевой кислоты (OH)-(CO)-C6H4-(CO)-(OH) и моноэтиленгликоля (OH)-C2H4-(OH). В процессе поликонденсации образуется линейная молекула полиэтилентерефталата [-O-(CH2)2-O-(CO)-C6H4-(CO)-] n и вода. Молекулярная масса полиэтилентерефталата 20000-40000. Фениленовая группа C6H4 в основной цепи придает жесткость скелету молекулы полиэтилентерефталата и повышает температуру стеклования и температуру плавления полимерного материала. Регулярность строения полимерной цепи повышает способность к кристаллизации полиэтилентерефталата, которая в значительной степени определяет механические свойства готового изделия. Степень кристалличности полиэтилентерефталата зависит от способа его получения и обработки. Возможность управления кристалличностью полиэтилентерефталата существенно расширяет спектр его применения. Так, например, подвергая аморфный ПЭТ двухосному растяжению при температуре выше температуры стеклования, получают материал с хорошими барьерными свойствами для изготовления бутылок для газированных напитков. Максимальная степень кристалличности неориентированного полиэтилентерефталата – 40-45%, ориентированного – 60-65%.

Основные характеристики полиэтилентерефталата.
Плотность аморфного полиэтилентерефталата: 1,33 г/см3.
Плотность кристаллического полиэтилентерефталата: 1,45 г/см3.
Плотность аморфно-кристаллического полиэтилентерефталата: 1,38-1,40 г/см3.
Коэффициент теплового расширения (расплав): 6,55•10-4.
Теплопроводность: 0,14 Вт/(м•К).
Сжимаемость (расплав): 99•106 Мпа.
Диэлектрическая постоянная при 23 °С и 1 кГц: 3,25.
Тангенс угла диэлектрических потерь при 1 Мгц: 0,013-0,015.
Относительное удлинение при разрыве:12-55%.
Температура стеклования аморфного полиэтилентерефталата: 67 °С.
Температура стеклования кристаллического полиэтилентерефталата: 81 °С.
Температура плавления: 250-265 °С.
Температура разложения: 350 °С.
Показатель преломления (линия Na) аморфного полиэтилентерефталата: 1,576.
Показатель преломления (линия Na) кристаллического полиэтилентерефталата: 1,640.
Предел прочности при растяжении: 172 МПа.
Модуль упругости при растяжении: 1,41•104 МПа.
Влагопоглощение: 0,3%.
Допустимая остаточная влага: 0,02%.
Морозостойкость: до –60 °С.
Прочитать остальную часть записи »

Преимущества:

• высокая прочность и жесткость
• высокое сопротивление ползучести
• высокая поверхностная твердость
• хорошо полируется
• высокая устойчивость к деформации
• хорошее свойство трения скольжения и износостойкость
• хорошие электрические изолирующие свойства
• высокая стойкость к химикатам
• хорошо лакируется
Прочитать остальную часть записи »