آشنایی با پلی اتیلن ترفتالات

پلی اتیلن ترفتالات یک پلی استر ترموپلاستیک خطی است که کاربرد تجاری گسترده ای در الیاف مصنوعی و هم چنین تبدیل شدن به “فیلم” و مواد قالبگیری شده دارد .گریدهای مختلف آن در طیف گسترده ای از اوزان مولکولی در صنایع مختلف به کار میروند و امروزه وسیع ترین کاربرد آن در ساخت بطری های نوشیدنی است و به همین دلیل ضایعات این محصول نیز فراوان است و در دسته بندی مواد بازیافتی کد ۱ دارد.

تنوع زیادی در ویژگی های این پلیمر، بسته به کاربرد و نحوه جهت یافتگی زنجیرهای پلیمری مشاهده می شود.این پلیمر در دمای حدود Cº255 ذوب می شود و در صورتیکه سریع سرد شود تقریبا به صورت کاملا آمورف در آمده و چگا لی آن در حدود gr/cm31.33 خواهد بود .به دلیل حرکت های آهسته ملکولی ، بلورینگی در حدود دمای Cº80 آغاز می شود و در دمای Cº 130 چگالی آن به مقدار gr/cm3 1.37 افزایش می یابد . با جهت یافتگی مناسب و اعمال گرما چگالی تا gr/cm3 1.40 نیز افزایش می‌یابد .

مزایای پلی اتیلن ترفتالات

1. فراوانی بسیار و در نتیجه قیمت نسبتاً پایین.
2. نسبت استحکام به وزن فوق‌العاده.
3. مانعی ایده‌آل در مقابل رطوبت.
4. مقاومت شیمیایی بسیار بالا در مقابل در مقابل میکروارگانیزم‌ها که بسته به نوع نگاه ما می‌توانید مزیتی تلقی گردد.
5. کاملاً مقاوم در برابر خردشدن.
6. کاملاً قابل بازیافت و نیز فرآیند بازیافت ساده.
7. شفافیت بسیار بالای مواد که آن را برای کاربردهایی چون بسته‌بندی ایده‌آل می‌گرداند.

خواص PET

نظم موجود در ساختار زنجیر پلیمری باعث افزایش قابلیت کریستالی شدن است که برای تعیین خواص مکانیکی مهم است. گروه فنیلی موجود در زنجیر اصلی به استخوان بندی سختی می بخشد و عامل دمای بالای Tg و دمای ذوب است. مقاومت شیمیایی آن مانند نایلون هاست(پلی آمید) که موجب میشود از خواص نفوذناپزیری بسیار خوبی برخوردار گردد.
PETمی تواند در هر دو حالت کریستالی و آمورف وجود داشته باشد و درجه کریستالیزاسیون آن توسط تاریخچه حرارتی ماده تعیین می شود. الیاف و فیلم های نازک PET به وسیله اکستروژن و خنک شدن در دمای محیط تهیه می شوند. ͵با توجه به این که بالاترین سرعت کریستالی شدن در دمای حدود C° ۱۷۰ رخ میدهد͵ درجه کرستالیزاسیون نیز می تواند توسط بازپخت      annealingبین دمای ذوب (mT ) و دمای انتقال شیشه ای (Tg) باشد.البته تخریب حرارتی PETدررنج دمایی C° ۳۱۰ -۲۹۰ رخ می دهد.
فرار ترین محصولات حاصل: ترفتالیک اسید ,استالدهید و کربن مونواکسید است.در دمایC° ۹۰۰ تعداد فراوانی هیدروکربن به همراه کربن دی اکسید, کربن مونو اکسید و متان که از اصلی ترین مواد فرار است تولید میشود و امکان اکسیداسیون در حین فرآیند وجود دارد.گستره وسیعی از آنتی اکسیدان ها میتوانند برای جلوگیری از اکسیداسیون PET در حین فرآیند استفاده شوند.

کاربردها

امروزه PET  عمدتاً از ترکیب اتیلن گلیکول با اسید ترفتالیک با کمک گرما و کاتالیزور بدست می­آید که پلیمری خطی و مقاوم در برابر حلال­ها است.خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه،  PETمانند استحکام مکانیکی بالا استحکام اتصالات، شفافیت، وزن سبک، بی خطر بودن آن از نظر سمیت و نفوذ ناپذیری در برابرCO2 سبب شده است که به طور گسترده­ای در ساخت فیلم های عکاسی، بطری­های نوشیدنی و الیاف به کار رود. همچنین در تهیه الیاف پیوسته BCF و نخ صنعتی و POY ، Staple منسوجات و پوشاک کاربرد دارد. به علت اثر نداشتن PET در مزه و پایداری در برابر گرما به عنوان بسته بندی مواد غذایی نیز استفاده می شود.

این پلیمر برای تولید انواع بطری ها، ورق، تسمه و قطعات تزریقی بکار می رود. بطریهای PET برای بسته بندی طیف وسیعی از محصولات از جمله :آب معدنی، نوشابه های گازدار روغن های گیاهی،مواد دارویی و بهداشتی و آرایشی به کار می رود.امروزه این بطری ها جایگاه بسیار منحصر بفردی در صنعت بسته بندی پیدا کرده اند.

روش تولید پلی اتیلن ترفتالات (PET )

پلی استرها توسط واكنش دو عاملی اسیدها و الكل ها در حضور یك كاتالیست فلزی تولید می شوند. مرحله پلیمریزاسیون كلیدی به عنوان یك واكنش تغلیظ ، كه مولكولها واكنش داده و آب آزاد می شود ، شناخته شده است كه این توسط واكنش دوم پلیمریزاسیون كه در فاز جامد رخ می دهد دنبال می شود. واسطه های كاربردی در تولید PET ، ترفتالیك اسید خالص و اتیلن گلیكول میباشند كه از مشتقات نفت خام هستند. در زمان حرارت دادن مواد با یكدیگر، اولین محصولی كه تولید می شود منومر است ( بیس هیدروكسی اتیل ترفتالات ) كه با پلیمرهای با وزن مولكولی پایین مخلوط شده ( الیگومر) سپس مخلوط واكنش داده و اتیلن گلایكول مازاد به صورت تقطیری خارج و PETتشكیل می شود.
PET در این مرحله به صورت یك مایع ویسكوز مذاب است كه با فشار خارج شده و توسط آب خنك شده و به فرم مواد بی شكل شیشه ای در می آید. گاهی PET بر مبنای دی متیل استر از فتالیك اسید نیز تولید میشود. PET با وزن مولكولی بالا توسط مرحله دوم پلیمریزاسیون به صورت جامد در دمای پایین تولید میشود. این روش باعث از بین رفتن تمام ناخالصی های فرار نظیر استالدهید ، گلیكول آزاد و آب میشود. در تهیه PET رسیدن به وزن مولكولی بالا برای ایجاد خصوصیات میكانیكی ، سختی و مقاومت خزشی ضروری است تا انعطاف كافی در برابر شكستن داشته باشد.

خالص سازی پلیمر تشكیل شده خیلی مشكل می باشد به همین دلیل مواد اولیه رمز دستیابی به كیفیت بالای پلیمر برای بسته بندی مواد غذایی است. اتیلن گلایكول به راحتی توسط تقطیر خلاء و اسید توسط تكرار بلورینگی از حلال خالص سازی می شود.چنین موادی با خلوص و وزن مولكولی بالا برای بسته بندی كاربردی مواد غذایی لازم اند.
كاتالیزورها در غلظت های خیلی كم به منظور توسعه واكنشها و تضمین كاربری اقتصادی استفاده می شوند. عمومی ترین كاتالیزور تری اكسید آنتیمونی است اما نمك های از تیتانیوم ، ژرمنیوم ، كبالت ، منگنز ، منیزیم و روی هم گاهی استفاده می شود که مقدار ناچیزی از آن در درون قالب پلیمر یا در خود زنجیره پلیمر باقی می ماند.

PET به عنوان یك پلیمر semi – crystalline طبقه بندی شده و زمانیكه حرارت داده می شود در دمای بالاتر از 72C از حالت سخت شیشه ای به فرم الاستیكی تغیر پیدا می كند.زمانیكه زنجیره های مولكولی پلیمر كشیده شده و در یك راستا قرار می گیرند به فرم رشته ها و یا در دو جهت به شكل فیلم ها و ورقه ها در می آیند.
اگر مواد مذاب سریعا سرد شوند در حالیكه همچنان در حالت كشش نگه داشته شوند.زنجیره ها به صورت جهت دار منجمد شده و سالم باقی می مانند. قرار گرفتن در حالت كشش باعث بروز خصوصیت استحكام می شود. ( خصوصیاتی كه در بطری های PET مشاهده می شود. )
اگر PETدر فرم كشیده شده در دمای 72C نگه داشته شود و به آهستگی بلورینه شود مواد رو به مات شدن میل میكنند ،در نتیجه سختی بیشتر و انعطاف كمتر حاصل میشود.(بعدها آن به عنوان crystalline PET شناخته شد) این فرم قادر است دماهای بالاتر را تحمل كند ومی تواند در تولید سینی و ظروف با تحمل درجه حرارت ملایم گاز استفاده شود. این تكنیك heat setting می باشد كه اغلب خصوصیت مقاومت شستشو و چروك منسوجات پلی استر را بهبود می بخشند.
اصلاح ما بین هر یك از این فرم ها یك محدوده وسیع از محصولات متفاوت را تولید می كند كه تمام گونه ها از همان فرمول شیمیایی اصلی PET اند.

لوله های پلی اتیلن...