Polietilén-tereftalát

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. július 9-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 3 szerkesztést igényelnek .
Polietilén-tereftalát

A polietilén-tereftalát nemzetközi újrahasznosítási jele
Tábornok
Szisztematikus
név		 Polietilén-tereftalát
Chem. képlet (C 10 H 8 O 4 ) n [1]
Fizikai tulajdonságok
Sűrűség 1,4 g/cm³ (20 °C) [2] amorf : 1,370 g/cm³ [1]
kristályos : 1,455 g/cm³ [1]
Termikus tulajdonságok
Hőfok
 •  olvadás > 250 °C [2] 260 [1]
 •  forralás 350 °C
Oud. hőkapacitás 1000 [1]  J/(kg K)
Hővezető 0,15 W/(m K) [3] 0,24 [1]  W/(m K)
Kémiai tulajdonságok
Oldhatóság
 • vízben gyakorlatilag oldhatatlan [2]
Optikai tulajdonságok
Törésmutató 1,57–1,58 [3] , 1,5750 [1]
Osztályozás
Reg. CAS szám 25038-59-9
Reg. EINECS szám 607-507-1
CHEBI 61452
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve.
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A polietilén-tereftalát ( polietilénglikol-tereftalát , PET , PET , PETG, lavsan , mylar ) egy hőre lágyuló műanyag , a poliészter osztály legáltalánosabb képviselője, különféle márkanevekkel . Etilénglikol és tereftálsav (vagy annak dimetil-étere) polikondenzációs terméke ; szilárd, színtelen, átlátszó anyag amorf állapotban és fehér, átlátszatlan kristályos állapotban. Üvegesedési hőmérsékletre hevítve átlátszó állapotba megy át és hirtelen lehűlve benne marad és gyorsan áthalad az ún. "kristályosodási zóna". A PET egyik fontos paramétere a belső viszkozitás, amelyet a polimer molekula hossza határoz meg. A belső viszkozitás növekedésével a kristályosodás sebessége csökken. Tartós, kopásálló, jó dielektrikum .

Történelem

A polietilén-tereftalát kutatását 1935-ben kezdte el Nagy-Britanniában Rex Whinfield és James Tennant Dickson a Calico Printers Association A szálképző polietilén-tereftalát szintézisére vonatkozó szabadalmi bejelentéseket 1941. július 29- én és 1943. augusztus 23- án nyújtották be és iktatták . 1946 -ban jelent meg .   

A Szovjetunióban először a Szovjetunió Tudományos Akadémia Makromolekuláris Vegyületek Intézetének laboratóriumaiban szerezték be 1949 -ben . Az első stabil mintákat Novoszibirszkben, a Tudományos Akadémia Szibériai Fiókjának Acetátrostok Laboratóriumában szerezték be, ahonnan a "LAVSAN" név is származik.

A PET-palackot 1973-ban szabadalmazták [4] . 1977-ben pedig megkezdődött a használt PET-tartályok ipari feldolgozása [5] . A PET-palackok forgalmazását viszonylagos olcsóságuk és praktikumuk segítette elő. A PET-palackok újrahasznosítása kiemelt figyelmet kap, sok régióban a többi háztartási hulladéktól elkülönítve gyűjtik.

Fizikai tulajdonságok

Vízben és szerves oldószerekben nem oldódik . Nem ellenáll a ketonoknak , erős savaknak és lúgoknak.

Alkalmazás

Oroszországban a polietilén-tereftalátot főként különféle típusú és célú tartályok (elsősorban palackok) gyártására használják. Kisebb mértékben szálká (lásd. Poliészter szál ), filmekké, valamint különféle termékekké történő öntéshez használják. A világban fordított a helyzet: a PET nagy része cérnák és szálak gyártására megy el. A polietilén-tereftalát felhasználása a gépiparban, a vegyiparban, az élelmiszeripari berendezésekben, a szállítási és szállítótechnikában, az orvosi iparban, a műszergyártásban és a háztartási gépekben sokrétű. A legjobb mechanikai, fizikai, elektromos tulajdonságok biztosítása érdekében a PET-et különféle adalékokkal ( üvegszál , molibdén-diszulfid , fluoroplaszt ) töltik fel.

A polietilén-tereftalát az alifás-aromás poliészterek csoportjába tartozik, amelyeket rostok, élelmiszer-fóliák és műanyagok gyártására használnak, amelyek a polimeripar és a kapcsolódó iparágak egyik legfontosabb területe.

A poliészterek terjedelme:

2015 végén a polietilén-tereftalát elsődleges formájú gyártása 388,8 ezer tonnát tett ki, ami 4,8%-kal több, mint 2014-ben (370,9 ezer tonna) [7] .

Polietilén-tereftalát-glikol

A polietilén-tereftalát-glikol (PETG)  a PET-lemez egy fajtája: polietilén-tereftalátból készült nagy ütésállóságú műanyag lemez, hozzáadott glikollal (PET-G nemzetközi jelöléssel).

A PETG hevítéskor nem kristályosodik ki, ami a belőle készült termékeknek még összetett kivitelben is szilárdságot biztosít. A jó fényvisszaverő képesség, a nagy átlátszóság és a fényesség azok a tulajdonságok, amelyek miatt ezt a műanyagot széles körben használják a csomagolóiparban és a reklámozásban. A kozmetikai csomagolóanyagokat PETG-ből vákuumöntéssel állítják elő, a műanyag lemezből cégtáblákat, kirakatokat, irodai válaszfalakat és orvosi berendezéseket készítenek.

A PETG festhető, fémezhető és nyomtatható. A PETG-t 3D nyomtatáshoz használt izzószálak készítésére használják . [nyolc]

A PET pozitív aspektusai

Az anyag nagy mechanikai szilárdsággal, alacsony súrlódási együtthatóval és higroszkópossággal rendelkezik, és ellenáll az ismétlődő feszültség- vagy hajlítási alakváltozásoknak is. A polietilén-tereftalát -40 °C és +60 °C közötti üzemi hőmérsékleti tartományban megőrzi magas ütésálló tulajdonságait. Az anyag magas kémiai ellenálló képességgel rendelkezik savakkal, lúgokkal, sókkal, alkoholokkal, paraffinokkal, ásványi olajokkal, benzinnel, zsírokkal és észterekkel szemben. A PET jelentős plaszticitással rendelkezik hideg és meleg állapotban. A polietilén-tereftalát elektromos tulajdonságai 180 ° C-ig kissé megváltoznak (még nedvesség jelenlétében is). A PET lemezek fényáteresztésében (90%) hasonlítanak az átlátszó plexihez ( akril ) és polikarbonáthoz , ugyanakkor hozzájuk képest 10-szer nagyobb ütésállósággal rendelkezik.

Hátrányok

A PET-csomagolás jelentős hátránya a viszonylag alacsony zárótulajdonsága. Lehetővé teszi az ultraibolya sugarak és az oxigén bejutását a palackba, a szén-dioxid pedig kifelé, ami rontja a minőséget és csökkenti a termék eltarthatóságát. Ez annak köszönhető, hogy a polietilén-tereftalát nagy molekulatömegű szerkezete nem akadály a polimerláncokhoz képest kis molekulaméretű gázok számára.

Nevek

A Szovjetunióban a polietilén-tereftalátot és a belőle nyert szálat lavsannak nevezték, a fejlesztés helyének - a Tudományos Akadémia Makromolekuláris Vegyületek Laboratóriumának - tiszteletére. A más országokban gyártott hasonló szálas anyagok más elnevezéseket is kaptak: terilén ( Nagy-Britannia ), dacron ( USA ), tergal ( Franciaország ), trevira ( Németország ), tetoron ( Japán ), poliészter , melinex , milar ( Mylar ), Tecapet (" Tekapet") és Tecadur ("Tekadur") ( Németország ) és így tovább.

A polietilén-tereftalát alapú műanyagokat PET-nek (az orosz hagyomány szerint) vagy PET-nek (angol nyelvű országokban) nevezik. Jelenleg mindkét rövidítést oroszul használják, de ha polimerről van szó, akkor gyakrabban használják a PET nevet, és ha az abból készült termékekről - a PET.

Getting

Az 1960-as évek közepéig a PET-et iparilag a dimetil-tereftalát etilénglikollal történő átészterezésével állították elő, így diglikol-tereftalátot kaptak, majd az utóbbi polikondenzációjával. Ennek a technológiának a többlépcsős jellegéből adódó hátránya ellenére a dimetil-tereftalát volt az egyetlen monomer a PET előállításához, mivel az akkori ipari eljárások nem tették lehetővé a tereftálsav kívánt tisztasági fokát. Az alacsonyabb forráspontú dimetil-tereftalát desztillációval és kristályosítással könnyen tisztítható [9] .

1965-ben az Amoco Corporation javítani tudta a technológiát, ami a PET széles körben elterjedt egylépcsős szintézisét eredményezte etilénglikolból és tereftálsavból (PTA) folyamatos rendszerben. [9]

A PET-palackok környezeti vonatkozásai

2017 júniusában a világon másodpercenként 20 ezer PET-palackot gyártottak, percenként pedig körülbelül 1 milliót vásároltak.Az előrejelzések szerint 2021-re ez a szám körülbelül 20%-kal fog növekedni [10] .

A PET összehasonlítása más anyagokkal

A Franklin Associates jelentése szerint, amely az életciklus minden szakaszában mérte a CO2-kibocsátást, az energiafogyasztást és a különféle csomagolások gyártása során keletkező hulladékot, a PET-palack mutatta a legjobb eredményt ökológiai szempontból [11] .

A különböző típusú üdítőital-csomagolásokra számolt energiafogyasztás, hulladékképződés és ÜHG kibocsátás 2957 liter alapján. ital (100 000 fl uncia)
Energiafogyasztás
(kWh) 		Hulladék (tömeg és térfogat) Üvegházhatású
gázok kibocsátása (CO2-egyenértékben)
alumínium doboz 4689 kWh 348 kg 0,7263 m³ 1255 kg
Üveg 7796 kWh 2022 kg 1,6361 m³ 2199 kg
PET palack 3224 kWh 137 kg 0,5122 m³ 510 kg

A szénlábnyom szempontjából a PET-palack a legfenntarthatóbb italcsomagolási lehetőség. A legkörnyezetbarátabb gyártási módszer az újrahasznosított PET-et tartalmazó PET-palack előállítása [11] [12] .

A Coca-Cola Companynak nem áll szándékában lemondani az egyszer használatos műanyag palackokról, mivel csak alumínium- és üvegtartályok használata növeli szénlábnyomát. A cég képviselői azt is elmondták, hogy 2030-ra a Coca-Cola a csomagoláshoz használt összes műanyag újrahasznosítását tervezi. A megvalósításhoz a cég legalább 50%-ban újrahasznosított anyagot használ fel a csomagolás gyártása során [13] .

Újrahasznosítás és ártalmatlanítás

A polietilén-tereftalát hulladékok újrahasznosításának meglévő módszerei két fő csoportra oszthatók: mechanikai és fizikai-kémiai.

A PET-hulladék újrahasznosításának fő mechanikai módszere az aprítás, amelyet nem megfelelő szalagnak, formázási hulladéknak, részben meghúzott vagy meg nem húzott szálaknak vetnek alá. Az ilyen feldolgozás lehetővé teszi porított anyagok és forgácsok előállítását a későbbi fröccsöntéshez. Az őrlés során a polimer fizikai-kémiai tulajdonságai gyakorlatilag nem változnak.

A PET tartályok mechanikus feldolgozáskor az ún. "flexek", amelyek minőségét az anyag szerves részecskékkel való szennyezettségének mértéke és a benne lévő egyéb polimerek ( polipropilén , polivinil-klorid ), címkékről származó papírok tartalma határozza meg.

A PET-hulladék feldolgozásának fizikai-kémiai módszerei az alábbiak szerint osztályozhatók:

A PET-et ellenőrzött égetéssel, legalább 850 °C hőmérsékleten ártalmatlanítják.

A PET újrahasznosítása és ártalmatlanítása szinte azonnal megkezdődött a széles körű piaci elterjedése után. 1976-ban először St. A Jude Polymers elkezdte újrahasznosítani a használt palackokat hajkefékké és műanyag szalagokká. És már 1977-ben a cég megkezdte a granulált PET gyártását [14] .

A PET-hulladék újrahasznosításának következő jelentős fejlesztése az volt, hogy a Wellman megkezdte a szőnyegek és rosttöltőanyagok gyártására alkalmas szálakká való feldolgozását.

1994 óta olyan újrahasznosítási eljárást javasoltak, amely magában foglalja az újrahasznosított PET előállítását, amely tulajdonságaiban közel áll az eredeti anyaghoz. A folyamat a PET-hulladék őrléséből, tisztításából és a keletkező zúzott anyag szemcsékké történő feldolgozásából áll. 1998-ban az egyik franciaországi vállalkozás már évi 30 ezer tonna ilyen granulátumot gyártott.

A PET 100%-ban újrahasznosítható, de 2016-ban az eladott palackok kevesebb mint felét gyűjtötték össze újrahasznosításra, és mindössze 7%-a jutott el új palackként a lánc végére. A műanyaghulladék egy részét (mintegy 12%-át) elégetik, azonban a szakértők szerint az ilyen ártalmatlanítás negatív környezeti és egészségi következményekkel járhat. Az égés során különféle mérgező vegyületek, köztük dioxinok szabadulhatnak fel.

A PET-palackok gyűjtésének vezetői továbbra is a fejlett nyugati országok, amelyek sikeresen működtetik a műanyag tartályok újrahasznosítására szolgáló rendszereket. Így Európában a PET-palackok mintegy 60%-a, Németországban és Hollandiában pedig az összes összegyűjtött műanyag palack több mint 90%-a kerül újrahasznosításra. Emellett az Európai Unióban a jogszabály tiltja az újrahasznosított PET élelmiszertermékkel való érintkezését. Ez annak köszönhető, hogy a háztartási vegyi anyagokból vagy egyéb mérgező anyagokból készült csomagolás az általános hulladékáramba kerülhet újrahasznosítás céljából. Így a csomagolásgyártók vagy PET-et használnak nem élelmiszer-tároló edények gyártásához, vagy a palackban-palackban technológiához folyamodnak. Ez a technológia azt feltételezi, hogy a csomag tartalma érintkezésbe kerül egy szűz PET-ből készült anyagréteggel. Ez a módszer csak 80%-ban teszi lehetővé az újrahasznosított anyagból történő termelés biztosítását [14] .

Ha leírjuk az orosz tapasztalatokat, akkor Oroszországban évente mintegy 650 ezer tonna PET-palackot válogatnak szét. Az alkoholmentes italok ágazata ennek mintegy 55%-át teszi ki, a többi a sör 18%-kal, a tej 13%-kal és a vajtermékek 8%-kal. De így is csak 170 ezer tonna PET-hulladékot hasznosítanak újra. Ez nem több, mint az összes összegyűjtött palack 26%-a, bár az újrahasznosító üzemek kapacitása kihasználatlan.

Számos oroszországi vállalat már most is felelős üzleti megközelítést alkalmaz, és másodlagos nyersanyagokat használ a saját termékeihez használt konténerek gyártása során. Bajorországban például már 10%-ban újrahasznosított nyersanyagokat használnak a PET-tartályok gyártása során, az Unileverben pedig 100%-ban újrahasznosított PET-tartályokat [15] .

A SIBUR petrolkémiai ipari vállalat bejelentette, hogy megszervezi a PET-csomagolás feldolgozását a baskíriai Polief üzemben. A tervek szerint 25%-ban újrahasznosított PET felhasználásával csomagolóanyagból pelletet állítanak elő, és bevonják az elsődleges PET gyártásába [16] .

A palackokon kívül az újrahasznosított PET egyik felhasználási területe a nem szőtt anyagokhoz, szőnyegekhez, ruházati kapcsokhoz, hálózsákokhoz és egyebekhez használt rostok előállítása. Az újrahasznosított PET-et szalagok, kötelek, lemezek, polimer-homok csempék, faltömbök, járdalapok stb. készítésére is használják [14] .

A PET biológiai feldolgozásának kilátásai

2016-ban japán tudósok felfedezték az Ideonella sakaiensis baktériumot (201-F6 sor), amely körülbelül hat hét alatt képes tereftálsavvá és etilénglikollá bontani a PET-et [17] . Ez a felfedezés megmutatta, hogy vannak lehetőségek a PET bioremediációjára [18] . 2018-ban kimutatták, hogy a géntechnológia növelheti a PET lebontásáért felelős PETPáz enzim hatékonyságát Ideonella sakaiensisben . Ezt úgy érték el, hogy az enzim aktív helyén két aminosavat cseréltek ki. Az is kiderült, hogy a módosított PETPáz enzim egy másik műanyag, a polietilén -furándikarboxilát lebontására is képes, azaz az enzim módosulása új szubsztrát megjelenéséhez vezetett a hatásához [19] .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 A. K. van der Vegt és L. E. Govaert. Polymeren, van keten tot kunstof. - 2003. - P. 279. - ISBN 90-407-2388-5 .
  2. ↑ 1 2 3 Rocket NXT
  3. ↑ 1 2 J. G. Speight, Norbert Adolph Lange. Lange kémia kézikönyve. - 16. kiadás. - McGraw-Hill, 2005. - S. 2.807-2.758. - P. 1000. - ISBN 0071432205 .
  4. ↑ Wyeth, Nathaniel C. "Biaaxially Oriented Poly(ethylene tereftalate) Bottle" US 3733309 számú szabadalom archiválva 2013. május 22-én a Wayback Machine -nél , kiadva 1973. május
  5. ↑ A PET története . Letöltve: 2017. március 25. Az eredetiből archiválva : 2017. március 26..
  6. ↑ PET FILMEK: típusok és tulajdonságok Archív másolat 2015. április 10-én a Wayback Machine -nél
  7. ↑ Fő terméktípusok gyártása fizikai értelemben 2010 óta (OKPD szerint) . Letöltve: 2017. március 25. Az eredetiből archiválva : 2017. március 26..
  8. ↑ PETG nyomtatás 3D nyomtatón . Make-3d.ru (2019. augusztus 27.). Letöltve: 2019. szeptember 1. Az eredetiből archiválva : 2019. szeptember 1..
  9. ↑ 1 2 Polietilén-tereftalát (PET) . Letöltve: 2010. december 20. Az eredetiből archiválva : 2012. március 20..
  10. ↑ Egymillió palack percenként: a világ műanyag falása „olyan veszélyes, mint a klímaváltozás” Archiválva 2021. augusztus 13. a Wayback Machine The Guardian oldalán
  11. ↑ 1 2 Három egyadagos üdítőital-tartály életciklus-leltára archiválva 2020. március 31-én a Wayback Machine Franklin Associates -nél
  12. ↑ Az új műanyaggazdaság újragondolja a műanyagok jövőjét Archiválva : 2020. június 16. a Wayback Machine McKinsey -nél
  13. ↑ Davos 2020: Az emberek még mindig műanyag palackokat akarnak, mondja a Coca-Cola Archivált 2020. január 30-án a BBC Wayback Machine -nél
  14. ↑ 1 2 3 PET újrahasznosítás: hogyan készítsünk új palackot egy régiből Archiválva : 2020. június 16. a Wayback Machine Plasinfo oldalon
  15. ↑ „A PET-újrahasznosítás az új gazdaság alapja” archiválva : 2020. június 16., a Wayback Machine plus- one.rbc
  16. ↑ A Sibur azt tervezi, hogy PET-csomagolást telepít a Polief Archival 2020. június 16-i példányára a Wayback Machine Kommersantnál
  17. ↑ Mathiesen, Karl . Segíthet-e egy új műanyagevő baktérium a szennyezés elleni küzdelemben?  (angol) , The Guardian  (2016. március 10.). Archiválva : 2019. május 22. Letöltve: 2019. március 24.
  18. ↑ A japánok műanyagbontó baktériumokat fedeztek fel . Archivált 2016. március 12. a Wayback Machine -nél . lenta.ru
  19. ↑ Peter Dockrill. A tudósok véletlenül létrehoztak egy mutáns enzimet, amely felveszi a  műanyaghulladékot . https://www.sciencealert.com/ . ScienceAlert Pty Ltd (2018. április 17.). Letöltve: 2019. január 28. Az eredetiből archiválva : 2018. április 17.

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban