Polyetentereftalat

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 9 juli 2022; kontroller kräver 3 redigeringar .
Polyetentereftalat

Internationellt återvinningsmärke för polyetentereftalat
Allmän
Systematiskt
namn		 Polyetentereftalat
Chem. formel ( C10H8O4 ) n [ 1 ] _ _
Fysikaliska egenskaper
Densitet 1,4 g/cm³ (20 °C) [2] amorf : 1,370 g/cm³ [1]
kristallin : 1,455 g/cm³ [1]
Termiska egenskaper
Temperatur
 •  smältning > 250 °C [2] 260 [1]
 •  kokande 350°C
Oud. värmekapacitet 1000 [1]  J/(kg K)
Värmeledningsförmåga 0,15 W/(m K) [3] 0,24 [1]  W/(m K)
Kemiska egenskaper
Löslighet
 • i vatten praktiskt taget olöslig [2]
Optiska egenskaper
Brytningsindex 1,57–1,58 [3] , 1,5750 [1]
Klassificering
Reg. CAS-nummer 25038-59-9
Reg. EINECS-nummer 607-507-1
CHEBI 61452
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Polyetylentereftalat ( polyetylenglykoltereftalat , PET , PET , PETG, lavsan , mylar ) är en termoplast , den vanligaste representanten för polyesterklassen , känd under olika varumärken . Polykondensationsprodukt av etylenglykol med tereftalsyra (eller dess dimetyleter); fast, färglös, transparent substans i amorft tillstånd och vit, ogenomskinlig i kristallint tillstånd. Det förvandlas till ett genomskinligt tillstånd när det värms upp till glasövergångstemperaturen och förblir i det när det kyls abrupt och snabbt passerar genom den så kallade. "kristallisationszon". En av de viktiga parametrarna för PET är gränsviskositet, som bestäms av längden på polymermolekylen. När gränsviskositeten ökar, minskar kristallisationshastigheten. Hållbar, slitstark, bra dielektrikum .

Historik

Forskning om polyetentereftalat startades 1935 i Storbritannien av Rex Whinfield och James Tennant Dickson Calico Printers Association Patentansökningar för syntes av fiberbildande polyetylentereftalat lämnades in och registrerades den 29 juli 1941 och 23 augusti 1943 . Utgiven 1946 .   

I Sovjetunionen erhölls det först i laboratorierna vid Institute of Macromolecular Compounds vid USSR Academy of Sciences 1949 . De första stabila proverna erhölls i Novosibirsk vid Laboratory of Acetate Fibres i Siberian Branch of Academy of Sciences, varifrån namnet "LAVSAN" kommer från.

PET-flaskan patenterades 1973 [4] . Och 1977 började industriell bearbetning av begagnade PET-behållare [5] . Distributionen av PET-flaskor underlättades av deras jämförande billighet och praktiska egenskaper. Återvinningen av PET-flaskor ägnas särskild uppmärksamhet, i många regioner samlas de in separat från annat hushållsavfall.

Fysiska egenskaper

Olösligt i vatten och organiska lösningsmedel . Inte resistent mot ketoner , starka syror och alkalier.

Applikation

I Ryssland används polyetylentereftalat främst för tillverkning av behållare av olika typer och ändamål (främst flaskor). I mindre utsträckning används den för bearbetning till fibrer (se. Polyesterfiber ), filmer, samt gjutning till olika produkter. I världen är situationen den omvända: det mesta av PET går till produktion av trådar och fibrer. Användningen av polyetentereftalat inom maskinteknik, den kemiska industrin, livsmedelsutrustning, transport- och transporttekniker, den medicinska industrin, instrumenttillverkning och hushållsapparater är varierande. För att säkerställa de bästa mekaniska, fysiska, elektriska egenskaperna är PET fylld med olika tillsatser ( glasfiber , molybdendisulfid , fluorplast ).

Polyetentereftalat tillhör gruppen alifatisk-aromatiska polyestrar, som används för tillverkning av fibrer, livsmedelsfilmer och plaster, som är ett av de viktigaste områdena inom polymerindustrin och närliggande industrier.

Omfattning av polyester:

I slutet av 2015 uppgick produktionen av polyetentereftalat i primära former till 388,8 tusen ton, vilket är 4,8 % mer än 2014 (370,9 tusen ton) [7] .

Polyetylentereftalatglykol

Polyetylentereftalatglykol (PETG)  är en typ av PET-skiva: ett slagkraftigt plastark tillverkat av polyetylentereftalat med tillsatt glykol (under den internationella beteckningen PET-G).

PETG kristalliserar inte vid upphettning, vilket ger produkter gjorda av det med styrka även i komplexa konstruktioner. God reflektivitet, hög transparens och glans är egenskaperna som gör att denna plast används flitigt inom förpackningsindustrin och reklam. Kosmetiska förpackningar tillverkas av PETG genom vakuumformning, plastplåt används för att skapa skyltar, skyltfönster, kontorsväggar och medicinsk utrustning.

PETG kan färgas, metalliseras och tryckas. PETG används för att göra filament för 3D- utskrift . [åtta]

Positiva aspekter av PET

Materialet har hög mekanisk hållfasthet, låg friktionskoefficient och hygroskopicitet och är även motståndskraftig mot upprepade deformationer vid spänning eller böjning. Polyetentereftalat behåller sina höga slagtåliga egenskaper i driftstemperaturområdet från -40 °C till +60 °C. Materialet har hög kemisk beständighet mot syror, alkalier, salter, alkoholer, paraffiner, mineraloljor, bensin, fetter och estrar. PET har betydande plasticitet i kalla och uppvärmda tillstånd. De elektriska egenskaperna hos polyetentereftalat vid temperaturer upp till 180 ° C ändras något (även i närvaro av fukt). PET-skivor liknar genomskinligt plexiglas ( akryl ) och polykarbonat i ljusgenomsläpplighet (90%) , men samtidigt, jämfört med dem, har det 10 gånger mer slagtålighet.

Nackdelar

Betydande nackdelar med PET-förpackningar är dess relativt låga barriäregenskaper. Det tillåter ultravioletta strålar och syre att komma in i flaskan, och koldioxid till utsidan, vilket försämrar kvaliteten och minskar produktens hållbarhet. Detta beror på det faktum att den högmolekylära strukturen hos polyetentereftalat inte är ett hinder för gaser som har små molekylstorlekar i förhållande till polymerkedjor.

Namn

I Sovjetunionen kallades polyetentereftalat och fibern som erhölls därifrån lavsan , för att hedra utvecklingsplatsen - Laboratory of Macromolecular Compounds of the Academy of Sciences. Liknande fibermaterial tillverkade i andra länder har fått andra namn: terylene ( Storbritannien ), dacron ( USA ), tergal ( Frankrike ), trevira ( Tyskland ), tetoron ( Japan ), polyester , melinex , milar ( Mylar ), Tecapet (" Tekapet") och Tecadur ("Tekadur") ( Tyskland ) och så vidare.

Plast baserad på polyetylentereftalat kallas PET (i den ryska traditionen) eller PET (i engelsktalande länder). För närvarande används båda förkortningarna på ryska, men när det kommer till en polymer används namnet PET oftare, och när det handlar om produkter tillverkade av det - PET.

Får

Fram till mitten av 1960-talet tillverkades PET industriellt genom transesterifiering av dimetyltereftalat med etylenglykol för att erhålla diglykoltereftalat, följt av polykondensering av det senare. Trots nackdelen med denna teknik, som bestod i dess flerstegsnatur, var dimetyltereftalat den enda monomeren för framställning av PET, eftersom de industriella processer som fanns vid den tiden inte tillät den erforderliga renhetsgraden av tereftalsyra. Dimetyltereftalat, med en lägre kokpunkt, renades lätt genom destillation och kristallisation [9] .

1965 kunde Amoco Corporation förbättra tekniken, vilket resulterade i en utbredd enstegssyntes av PET från etylenglykol och tereftalsyra (PTA) i ett kontinuerligt schema. [9]

Miljöaspekter av PET-flaskor

I juni 2017 producerades 20 tusen PET-flaskor varje sekund i världen och cirka 1 miljon köptes varje minut. Det förutspåddes att 2021 kommer detta antal att öka med cirka 20 % [10] .

Jämförelse av PET med andra material

Enligt en rapport från Franklin Associates, som mätte CO2-utsläpp, energiförbrukning och avfall som genererades av produktionen av olika förpackningar i alla skeden av livscykeln, visade PET-flaskan det bästa resultatet i termer av ekologi [11] .

Energiförbrukning, avfallsgenerering och växthusgasutsläpp beräknade för olika typer av läskförpackningar baserat på 2957 liter. dryck (100 000 fl oz)
Energiförbrukning
(kWh) 		Avfall (massa och volym) Utsläpp
av växthusgaser (i CO2-ekv.)
aluminiumburk 4689 kWh 348 kg 0,7263 m³ 1255 kg
Glasflaska 7796 kWh 2022 kg 1,6361 m³ 2199 kg
PET-flaska 3224 kWh 137 kg 0,5122 m³ 510 kg

När det gäller koldioxidavtryck är PET-flaskan det mest hållbara alternativet för dryckesförpackningar som studerats. Den mest miljövänliga produktionsmetoden är tillverkning av en PET-flaska innehållande återvunnen PET [11] [12] .

Coca-Cola Company har inte för avsikt att kassera engångsplastflaskor, eftersom användning av enbart aluminium- och glasbehållare kommer att öka dess koldioxidavtryck. Företagsrepresentanter sa också att 2030 planerar Coca-Cola att återvinna all plast som används för förpackningar. För genomförandet kommer företaget att använda minst 50 % återvunnet material i tillverkningen av förpackningar [13] .

Återvinning och kassering

Befintliga metoder för återvinning av polyetentereftalatavfall kan delas in i två huvudgrupper: mekaniska och fysikalisk-kemiska.

Den huvudsakliga mekaniska metoden för återvinning av PET-avfall är fragmentering, som utsätts för undermålig tejp, formavfall, delvis dragna eller odragna fibrer. Sådan bearbetning gör det möjligt att erhålla pulverformiga material och chips för efterföljande formsprutning. Under malning förändras polymerens fysikalisk-kemiska egenskaper praktiskt taget inte.

Vid mekanisk bearbetning får PET-behållare sk. "flexer", vars kvalitet bestäms av graden av kontaminering av materialet med organiska partiklar och innehållet av andra polymerer i det ( polypropen , polyvinylklorid ), papper från etiketter.

Fysikalisk-kemiska metoder för bearbetning av PET-avfall kan klassificeras enligt följande:

PET kasseras genom kontrollerad förbränning vid en temperatur på minst 850 °C.

Återvinning och kassering av PET började nästan omedelbart efter dess breda distribution på marknaden. 1976, för första gången, St. Jude Polymers började återvinna använda flaskor till hårborstar och plasttejp. Och redan 1977 startade företaget tillverkning av granulerad PET [14] .

Nästa stora utveckling inom återvinningen av PET-avfall var början på dess bearbetning till fiber som lämpar sig för tillverkning av mattor och fiberfyllmedel av Wellman.

Sedan 1994 har en återvinningsprocess föreslagits som innebär tillverkning av återvunnen PET, i egenskaper nära det jungfruliga materialet. Processen består av malning av PET-avfall, rengöring och bearbetning av det resulterande krossade materialet till granulat. 1998 producerade ett av företagen i Frankrike redan upp till 30 tusen ton sådana granulat per år.

PET är 100 % återvinningsbart, men under 2016 samlades mindre än hälften av alla sålda flaskor in för återvinning, och endast 7 % kom till slutet av kedjan som nya flaskor. En del av plastavfallet (cirka 12%) förbränns, men enligt experter kan ett sådant omhändertagande få negativa konsekvenser för miljö och hälsa. Vid förbränning kan olika giftiga föreningar, inklusive dioxiner, frigöras.

Ledarna inom insamlingen av PET-flaskor förblir utvecklade västländer, som framgångsrikt driver system för återvinning av plastbehållare. I Europa återvinns alltså cirka 60 % av PET-flaskorna, och i Tyskland och Nederländerna återvinns mer än 90 % av alla insamlade plastflaskor. Dessutom förbjuder lagstiftningen i Europeiska unionen kontakt av återvunnen PET med en livsmedelsprodukt. Detta beror på att förpackningar från hushållskemikalier eller andra ämnen som kan vara giftiga kan hamna i den allmänna avfallsströmmen för återvinning. Således använder förpackningstillverkare antingen PET för tillverkning av icke-livsmedelsbehållare eller använder flaska-i-flaska-teknik. Denna teknik förutsätter att innehållet i förpackningen kommer i kontakt med ett lager av material tillverkat av ny PET. Denna metod gör det möjligt att säkerställa produktion från återvunnet material endast med 80 % [14] .

Om vi ​​beskriver den ryska erfarenheten, så sorteras cirka 650 tusen ton PET-flaskor i Ryssland per år. Sektorn för alkoholfria drycker står för cirka 55 % av denna andel, resten är öl med 18 %, mjölk med 13 % och smörprodukter med 8 %. Men ändå återvinns bara 170 tusen ton PET-avfall. Detta är inte mer än 26 % av det totala antalet insamlade flaskor, även om återvinningsanläggningarnas kapacitet är underutnyttjad.

Många företag i Ryssland följer redan ett ansvarsfullt tillvägagångssätt för att göra affärer och använder sekundära råvaror i produktionen av behållare för sina egna produkter. Till exempel använder Bayern redan 10 % återvunna råvaror i tillverkningen av PET-behållare, och Unilever använder 100 % återvunna PET-behållare [15] .

Företaget från den petrokemiska industrin SIBUR tillkännagav sin avsikt att organisera behandlingen av PET-förpackningar vid Polief-fabriken i Bashkiria. Man planerar att tillverka pellets från förpackningar med 25 % återvunnen PET och involvera den i produktionen av primär PET [16] .

Förutom flaskor är ett av användningsområdena för återvunnen PET produktion av fibrer som används i nonwovens, mattor, häftklamrar för kläder och sovsäckar och andra. Återvunnen PET används också för att tillverka tejper, rep, ark, polymer-sandplattor, väggblock, gatstensplattor, etc. [14] .

Utsikter för biologisk bearbetning av PET

2016 upptäckte japanska forskare bakterien Ideonella sakaiensis (linje 201-F6), som kan bryta ner PET till tereftalsyra och etylenglykol på cirka sex veckor [17] . Denna upptäckt visade att det finns möjligheter för bioremediering av PET [18] . Under 2018 visades det att genteknik kan öka effektiviteten hos PETPase-enzymet som är ansvarigt för nedbrytningen av PET i Ideonella sakaiensis . Detta uppnåddes genom att ändra två aminosyrarester i enzymets aktiva ställe. Det visade sig också att det modifierade PETPase-enzymet är kapabelt att sönderdela en annan plast, polyetylenfurandikarboxylat , d.v.s. modifieringen av enzymet ledde till uppkomsten av ett nytt substrat för dess verkan [19] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 A. K. van der Vegt & L. E. Govaert. Polymeren, van keten tot kunstof. - 2003. - S. 279. - ISBN 90-407-2388-5 .
  2. ↑ 1 2 3 Rocket NXT
  3. ↑ 1 2 J. G. Speight, Norbert Adolph Lange. Langes handbok i kemi. - upplaga 16. - McGraw-Hill, 2005. - S. 2.807-2.758. - P. 1000. - ISBN 0071432205 .
  4. ↑ Wyeth, Nathaniel C. "Biaaxiellt orienterad poly(etylentereftalat) flaska" US-patent 3733309 Arkiverad 22 maj 2013 på Wayback Machine , utfärdad maj 1973
  5. ↑ Historia av PET . Hämtad 25 mars 2017. Arkiverad från originalet 26 mars 2017.
  6. ↑ PET FILMS: typer och egenskaper Arkivexemplar daterad 10 april 2015 på Wayback Machine
  7. ↑ Produktion av huvudtyper av produkter i fysiska termer sedan 2010 (enligt OKPD) . Hämtad 25 mars 2017. Arkiverad från originalet 26 mars 2017.
  8. ↑ Hur man skriver ut PETG på en 3D-skrivare . Make-3d.ru (27 augusti 2019). Hämtad 1 september 2019. Arkiverad från originalet 1 september 2019.
  9. ↑ 1 2 Polyetylentereftalat (PET) . Hämtad 20 december 2010. Arkiverad från originalet 20 mars 2012.
  10. ↑ En miljon flaskor per minut: världens plastberusning "lika farlig som klimatförändringar" Arkiverad 13 augusti 2021 på Wayback Machine The Guardian
  11. ↑ 1 2 Livscykelinventering av tre läskbehållare med en enda servering Arkiverad 31 mars 2020 på Wayback Machine Franklin Associates
  12. ↑ Den nya plastekonomin som tänker om framtiden för plast Arkiverad 16 juni 2020 på Wayback Machine McKinsey
  13. ↑ Davos 2020: Folk vill fortfarande ha plastflaskor, säger Coca-Cola Arkiverad 30 januari 2020 på BBC Wayback Machine
  14. ↑ 1 2 3 PET-återvinning: hur man gör en ny flaska från en gammal Arkiverad 16 juni 2020 på Wayback Machine Plasinfo
  15. ↑ "PET-återvinning är grunden för den nya ekonomin" Arkiverad 16 juni 2020 på Wayback Machine plus -one.rbc
  16. ↑ Sibur planerar att distribuera PET-förpackningar på Polief Arkiv kopia daterad 16 juni 2020 på Wayback Machine Kommersant
  17. ↑ Mathiesen, Karl . Kan en ny plastätande bakterie hjälpa till att bekämpa detta föroreningsgissel?  (engelska) , The Guardian  (10 mars 2016). Arkiverad 22 maj 2019. Hämtad 24 mars 2019.
  18. ↑ Japaner upptäcker plastnedbrytande bakterier Arkiverad 12 mars 2016 på Wayback Machine . lenta.ru
  19. ↑ Peter Dockrill. Forskare har av misstag skapat ett mutant enzym som äter  plastavfall . https://www.sciencealert.com/ . ScienceAlert Pty Ltd (17 april 2018). Hämtad 28 januari 2019. Arkiverad från originalet 17 april 2018.

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger