Polyethylentereftalát

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 9. července 2022; kontroly vyžadují 3 úpravy .
Polyethylentereftalát

Mezinárodní recyklační značka pro polyethylentereftalát
Všeobecné
Systematický
název		 Polyethylentereftalát
Chem. vzorec (C 10H 8O 4 ) n [ 1 ]
Fyzikální vlastnosti
Hustota 1,4 g/cm3 (20 °C) [2] amorfní : 1,370 g/cm3 [1]
krystalický : 1,455 g/cm3 [1]
Tepelné vlastnosti
Teplota
 •  tání > 250 °C [2] 260 [1]
 •  vroucí 350 °C
Oud. tepelná kapacita 1000 [1]  J/(kg K)
Tepelná vodivost 0,15 W/(m K) [3] 0,24 [1]  W/(m K)
Chemické vlastnosti
Rozpustnost
 • ve vodě prakticky nerozpustný [2]
Optické vlastnosti
Index lomu 1,57–1,58 [3] , 1,5750 [1]
Klasifikace
Reg. Číslo CAS 25038-59-9
Reg. číslo EINECS 607-507-1
CHEBI 61452
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Polyethylentereftalát ( polyethylenglykoltereftalát , PET , PET , PETG, lavsan , mylar ) je termoplast , nejběžnější zástupce třídy polyesterů , známý pod různými obchodními názvy . Polykondenzační produkt ethylenglykolu s kyselinou tereftalovou (nebo jejím dimethyletherem); pevná, bezbarvá, průhledná látka v amorfním stavu a bílá, neprůhledná v krystalickém stavu. Do průhledného stavu přechází při zahřátí na teplotu skelného přechodu a při prudkém ochlazení v něm zůstává a rychle prochází t.zv. "krystalizační zóna". Jedním z důležitých parametrů PET je vnitřní viskozita, která je určena délkou molekuly polymeru. Jak se zvyšuje vnitřní viskozita, rychlost krystalizace se snižuje. Odolný, odolný proti opotřebení, dobré dielektrikum .

Historie

Výzkum polyethylentereftalátu zahájili v roce 1935 ve Velké Británii John Whinfield a James Tennant Dickson Calico Printers Association Patentové přihlášky na syntézu vláknotvorného polyethylentereftalátu byly podány a zaregistrovány 29. července 1941 a 23. srpna 1943 . Publikováno v roce 1946 .   

V SSSR byl poprvé získán v laboratořích Ústavu makromolekulárních sloučenin Akademie věd SSSR v roce 1949 . První stabilní vzorky byly získány v Novosibirsku v Laboratoři acetátových vláken Sibiřské pobočky Akademie věd, odkud pochází název „LAVSAN“.

PET láhev byla patentována v roce 1973 [4] . A v roce 1977 začalo průmyslové zpracování použitých PET obalů [5] . Distribuci PET lahví usnadnila jejich srovnatelná levnost a praktičnost. Recyklaci PET lahví je věnována zvláštní pozornost, v mnoha regionech jsou sbírány odděleně od ostatního domovního odpadu.

Fyzikální vlastnosti

Nerozpustný ve vodě a organických rozpouštědlech . Není odolný vůči ketonům , silným kyselinám a zásadám.

Aplikace

V Rusku se polyethylentereftalát používá hlavně k výrobě nádob různých typů a účelů (především lahví). V menší míře se používá pro zpracování na vlákna (viz. Polyesterové vlákno ), fólie, ale i odlévání do různých výrobků. Ve světě je situace opačná: většina PET jde na výrobu nití a vláken. Využití polyethylentereftalátu ve strojírenství, chemickém průmyslu, potravinářském zařízení, dopravní a dopravníkové technice, lékařském průmyslu, výrobě přístrojů a domácích spotřebičů je rozmanité. Pro zajištění nejlepších mechanických, fyzikálních, elektrických vlastností je PET plněn různými přísadami ( skleněné vlákno , sulfid molybdenu , fluoroplast ).

Polyethylentereftalát patří do skupiny alifaticko-aromatických polyesterů, které se používají k výrobě vláken, potravinářských fólií a plastů, které jsou jednou z nejdůležitějších oblastí v polymerním průmyslu a příbuzných odvětvích.

Rozsah polyesterů:

Ke konci roku 2015 činila produkce polyethylentereftalátu v primárních formách 388,8 tis. tun, což je o 4,8 % více než v roce 2014 (370,9 tis. tun) [7] .

Polyethylentereftalátglykol

Polyethylentereftalátglykol (PETG)  je typ PET fólie: vysoce odolná plastová fólie vyrobená z polyethylentereftalátu s přidaným glykolem (pod mezinárodním označením PET-G).

PETG při zahřívání nekrystalizuje, což dodává výrobkům z něj vyrobeným pevnost i ve složitých provedeních. Dobrá odrazivost, vysoká transparentnost a lesk jsou vlastnosti, díky kterým je tento plast široce používán v obalovém průmyslu a reklamě. Kosmetické obaly se vyrábí z PETG vakuovým lisováním, plechy se používají na výrobu vývěsních štítů, výloh, kancelářských příček a zdravotnické techniky.

PETG lze barvit, pokovovat a tisknout. PETG se používá k výrobě filamentu pro 3D tisk . [osm]

Pozitivní aspekty PET

Materiál má vysokou mechanickou pevnost, nízký koeficient tření a hygroskopičnost a je také odolný proti opakovaným deformacím v tahu nebo ohybu. Polyethylentereftalát si zachovává vysokou odolnost proti nárazu v rozsahu provozních teplot od -40 °C do +60 °C. Materiál má vysokou chemickou odolnost vůči kyselinám, zásadám, solím, alkoholům, parafínům, minerálním olejům, benzínu, tukům a esterům. PET má výraznou plasticitu ve studeném i zahřátém stavu. Elektrické vlastnosti polyethylentereftalátu se při teplotách do 180 °C mírně mění (i za přítomnosti vlhkosti). PET desky jsou v propustnosti světla (90%) podobné průhlednému plexi ( akrylátu ) a polykarbonátu , ale zároveň mají ve srovnání s nimi 10x větší odolnost proti nárazu.

Nevýhody

Významnou nevýhodou PET obalů jsou jeho relativně nízké bariérové ​​vlastnosti. Propouští ultrafialové paprsky a kyslík do láhve a oxid uhličitý ven, což zhoršuje kvalitu a zkracuje trvanlivost produktu. To je způsobeno skutečností, že vysokomolekulární struktura polyethylentereftalátu není překážkou pro plyny, které mají malé molekulové velikosti vzhledem k polymerním řetězcům.

Jména

V SSSR se polyethylentereftalát a vlákno z něj získané nazývaly lavsan na počest místa vývoje - Laboratoře makromolekulárních sloučenin Akademie věd. Podobné vláknité materiály vyráběné v jiných zemích dostaly jiné názvy: terylen ( Velká Británie ), dacron ( USA ), tergal ( Francie ), trevira ( Německo ), tetoron ( Japonsko ), polyester , melinex , milar ( Mylar ), Tecapet (" Tekapet") a Tecadur ("Tekadur") ( Německo ) a tak dále.

Plasty na bázi polyethylentereftalátu se nazývají PET (v ruské tradici) nebo PET (v anglicky mluvících zemích). V současné době se v ruštině používají obě zkratky, ale pokud jde o polymer, častěji se používá název PET, a pokud jde o výrobky z něj - PET.

Získání

Až do poloviny 60. let se PET průmyslově vyráběl transesterifikací dimethyltereftalátu ethylenglykolem za získání diglykoltereftalátu, po kterém následovala jeho polykondenzace. Přes nevýhodu této technologie, která spočívala v její vícestupňové povaze, byl dimethyltereftalát jediným monomerem pro výrobu PET, protože průmyslové procesy, které v té době existovaly, neumožňovaly požadovaný stupeň čistoty kyseliny tereftalové. Dimethyltereftalát, který má nižší bod varu, se snadno čistí destilací a krystalizací [9] .

V roce 1965 byla společnost Amoco Corporation schopna vylepšit technologii, což vedlo k rozsáhlé jednostupňové syntéze PET z etylenglykolu a kyseliny tereftalové (PTA) v kontinuálním schématu. [9]

Environmentální aspekty PET lahví

V červnu 2017 se na světě vyrobilo každou sekundu 20 tisíc PET lahví a každou minutu se jich vykoupil asi 1 milion. Předpovídalo se, že do roku 2021 se toto číslo zvýší o cca 20 % [10] .

Srovnání PET s jinými materiály

Podle zprávy společnosti Franklin Associates, která měřila emise CO2, spotřebu energie a odpad vznikající při výrobě různých obalů ve všech fázích životního cyklu, vykázala PET láhev nejlepší výsledek z hlediska ekologie [11] .

Spotřeba energie, produkce odpadu a emise skleníkových plynů vypočtené pro různé typy balení nealkoholických nápojů na základě 2957 litrů. nápoj (100 000 fl oz)
Spotřeba energie
(kWh) 		Odpad (hmotnost a objem) Emise skleníkových
plynů (v ekv. CO2)
hliníková plechovka 4689 kWh 348 kg 0,7263 m³ 1255 kg
Skleněná láhev 7796 kWh 2022 kg 1,6361 m³ 2199 kg
PET láhev 3224 kWh 137 kg 0,5122 m³ 510 kg

Z hlediska uhlíkové stopy je PET láhev nejudržitelnější studovanou možností balení nápojů. Nejekologičtější výrobní metodou je výroba PET lahve obsahující recyklovaný PET [11] [12] .

Společnost Coca-Cola nemá v úmyslu vzdát se plastových lahví na jedno použití, protože používání pouze hliníkových a skleněných nádob zvýší její uhlíkovou stopu. Zástupci společnosti také uvedli, že do roku 2030 plánuje Coca-Cola recyklovat veškerý plast používaný na obaly. Pro realizaci se společnost chystá využít minimálně 50 % recyklovaného materiálu při výrobě obalů [13] .

Recyklace a likvidace

Stávající metody recyklace polyethylentereftalátového odpadu lze rozdělit do dvou hlavních skupin: mechanické a fyzikálně-chemické.

Hlavním mechanickým způsobem recyklace PET odpadu je drcení, které se podrobuje nekvalitní pásce, formovacímu odpadu, částečně taženým nebo netaženým vláknům. Takové zpracování umožňuje získat práškové materiály a třísky pro následné vstřikování. Během mletí se fyzikálně-chemické vlastnosti polymeru prakticky nemění.

Při mechanickém zpracování dostávají PET nádoby tzv. "flexy", jejichž kvalita je dána stupněm znečištění materiálu organickými částicemi a obsahem dalších polymerů v něm ( polypropylen , polyvinylchlorid ), papír z etiket.

Fyzikálně-chemické metody zpracování PET odpadu lze klasifikovat následovně:

PET se likviduje řízeným spalováním při teplotě minimálně 850 °C.

Recyklace a likvidace PET začala téměř okamžitě po jeho široké distribuci na trh. V roce 1976 poprvé sv. Jude Polymers začal recyklovat použité lahve na kartáče na vlasy a plastové pásky. A již v roce 1977 firma zahájila výrobu granulovaného PET [14] .

Dalším velkým pokrokem v recyklaci PET odpadu byl začátek jeho zpracování na vlákno vhodné pro výrobu koberců a vláknitých plniv firmou Wellman.

Od roku 1994 byl navržen proces recyklace, který zahrnuje výrobu recyklovaného PET, který se svými vlastnostmi blíží původnímu materiálu. Proces spočívá v mletí PET odpadu, čištění a zpracování vzniklé drce na granule. V roce 1998 již jeden z podniků ve Francii vyráběl až 30 tisíc tun takových granulí ročně.

PET je 100% recyklovatelný, ale v roce 2016 byla k recyklaci sebrána méně než polovina všech prodaných lahví a pouze 7 % se dostalo na konec řetězce jako nové lahve. Část plastového odpadu (asi 12 %) se spálí, nicméně podle odborníků může mít taková likvidace negativní důsledky pro životní prostředí a zdraví. Při spalování se mohou uvolňovat různé toxické sloučeniny včetně dioxinů.

Lídrem ve sběru PET lahví zůstávají vyspělé západní země, které úspěšně provozují systémy recyklace plastových obalů. V Evropě se tak recykluje asi 60 % PET lahví a v Německu a Nizozemsku se recykluje více než 90 % všech sesbíraných plastových lahví. V Evropské unii navíc legislativa zakazuje kontakt recyklovaného PET s potravinářským výrobkem. Důvodem je skutečnost, že obaly z domácích chemikálií nebo jiných látek, které mohou být toxické, se mohou dostat do běžného odpadu k recyklaci. Výrobci obalů tak buď používají PET pro výrobu nepotravinářských obalů, nebo se uchýlí k technologii láhev v láhvi. Tato technologie předpokládá, že obsah balení bude v kontaktu s vrstvou materiálu vyrobeného z panenského PET. Tento způsob umožňuje zajistit výrobu z recyklátu pouze z 80 % [14] .

Pokud popíšeme ruské zkušenosti, tak v Rusku se ročně vytřídí asi 650 tisíc tun PET lahví. Sektor nealkoholických nápojů se na tomto podílu podílí zhruba 55 %, zbytek tvoří pivo s 18 %, mléko s 13 % a máslové výrobky s 8 %. Ale přesto se recykluje pouze 170 tisíc tun PET odpadu. Nejedná se o více než 26 % z celkového počtu sesbíraných lahví, i když kapacity recyklačních závodů jsou nevyužité.

Mnoho společností v Rusku již dodržuje odpovědný přístup k podnikání a využívá druhotné suroviny při výrobě kontejnerů pro vlastní produkty. Například Bavorsko již využívá 10 % recyklovaných surovin při výrobě PET obalů a Unilever využívá 100 % recyklovaných PET obalů [15] .

Společnost z petrochemického průmyslu SIBUR oznámila svůj záměr organizovat zpracování PET obalů v závodě Polief v Baškirii. Plánuje se vyrábět pelety z obalů s použitím 25 % recyklovaného PET a zapojit jej do výroby primárního PET [16] .

Kromě lahví je jedním z využití recyklovaného PET výroba vláken používaných do netkaných textilií, koberců, spon do oděvů a spacích pytlů a dalších. Z recyklovaného PET se vyrábí také pásky, lana, desky, polymerové pískové dlaždice, stěnové bloky, dlažební desky atd. [14] .

Perspektivy biologického zpracování PET

V roce 2016 japonští vědci objevili bakterii Ideonella sakaiensis (linie 201-F6), která je schopna degradovat PET na kyselinu tereftalovou a etylenglykol přibližně za šest týdnů [17] . Tento objev ukázal, že existují možnosti bioremediace PET [18] . V roce 2018 se ukázalo, že genetické inženýrství by mohlo zvýšit účinnost enzymu PETPase odpovědného za degradaci PET u Ideonella sakaiensis . Toho bylo dosaženo změnou dvou aminokyselinových zbytků v aktivním místě enzymu. Ukázalo se také, že modifikovaný enzym PETPáza je schopen rozkládat další plast, polyethylenfurandikarboxylát , tj. modifikace enzymu vedla ke vzniku nového substrátu pro jeho působení [19] .

Viz také

Poznámky

  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. Langeho příručka chemie. - vydání 16. - McGraw-Hill, 2005. - S. 2.807-2.758. - S. 1000. - ISBN 0071432205 .
  4. ↑ Wyeth, Nathaniel C. "Biaaxiálně orientovaná poly(ethylentereftalátová) láhev" US patent 3733309 Archivováno 22. května 2013 na Wayback Machine , Vydáno v květnu 1973
  5. ↑ Historie PET . Získáno 25. března 2017. Archivováno z originálu dne 26. března 2017.
  6. ↑ PET FILMY: typy a vlastnosti Archivní kopie ze dne 10. dubna 2015 na Wayback Machine
  7. ↑ Výroba hlavních typů produktů ve fyzickém vyjádření od roku 2010 (v souladu s OKPD) . Získáno 25. března 2017. Archivováno z originálu dne 26. března 2017.
  8. ↑ Jak vytisknout PETG na 3D tiskárně . Make-3d.ru (27. srpna 2019). Staženo 1. září 2019. Archivováno z originálu 1. září 2019.
  9. ↑ 1 2 Polyethylentereftalát (PET) . Získáno 20. prosince 2010. Archivováno z originálu 20. března 2012.
  10. ↑ Milion lahví za minutu: světová plastová flám „nebezpečná jako změna klimatu“ Archivováno 13. srpna 2021 na Wayback Machine The Guardian
  11. ↑ 1 2 Inventář životního cyklu tří nádob na nealkoholické nápoje na jednu porci Archivováno 31. března 2020 ve Wayback Machine Franklin Associates
  12. ↑ Nová ekonomika plastů přehodnocuje budoucnost plastů Archivováno 16. června 2020 na Wayback Machine McKinsey
  13. ↑ Davos 2020: Lidé stále chtějí plastové lahve, říká Coca-Cola Archivováno 30. ledna 2020 na BBC Wayback Machine
  14. ↑ 1 2 3 Recyklace PET: jak vyrobit novou láhev ze staré Archivováno 16. června 2020 na Wayback Machine Plasinfo
  15. ↑ „Recyklace PET je základem nové ekonomiky“ Archivováno 16. června 2020 na Wayback Machine plus -one.rbc
  16. ↑ Sibur plánuje nasadit PET obaly na kopii Polief Archival ze dne 16. června 2020 na Wayback Machine Kommersant
  17. ↑ Mathiesen, Karl . Mohla by nová bakterie požírající plasty pomoci v boji proti této pohromě znečištění?  (anglicky) , The Guardian  (10. března 2016). Archivováno 22. května 2019. Staženo 24. března 2019.
  18. ↑ Japonci objevili bakterie rozkládající plasty Archivováno 12. března 2016 na Wayback Machine . lenta.ru
  19. ↑ Peter Dockrill. Vědci náhodou vytvořili mutantní enzym, který požírá plastový  odpad . https://www.sciencealert.com/ . ScienceAlert Pty Ltd (17. dubna 2018). Staženo 28. ledna 2019. Archivováno z originálu 17. dubna 2018.

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích