Полиэтилентерефталат

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ТВЕРСКОЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технологии полимерных материалов

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 по дисциплине  “Аналитическая химия полимеров”

на тему: ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ

 

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. ХТВМС 0902

Разгулова Анастасия

     Принял: доцент кафедры ТПМ

Лагусева Е. И.

 

 

 

 

 

 

Тверь 2012

Оглавление

Введение 3

Описание полимера 6

Свойства ПЭТФ 9

Применение ПЭТФ 11

Получение полиэтилентерефталата 15

Анализ полимера 20

Список использованных источников: 21

ПРИЛОЖЕНИЕ А 22

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 23

 

 

Введение

ПОЛИЭФИРЫ СЛОЖНЫЕ - гетероцепные полимеры, содержащие в основной цепи регулярно повторяющиеся группировки С (О) О— Общие формулы линейных сложных полиэфиров [ (O)CRC(O)-OR'O—]_n и                  [-RC(0)-O-]_n, где R и R двухвалентные орградикалы.

Полиэфиры сложные - высоковязкие жидкости либо твердые аморфные или кристаллические вещества; молекулярная масса 500-500000, плотность 0,9-1,5 г/см³. П. с. чаще всего не растворимы в воде, растворимы в органических растворителях, причем кристаллические растворимы хуже аморфных. С введением в макромолекулы кардовых групп растворимость сложных пролиэфиров улучшается.    Алифатические сложные полиэфиры обычно хорошо растворимы в хлорированных углеводородах, бензоле, диоксане, ацетоне,          этилацетате,                   многие ароматические- 
в крезолах, хлороформе, тетрахлорэтане, нитробензоле. Температуры размягчения алифатических и ароматических сложных полиэфиров лежат в областях соотв. от -50 до 100 °С и 200-400 °С. В полимераналогичных рядах полиэфиры с четным числом атомов С в звене более высокоплавки, чем полиэфиры с нечетным числом. Ароматические сложные полиэфиры  начинают разлагаться выше 300°С. Полиэфиры сложные - диэлектрики (e2,0-4,5 при 10-10⁸ Гц, р_u выше 10¹⁵ Ом·см при комнатной температуре).

Сложные полиэфиры  вступают во все характерные для сложных эфиров реакции (напр., гидролиз, алкоголиз, ацидолиз), приводящие к обмену и(или) деструкции макромолекул. Сложные полиэфиры  более устойчивы к воздействию водных растворов минер. кислот, чем щелочей; могут быть отверждены взаимодействием с эпоксидными соединениями, ненасыщенные сложные полиэфиры  отверждают сополимеризацией с винильными мономерами (чаще со стиролом).

Методы синтеза сложных полиэфиров:

1) Полиэтерификация (поликонденсация, приводящая к образованию в макромолекулах сложноэфирных связей):

а) равновесная   (сложные полиэфиры  получают взаимодействием гидроксикарбоновых, дикарбоновых кислот или их циклических ангидридов с гликолями, а также сложных эфиров дикарбоновых кислот или самих кислот с диолами или их ацилпроизводными), в промышленности процесс проводят в расплаве в присутствии катализатора, на заключительной стадии-понижение давление и температура 250-300 °С;

 б) неравновесная (взаимодействие дигалогенангидридов и другтх активных производных дикарбоновых кислот с диолами), реакцию проводят при 150-250 °С (высокотемпературная поликонденсация в растворе) или при 20-100 °С в присутствии третичных аминов, щелочей или карбонатов щелочных металлов (акцепторно-каталитическая поликонденсация в растворе, межфазная, эмульсионная).

2) Неравновесная поликонденсация солей дикарбоновых кислот с алкиленгалогенидами.

3) Миграционная полимеризация кетенов с диолами:

4) Полимеризация и сополимеризация циклических соединений, например

 

Из  сложных полиэфиров наибольшее применение находят полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, алкидные смолы, поликарбонаты, полиарилаты, полиалкиленгликолъмалеинаты и поли-алкиленгликолъфумараты, олигоэфиракрилаты. Из сложных полиэфиров получают пленки, волокна, лакокрасочные материалы, орг. стекла, композиционные материалы. Низкомолекулярные сложные полиэфиры используют в производстве полиэфируретанов и как пластификаторы. Для получения высокопрочных изделий используют термотропные жидкокристаллические полиэфиры сложные.[1]

 

 

 

 

 

 

Описание  полимера

Полиэтилентерефталатами называются синтетические линейные термопластичные  полимеры, которые принадлежат к  классу полиэфиров. Эти полимеры являются продуктом поликонденсации моно этиленгликоля и терефталевой кислоты.

 Международный знак ПЭТ.

 

Эксплуатироваться полиэтилентерефталат может как в кристаллическом, так и в аморфном состоянии. Кристаллический  полиэтилентерефталат представляет собой  твердый, непрозрачный и бесцветный материал, а аморфный – твердый  и прозрачный. Степень кристалличности  регулируется отжигом, при котором  температура варьируется между  температурами стеклования и  плавления. Выпускается товарный полиэтилентерефталат в виде гранул размером 2-4 мм.

Полиэтилентерефталат на российском рынке имеет обозначение  – ПЭТ, но иногда встречаются РЕТР, РЕТ или ПЭТФ, а также аморфный полиэтилентерефталат – АРЕТ.  
Сначала ПЭТ выпускался в промышленном масштабе как волокнообразующий полимер, сегодня же он занимает ведущее место в изготовлении полимерной упаковки и является по темпу роста потребления самым востребованным полимерным материалом.  
На рынке волокнообразующий полиэтилентерефталат известен под такими торговыми марками, как полиэстер и лавсан. 
ПЭТ обладает высокой ударостойкостью и прочностью, также устойчив к истиранию и деформациям при изгибе и растяжении. Все эти характеристики сохраняются при температуре от минус 40 °С до плюс 60 °С. Отличается ПЭТ низкой гигроскопичностью и низким коэффициентом трения, а под действием УФ излучений разлагается. Рабочая температура изделий из ПЭТ варьируется от минус 60°С до плюс 170 °С.  
Внешний вид и способность светопропускания (90%) листов из ПЭТ, такие же, как и у прозрачного оргстекла (акрила) и поликарбоната, но у полиэтилентерефталата в десять раз больше ударная прочность.  
ПЭТ является хорошим диэлектриком и даже в присутствии влаги при температуре 180 °С его электрические свойства практически не изменяются.  
ПЭТ имеет высокую химическую стойкость к щелочам, кислотам, спиртам, солям, минеральным маслам, парафинам, жирам, к эфиру и к бензину. Также обладает повышенной устойчивостью к воздействию водяных паров. Полиэтилентерефталат хорошо растворяется в бензоле, ацетоне, этилацетате, толуоле, четыреххлористом углероде, метилэтилкетоне, метиленхлориде, хлороформе. Листы ПЭТ, также как и поликарбонат, полистирол и оргстекло, хорошо склеиваются.

Полиэтилентерефталат в  нагретом или холодном состоянии  имеет отличную пластичность. Незначительные внутренние напряжения листов из этого  полимера делают процесс термоформования  высокотехнологичным и простым. Теплоемкость листов из ПЭТ значительно меньше, чем у оргстекла и полистирола, поэтому для нагрева листов до определенной температуре, при которой проходит формование, требуется меньше времени и тепловой энергии. Также не нужна предварительная сушка листов. Все эти показатели приводят к снижению трудоемкости и к экономии электроэнергии, в связи с чем себестоимость готовой продукции значительно уменьшается. Благодаря этому в различных конструкциях и сооружениях ПЭТ может стать отличной заменой прозрачному поликарбонату.  
При температуре 290-310°С происходит термодеструкция полиэтилентерефталата вдоль полимерной цепи. Терефталевая кислота, моно оксид углерода и уксусный альдегид являются основными летучими продуктами ПЭТ. Большое число различных углеводородов генерируется при температуре 900°С . Летучие продукты состоят в основном из моно оксида углерода, диоксида углерода и метана.

Чтобы повысить свето-, термо-, огнестойкость, изменить цвет, фрикционные  и другие свойства в ПЭТ вводят различные добавки. Для химического  модифицирования в реакционную  смесь при синтезе ПЭТ вводят различные дикарбоновые кислоты  и гликоли.[2]

 

 

 

 

 

 

 

 

Свойства ПЭТФ

Аморфный полиэтилентерефталат – твердый прозрачный с серовато-желтоватым оттенком; кристаллический – твердый, непрозрачный, бесцветный. Отличается низким коэффициентом трения (в том числе и для марок, содержащих стекловолокно). Характеризуется высокой термостойкостью расплава (2900С); деструкция на воздухе начинается при температуре на 500С ниже, чем в инертной среде. Полиэтилентерефталат прочный, жёсткий и лёгкий материал. Пластик не ядовит.

Полиэтилентерефталат обладает высокой  механической прочностью и ударостойкостью, устойчивостью к истиранию и  многократным деформациям при растяжении и изгибе и сохраняет свои высокие  ударостойкие и прочностные характеристики в рабочем диапазоне температур от –40. °С до +60 °С.

ПЭТ отличается низким коэффициентом  трения и низкой гигроскопичностью. Разлагается под действием УФ-излучения. Общий диапазон рабочих температур изделий из полиэтилентерефталата  от -60 до 170 °C.

По внешнему виду и по светопропусканию (90%) листы из ПЭТ аналогичны прозрачному  оргстеклу (акрилу) и поликарбонату. Однако по сравнению с оргстеклом у полиэтилентерефталата ударная  прочность в 10 раз больше.

ПЭТ – хороший диэлектрик, электрические  свойства полиэтилентерефталата при  температурах до 180.°С даже в присутствии  влаги изменяются незначительно.

 

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. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение ПЭТФ

Благодаря широкому спектру  свойств, а также возможности  управлять его кристалличностью, полиэтилентерефталат находит разнообразное  применение и занимает пятое место  в мире – 6,5% от объема потребления  всех полимерных материалов.[3]

Широкое применение ПЭТФ началось в 60-е годы первоначально в производстве текстиля. С тех пор спрос неуклонно растет в первую очередь в развитых странах. На рынке ПЭТФ в большинстве регионов отмечается чрезвычайно быстрый рост спроса со стороны продуцентов полиэфирных волокон и нитей. В свою очередь из полиэфирных волокон и нитей изготавливают полиэфирные (ПЭФ) ткани. Рост спроса на ПЭФ был вызван, в первую очередь, более низкой себестоимостью по сравнению с другими видами химических волокон и нитей. Вторым фактором популярности полиэфира стал широкий спектр применения в связи с прекрасными свойствами материала. По прочности и удлинению полиэфир не уступает полиамиду, а по светоустойчивости превосходит его, по формоустойчивости превосходит самое формоустойчивое из всех природных волокон — шерсть, имеет низкую гигроскопичность и высокую термостойкость, что является достоинством при производстве технических тканей. Различают: Текстильные волокна (торговое название «полиэстер») и нити.

Полиэфирные текстильные  волокна - производство пряжи полиэфирной и смесовой, широко применяется в производстве хлопковых, льняных, шерстяных тканей.

Полиэфирные текстильные  нити - используются в производстве широкого ассортимента различных типов материалов: подкладочные, костюмные ткани и др. Нити из лавсана нашли свое применения в хирургии, поскольку ткани организма хорошо с ними взаимодействуют, не отторгая, как инородное тело, но и не растворяясь внутри тканей. Таким образом, после операции внешний вид швов не видоизменится, они не деформируются, что часто происходит с обычными хирургическими нитями.

По сравнению с полиамидными волокнами это волокно обладает наименьшей гигроскопичностью, наибольшей устойчивостью к действию воды и  высокими теплостойкостью, светостойкостью  и хемостойкостью.

По теплопроводности и  несминаемости лавсан похож на шерсть. Изделия из этого волокна имеют  шерстеподобный вид.

Волокно лавсан не подвержено повреждению молью, плесенью и гнилостными  микроорганизмами.

По внешнему виду лавсановое волокно не отличается от других химических волокон. Внесенное в пламя, оно  горит слабожелтоватым пламенем с выделением черной копоти. После  затухания на конце волокна застывает  твердый шарик черного цвета. Себестоимость волокна лавсан ниже себестоимости полиамидных волокон.