Polyetylentereftalat

KJÆLEDYR
Molekylær formel ( C10H8O4 ) n _ _ _ _
amorf tetthet 1370 g/cm³
diamanttetthet _ 1,455 g/cm³
Youngs modul (E) 2800–3100 MPa _
Trykk ( σt ) 55–75 MPa
Elastisk grense 50–150 %
slagprøve 3,6 kJ / m²
Brudd- og bruddtest 14,89 N /m²
Glassovergangstemperatur 75°C
Smeltepunkt 260°C
Vicat B 170°C
Termisk ledningsevne 0,24 W/(m K )
Lineær ekspansjonskoeffisient (α) 7×10 −5 /K
Spesifikk varme (c) 1,0 kJ/(kg K)
Vannabsorpsjon (ASTM) 0,16
Brytningsindeks 1,5750
Koste €0,5–1,25/ kg
Kilde: AK vam der Vegt & LE Govaert, Polymeren, van keten tot kunststof, ISBN 90-407-2388-5

Polyetylentereftalat , polyetylentereftalat , polyetylentereftalat eller polyetylentereftalat (bedre kjent under forkortelsen på engelsk PET , polyetylentereftalat ) er en type plast som er mye brukt i drikkevarebeholdere og tekstiler . Noen selskaper produserer PET og andre polyestere under forskjellige merkenavn som har blitt vanlig bruk , for eksempel i USA og Storbritannia bruker de navnene Mylar og Melinex .

Kjemisk er PET en polymer oppnådd gjennom en polykondensasjonsreaksjon mellom tereftalsyre og etylenglykol . Det tilhører gruppen av syntetiske materialer som kalles polyestere .

Det er en lineær termoplastisk polymer , med høy grad av krystallinitet . Som all termoplast kan den behandles ved ekstrudering , injeksjon , injeksjon og blåsestøping , preformblåsestøping og termoforming . For å forhindre overdreven vekst av sfærulitter og krystalllameller, må dette materialet avkjøles raskt, for derved å oppnå større gjennomsiktighet . Årsaken til deres åpenhet ved rask avkjøling er at krystallene ikke vokser fullt ut og størrelsen deres ikke forstyrrer ("spredning") med banen til bølgelengden til synlig lys , ifølge kvanteteorien .

Egenskaper og egenskaper

Den presenterer som mest relevante egenskaper-:

De fysiske egenskapene til PET og dets evne til å møte ulike tekniske spesifikasjoner har vært årsakene til at materialet har oppnådd betydelig utvikling i produksjon av tekstilfibre og i produksjon av et bredt utvalg av emballasje, spesielt i produksjon av flasker . , brett , strimler og ark .

Historikk

Den ble først produsert i 1941 av britiske forskere Whinfield og Dickson, som patenterte den som en fiberproduserende polymer . [ 1 ] Det må huskes at landet hans var midt i krigen og det var et presserende behov for å finne erstatninger for bomull fra Egypt .

Fra 1946 begynte den å bli brukt industrielt som fiber og tekstilbruken har fortsatt til i dag. I 1952 begynte den å bli brukt i form av en film for å pakke mat. Men applikasjonen som betydde hovedmarkedet var i stiv emballasje, som startet i 1976. Den var i stand til å slå gjennom takket være dens spesielle evne til å produsere flasker for drikkevarer som ikke er veldig følsomme for oksygen , for eksempel mineralvann og kullsyreholdig myk. drinker. Siden tidlig på 2000-tallet har det også blitt brukt til pakking av øl .

Aspekter ved bruk av polyetylentereftalat

Noen funksjoner:

Degradering

PET er et materiale som er spesielt motstandsdyktig mot biologisk nedbrytning på grunn av dets høye krystallinitet og den aromatiske naturen til molekylene, og det er derfor det anses som ikke-biologisk nedbrytbart. [ 4 ]

PET i seg selv kan brytes ned gjennom en kjemisk prosess der dens molekylære struktur modifiseres for å gjenbruke materialet til et nytt produkt eller for å skaffe drivstoff. [ 5 ]

For å gjennomføre den kjemiske nedbrytningen av PET må man først ta hensyn til de fysiske og mekaniske egenskapene til PET-avfallet. [ 6 ]

Nedbrytning ved kjemisk prosess

Gjennom denne prosessen får man styren og andre aromatiske hydrokarboner med svært korte reaksjonstider, takket være de gode masse- og varmeoverføringene som oppnås. Den store ulempen med dette nedbrytningsalternativet ligger i kostnadene ved prosessen og ved at produktene som oppnås i utgangspunktet er de samme som ved termisk og katalytisk cracking .

[ 7 ] Fordelen med å bruke katalysatorer i prosessen ligger i selektiviteten, siden ved å benytte seg av disse reduseres produksjonen avoligomerer. Mens Pt/Al2O3 utfører samtidig nedbrytning av polystyren og hydrogenering av produkter for å redusere innholdet av aromater i sluttproduktet; men det skal bemerkes at det delvis hemmer nedbrytningen av polymeren sammenlignet med den termiske prosessen. [ 8 ]

Termooksidasjon og oksidasjon av polyetylenprodukter utføres ved et temperaturområde på 150-250°C, det vil si at prosessforholdene har vært gjenstand for flere studier. Prosessen og mekanismene for nedbrytning ved høye temperaturer skiller seg fra mekanismene som finner sted under langvarig aldring ved moderate temperaturer. Høyere temperatur betyr raskere reaksjoner og flere frie radikaler. Tilgjengeligheten av oksygen vil bli begrenset fordi diffusjonshastigheten og løseligheten av oksygen er for lav. Mens ved lavere oksygenkonsentrasjon er sannsynligheten for at to naboalkylradikaler vil overleve lenge nok til å reagere med hverandre i stedet for å reagere med oksygen høyere, og molekylære utvidelsesreaksjoner vil føre til en dominerende utvidelse av molekylvektsfordelingen. Ved lavere reaksjonstemperaturer, som er faktiske under miljønedbrytning , er nedbrytning så vel som reaksjonstid mye lengre, antall radikaler er mindre, og oksygen har mer tid til å diffundere til reaksjonssteder. [ 10 ]

Biologisk nedbrytning

Når en plastgjenstand blir liggende i naturen, gir ultrafiolett lys fra solen aktiveringsenergien som kreves for å starte inkorporeringen av oksygen i molekylene. Denne prosessen fører til at objektet blir sprøtt og fragmenteres i mindre og mindre biter inntil polymerkjedene når en lav nok molekylvekt til at de kan metaboliseres av mikroorganismer .

Imidlertid er PET et materiale som er spesielt motstandsdyktig mot biologisk nedbrytning på grunn av dets høye krystallinitet og den aromatiske naturen til molekylene, som det anses som ikke-biologisk nedbrytbart. [ 4 ]

Imidlertid har en studie funnet at mikrober av Nocardia -arten er i stand til å utføre "langsom og svak" biologisk nedbrytning av PET, takket være deres evne til å syntetisere en viss esterase . [ 11 ]

Nylig utviklet en gruppe forskere fra University of Portsmouth i samarbeid med National Renewable Energy Laboratory i USAs energidepartement et enzym som akselererer oppløsningen av PET-molekylet, og gjør en prosess som varer i minst 450 år. i løpet av noen få dager.

Ved å bruke en av de nyeste røntgenlinjene tok forskerne en nærmere titt på strukturen til PETase . Etter å ha en bedre forståelse av strukturen til dette enzymet, gjorde de en mutasjon til en del langt fra sentrum av proteinet. Deretter ble dette enzymet inkubert i både villtype- og mutanttilstand. Denne forskningen resulterte i etableringen av et nytt enzym som bryter ned PET-molekylet raskere. Det skal bemerkes at bruken av det i industrier ennå ikke er tillatt siden studier må utføres på dens funksjonelle og strukturelle utvikling. [ 12 ]

PET resirkulering

Det finnes ulike alternativer der PET kan resirkuleres fra mekanisk, kjemisk resirkulering og noen som har blitt foreslått i andre land for å gjenbruke PET eller finne nytte i PET-beholdere, for å redusere dens miljøpåvirkning og volumet av disse i søppelfyllinger.

Mekanisk resirkulering: Denne typen resirkuleringssystem er det mest konvensjonelle for PET. Den består av en rekke stadier som materialet utsettes for for rengjøring og bearbeiding, uten å involvere en kjemisk endring i strukturen. Når man vurderer denne typen PET-resirkulering, er det viktig å vite opprinnelsen til avfallet (industrielt prosessavfall eller post-konsument avfall), det er også viktig å vurdere applikasjonen som det vil være bestemt til (fiber, ark, flaske, trommel, stropp...) og om den vil ha noe kontakt med mat. Kvaliteten på det resulterende produktet vil være fullstendig knyttet til den tidligere separasjonen av plastmaterialene, fraværet av urenheter og, selvfølgelig, dets renslighet. På denne måten er det ekstremt viktig å nøye velge prosessene og trådene (separasjon, kaldvask, varmvask, tørking osv.) for hvert tilfelle. Innen mekanisk resirkulering er det to typer prosesser: en av disse er konvensjonell mekanisk resirkulering og superrenseprosessen; og den andre, komplementær til den første.

Konvensjonell mekanisk resirkuleringsprosess

Selektiv innsamling : Dens eneste mål er å oppnå et renere produkt ved å fjerne urenheter fra andre materialer. Valget gjøres automatisk eller manuelt, og er basert på en rekke kriterier: farge (for eksempel eliminering av kritiske farger som gul, brun, rød og svart, kun blått og fargeløst er tillatt), plastmaterialer (eliminering av PE, PP, PVC) kun brus- og vannflasker er valgt, metalliske materialer er også eliminert. Avhengig av egenskapene til materialene, brukes forskjellige separasjonssystemer: kolorimetriske, nær-infrarøde (INR), ultrafiolette separatorer. Effektiviteten vil avhenge helt av egenskapene til elementene som skal separeres: grad av smuss, fuktighet, etc.

Sliping : Det består i å redusere størrelsen på beholderne, vanligvis utføres denne prosessen i bladmøller. Den endelige størrelsen kan variere fra installasjon til installasjon, selv om det er vanlig å få et flak på mindre enn 10 mm og at det er fritt for støv. Vasking : Det gjøres vanligvis på bakken. Det er mulighet for å gjøre en tidligere vask på beholderen. Til vask kan vann, overflateaktive stoffer og/eller fortynnet brus brukes ved en temperatur som kan varieres (kald, romtemperatur, middels vask ved 40°C eller varmvask ved temperatur på 70°C til 90°C). Når du utfører vaskingen, vil organiske forurensninger bli eliminert, inkludert jord og sand, som finnes på overflaten av vekten. Restene av overflateaktive midler som brukes i vaskingen, fjernes ved en rekke påfølgende vaskinger. Friksjons- og sentrifugeringsmetoder kan i tillegg benyttes; på denne måten vil prosentandelen av vaskeeffektivitet og eliminering av uønskede elementer øke. Ettermalingen tørkes ved en temperatur på 150°C til 180°C for lagring.

Ekstrudering : I denne prosessen utsettes det rene og tørre flaket for ekstrudering med temperatur og trykk for å oppnå et sluttprodukt.

Dekontamineringsprosess: Superrengjøring.

Denne prosessen har som mål at materialet oppnådd fra den konvensjonelle mekaniske prosessen når de nødvendige egenskapene for bruk i kontakt med mat. Gjennom denne prosessen vil forurensningene som kan absorberes på overflaten av plasten bli eliminert. [ 13 ]

Dekontaminering ved varmebehandling : Denne prosessen utføres ved å introdusere oppmalingen i en ekstruder ved 280°C. Uoppløselige og usmeltbare urenheter som fortsatt kan forbli i materialet vil forbli i filteret som skal fjernes. Ved å opprettholde denne temperaturen er det mulig for kjeder å gå i stykker og generelt sett et viskositetsfall, som er grunnen til at det for å opprettholde egenskapene er nødvendig å forårsake en polykondensasjon som øker molekylmassen i vekt og antall . [ 13 ]

Gjenbruk i konstruksjon

En studie ble utviklet ved University of Antioquia for å bruke PET-avfall i konstruksjon. For lette konstruksjoner konkluderte de med at PET kan være et godt utjevningsmiddel og lettet som erstatningsmateriale for bunnen av disse strukturene. "Den kjemiske motstanden til PET mot virkningen av gjennomsnittlige eksterne midler betyr at holdbarheten i stor grad overstiger levetiden til huset som er bygget på det." [ 14 ] Denne destinasjonen for plast vil generere mer bevissthet i gjenbruken og behovet for at byggeindustrien av resirkulert materiale erstatter deler av det vanlige.

Referanser

  1. ↑ Bellis, Mary. "Historien om polyester" . 
  2. ↑ Feil "sitering" med selvreferanse ( hjelp ) . |url= 
  3. ^ "Om PET" . 
  4. ^ a b Crawford, Russell; Webb, Hayden, K.; Arnott, Jaimes; Ivanova, Elena P. (mars 2013). "Plastisk nedbrytning og dens miljømessige implikasjoner med spesiell referanse" . Polymerer 5 (1). ISSN  2073-4360 . Arkivert fra originalen 5. mars 2016 . Hentet 17. november 2015 . 
  5. ↑ Pilatus, Louis (2010). Fenolharpikser: et århundre med fremgang . Springer-Verlag Berlin Heidelberg. s. 518. ISBN  978-3-642-04714-5 . og overflødig ( hjelp )  |autor=|apellidos=
  6. ↑ Abdelaal, Magdy Y.; Sobahi, Tariq R.; Makki, Mohamed S.I (2008). "Kjemisk nedbrytning av poly(etylentereftalat)". International Journal of Polymeric Materials (57). ISSN  0091-4037 . 
  7. ^ G. Fuentes, Edwin; Gonzalez-Marcos, Maria P.; Lopez-Fonseca, Ruben; Gutierrez-Ortiz; Gonzalez-Velasco, Juan. A (juli/september 2012). "Mekanismer for termisk og katalytisk nedbrytning av polystyren under hydrokrakkingsforhold". Fremskritt innen vitenskap og ingeniørfag . ISSN  0718-8706 . 
  8. ^ G. Fuentes, Edwin; Gonzalez-Marcos, Maria P.; Lopez-Fonseca, Ruben; Gutierrez-Ortiz; Gonzalez-Velasco, Juan. A (juli/september 2012). "Mekanismer for termisk og katalytisk nedbrytning av polystyren under hydrokrakkingsforhold". Fremskritt innen naturvitenskap og ingeniørvitenskap (Fakultet for naturvitenskap og teknologi, Institutt for kjemiteknikk): 80. ISSN  0718-8706 . 
  9. ↑ Abdelaal, Magdy Y.; Sobahi, Tariq R.; Makki, Mohamed S.I (2008). "Kjemisk nedbrytning av poly(etylentereftalat)". International Journal of Polymeric Materials (Taylor & Francis Group, LLC) (57): 77. ISSN  0091-4037 . 
  10. ↑ Albertsson, Ann-Cristine. Institutt for fiber- og polymerteknologi, Det Kongelige Tekniske Institut, red. Miljøforringelse av polyetylen . Springer Berlin Heidelberg. s. 181 |página=og |páginas=overflødig ( hjelp ) . ISBN  978-3-540-45196-9 . og overflødig ( hjelp );  |autor=|apellidos=
  11. ^ Chetna, Sharon; Madhuri, Sharon (2012). "Studier om biologisk nedbrytning av polyetylentereftalat: En syntetisk polymer" . Journal of Microbiology and Biotechnology Research : 248-257 . Hentet 16. mai 2013 . 
  12. ^ McGeehan, John; Beckham, Gregg (2017). Karakterisering og konstruksjon av en plastnedbrytende aromatisk polyesterase Research . Hentet 30. april 2018 . 
  13. ↑ a b «Nåværende situasjon og utsikter for bruk av resirkulert PET til emballasje i kontakt med matvarer» . Juli. s. 7 |página=og |páginas=overflødig ( hjelp ) . Hentet 7. mai 2013 . 
  14. ↑ Botero Jaramillo, Eduardo; Munoz, Liliana; Ossa, Alexandra; Romo, Miguel P (mars 2014). "Mekanisk oppførsel av polyetylentereftalat (PET) og dets geotekniske anvendelser" . Magasin Fakultet for ingeniørvitenskap Universitetet i Antioquia . Hentet 29. oktober 2019 . 

Eksterne lenker