پلی اتیلن تر فتالات

پلی اتیلن تر فتالات

پلی اتیلن تر فتالات یک پلیمر ترموپلاست و از خانواده پلی استرها می باشد.پلیمری با شاخه های بلند و دارای کاربردهایی همچون سنتز الیاف،بطری برای نگه دارایی مایعات،کاربردهای ترموفورمینگ و رزینهای مهندسی می باشد
از جمله خصوصیات این پلیمر می توان به موارد زیر اشاره کردسختی،سفتی و استحکام بالاچقرمگی خوب حتی در دماها ی پایینمقاومت به خزش خوب و پایداری ابعادی بالادمای کاری بین 40-تا 100درجه سانتیگرادسفید رنگ در حالت نیمه کریستالی و شفاف در حالت آمورفعایق الکتریکی خوبمقاومت بالا در برابر کشش و پاره شدنفیزیولوژی قابل قبول PETدر دمای اتاق در برابر آب،اسیدهای رقیق،الکل ها،اترها،روغنها ،چربی ها و هیدرو کربنات های آرو ماتیک و آلیفاتیک مقاوم استعدم مقاومت در برابر محیط قلیایی ،بخار آب بیش ازحد حرارت داده شده،کتون ها،فنون ها ،استرها،و هیدروکربناتهای کلریدی شدهمقاوم در برابر فرسایش و هوای داغPET آمورف دارای سختی،سفتی و مقاومت حرارتی کمتری از PET کریستالی است اما چقرمگی بیشتری دارد

نحوه سنتز پلی اتیلن تر فتالات(PET)
روش رایج تولیدPET واکنش بین اسید ترفتالیک خالص و اتیلن گلایکول می باشد برای سنتز پلی اتیلن تر فتالات PTA و EG حاصل شده از نفت را در حضور یک کتالیزور حرارت می دهند وقتی که آنها با هم حرارت داده می شوند در ابتدا یک مونومر (BHET-bis-hydroxyethyl-terephthalate) مخلوط شده با پلیمرهایی با وزن مولکولی کم اولیگومرها(oligomers) تولید می شود.سپس مخلوط بیشتر واکنش داده و EGاضافی تقطیر شده و PETتشکیل می شود در این مرحله PET یک مذاب با ویسکوزیته بالا است که اکسترود شده و پس ازکوانچ درآب پلیمری آمورف تشکیل می شود.برای افزایش وزن مولکولی PET که برا ی افزایش خواص مکانیکی لازم است مرحله دوم پلیمریزاسیون در حالت جامدو در دمای کمتر انجام می شود ودر این حالت همه نا خاصی های فرار همچون آب ،گلایکول های آزاد و acetaldehyde حذف می شوند.در فرآیند تولید از کاتالیزورهایی همچون تری اکسید آنتیموان در مقادیر کم استفاده می شود که در نهایت مقادیری از آنها درزمینه پلیمر ویا در شاخه ها باقی می ماند. هر دوی هوموپلیمرها و کوپلیمرها در رزین PETاستفاده می شوند.یک PETهوموپلیمر تنها حاوی EGو PTAاست که در نتیجه رزین دارای نقطه ذوب واستحکام بالایی است.یک PET کوپلیمر حاوی مونومرهای اضافی برای گسستن زنجیرهای پلیمر است در نتیجه رزین دارای نقطه ذوب کمتر و کریستالیزاسیون آرامتر است.امروزه از اسید ایزوفتالیک برای ساخت PET کوپلیمر به منظور افزایش استحکام بطری وکریستالیزاسیون آرامتر استفاده می شود.در شکل های زیر مراحل واکنش و شمای کلی از یک کارخانه تولید PET نشان داده شده است.

محصول نهایی می تواند آمورف و یا نیمه کریستال باشد.که در شکل های زیر نشان داده شده است.که هر محصول در صنعت خاصی کاربرد خواهد داشت.رنگ محصول باتوجه به نوع کاربرد متفاوت است

انواع گرید PET
1.PET گرید الیاف:این گرید که در ساخت الیاف به کار برده می شود.بسته به کاربرد دارای وزن مولکولی بین 15000تا 20000گرم بر مول است که این وزن مولکولی نشان دهنده یک IVبین 0.4 تا 0.7 دسی لیتر بر گرم است.گرید الیاف برای کاربردهای تکنیکی دارای IVبرابر یا بیشتر از 0.95dl/gاست.
2.PET گرید فیلم:این گرید برای ساخت محصولاتی همچون فیلم های بسته بندی و نوارهای آیدیو و ویدیو استفاده می شود.و IV آن بین 0.6 تا 1دسی لیتر بر گرم است
3.PET گرید بطری:این نوع گرید برای ساخت بطری استفاده می شود و دارای وزن مولکولی بین 24000 تا 36000گرم بر مول است.که نشان دهنده IV بین 0.75 تا 1دسی لیتر بر گرم است.انتخاب IVبر اساس نوع کاربرد است برای مثال در جدول زیر کاربردهای مختلف رزینPETدر مصارف مختلف همرا با مشخصه های آن ذکر شده است.

در جدول زیر نیز خلاصه ای از انواع گریدهای PETهمراه با کاربردهای آن ذکر شده است.

پارامترهای موثربر کیفیت رزین PET
1.ویسکوزیته ذاتی Intrinsic Viscosity)):به طور ساده IVطول شاخه های PET را نشان می دهد.و بیان گر تعداد واحد تکرار شونده در طول یک شاخه می باشد.انتخاب نوع رزین PETبر اساس IVآن مهم می باشد.حرارت،زمان حرارت دهی و رطوبت پارامترهای تاثیر گذار بر روی IVمی باشند.در اینجا این نکته قابل ذکر است که ویسکوزیته پایین الزاما به معنای پایین بودن خواص مکانیکی محصول نهایی تولید شده نیست.زیرا برخی از رزینها توسط افزودنی هایی بهسازی شده و در حالی که ویسکوزیته کمی دارند محصول تولید شده دارای خواص مکانیکی مطلوبی است.

2. استالدئيدAcetaldehyde) ):محصول فراری است که در اثر تخریب گرمایی PETحاصل می شودو تنها زمانی تولید می شود که پلیمر ذوب شده و اصولا حاصل واکنش های ترموشیمیایی است.به هر حال کنترل AAبرای رزین گرید بطری مهم می باشد زیرا می تواند باعث تغییر مزه نوشیدنی های درون بطری به خصوص آب معدنی شود.حرارت و رطوبت از پارامترهای موثر بر تشکیل این ماده هستند در زیر واکنش تولید AAنشان داده شده است.

4.دی اتیلن گلایکول(DEG):در برخی از رزین های گرید الیاف برای افزایش قابلیت رنگ پذیری الیاف تا 2.5در صد به رزین اضافه می شود ولی در سایر گریدها باید در کمترین مقدار حفظ شود زیرا این ترکیب باعث کاهش نقطه ذوب و پایداری حرارتی پلیمر می شود

5.ذرات کوچک PET:در طول فرآیند تولید براثر سایش ذرات درشت PETبه وجود می آیند ازآنجایی که IV این ذرات بالاتر از ذرات درشت است بنابراین در فرآیند تزریق حین تولید پریفرم ایجاد مشکل خواهند کرد.

6.در صد رطوبت:درصد رطوبت رزین قبل از ترزیق و یا درصد رطوبت پرک قبل از گرانول سازی باید در کمترین مقدار ممکن حفظ شودزیرا رطوبت آثار مخربی بر کاهش IVو افزایش AA,CEG,PTA , EG و تغییر رنگ خواهد داشت.برای مثال در نمودار زیر اثر مخرب رطوبت بر کاهش IVدر حین فرآیند اکستروژن نشان داده شده است.حدود 60درصد از موفقیت تولید پریفرم به کنترل رطوبت بستگی دارد.در اینجا این نکته قابل ذکراست که رزینی که رطوبت آن کاهش یافته به راحتی می تواند بین 5تا 10دقیقه بر حسب میزان رطوبت موجود در هوا رطوبت کافی برای نامناسب کردن فرآیند تزریق را جذب نماید

7.رنگ رزین:مقادیر رنگ با سه پارامتر L,b,a مشخص می شوند.Lبیان کننده میزان روشنی نمونه است و بین 0تا100می باشد.aبیانگر یک رنگ ترکیبی بین سبز با 100-و قرمز با 100+است.bبیانگر یک رنگ ترکیبی بین آبی با 100-وزرد با100+است.رزین با کیفیت بالادارای مقادیر Lبالا وb کم بین 1-و1+می باشد.در فرآیند بازیافت PETو تولید گرانول مجدد از ضایعات رنگ محصول نهایی به عواملی همچون درصد PVC،رطوبت و چسب درون پرکPET ،نوع اکستروژن ،دما وزمان اکستروژن بستگی دارد
8.اولیگومرها:باعث کدر شدن بطری تولید شده می شوند این پلیمرها همچون AA بر اثر ذوب شدن دوباره ایجاد می شونداولیگومرها در تولید الیاف و فیلم نیز مشکلات متعددی را ایجاد می کنند از جمله این عیوب ایجاد حفره و پارگی در محصول و نیز کثیف شدن تحهیزات تولید است

در بسته بندی مایعات در ظروف پلیمری واکنشهایی به دو صورت زیر بین ظرف و محتویات آن انجام خواهد شد1.نفوذ ذرات از ظرف به محتویات درون آن2.جذب محتویات درون بطری توسط دیواره های آندر شکل زیر واکنش هایی که بین بطری و محتویات آن اتفاق می افتد نشان داده شده است البته باید توجه داشت که ظروف پلیمری علاوه بر نگه داری مواد غذایی برای نگه داری مواد شیمیایی نیز استفاده می شوند و در نتیجه جذب مواد شیمیایی توسط بطری در حین فرآیند بازیافت باید مد نظر باشد.

جذب محتویات درون بطری توسط PETبه عوامل زیر بستگی دارد که در شکل زیر نشان داده شده است

همچنین انتقال ذرات از PETبه محتویات درون بطری به عوامل زیر بستگی دارد.دما،زمان،کریستانیلیتی،ضخامت،دمای انتقال شیشه ای و فاکتورهای انتقال مثل غلظت،اندازه،شکل،قطبیت و حلالیت محتویاتدر حین تولیدPET از مواد اولیه کاتالیزورها،اتیلن گلایکول،ترفتالیک اسید،دی متیلن تر فتالات،BHET،AAو اولیگومرها به همراه ترکیبات ذکر شده در زیر از عوامل مهم در آلودگی محتویات بطری هستندکه با تنظیم پارامترهای تولید قابل کنترل می باشند

Butoxybenzene

2-pheny1-1,3-dioxolan

2-Methyl-1,3-dioxolan

Dodecanoic acid

Dimethyl cyclohexane-1,4-dicarboxylate

Toluene

Hexamethyl-cyclotrisiloxane

Octamethyl-cycloterasiloxane

Decamethyl-cycloterasiloxane

در مورد بازیافت PET آلو دگی های زیر در صورتی که بازیافت PETبرای کاربردهای غذایی مد نظر باشد مطرح است1.ورود بطری با کاربرد غیر غذایی در جریان بازیافت2.ورود بطری با کاربرد غذایی که قبلا مصرف کننده از آن برای نگه داری مواد شیمیایی استفاده کرده است مثلا یک بطری آب معدنی برای نگه داری سم استفاده شده است.3.مواد شیمیایی که در حین شستشو استفاده می شوند4.تخریب حرارتی پلیمر و نیز واکنش با سایر آلودگی ها و ایجاد یک ترکیب جدید
برای بررسی انتقال مواد شیمیایی از بطری به درون ماده غذایی درون آن یک سری آزمایش انجام می شودو میزان مواد آزاد شده درون محتوای بطری اندازه گیری می شود که در جدول زیر یک نمونه گزارش تست نشان داده شده است.

منبع: سایت شرکت آریا بسپار