Главная

Полимеры

Оборудование

Технология

Ссылки

Почта/Гостевая

ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ - PET (валокс, ПЭТФ, ULTRADUR, CELANEX, RYNITE).

Получают полиэтилентерефталат поликонденсацией терефталевой кислоты (бесцветные кристаллы) или ее диметилового эфира с этиленгликолем (жидкость) по периодической или непрерывной схеме в две стадии По технико-экономическим показателям преимущество имеет непрерывный процесс получения полиэтилентерефталата из кислоты и этиленгликоля. Этерификацию кислоты этиленгликолем (молярное соотношение компонентов от 1:1,2 до 1:1,5) проводят при 240-270⁰С и давлении 0,1-0,2МПа. Полученную смесь бис-(2-гидроксиэтил)терефталата с его олигомерами подвергают поликонденсации в нескольких последовательно расположенных аппаратах, снабженных мешалками, при постепенном повышении температуры от 270 до 300⁰С и снижении разряжения от 6600 до 66 Па. После завершения процесса расплав полиэтилентерефталата выдавливается из аппарата, охлаждается и гранулируется или направляется на формование волокна. Матирующие агенты (TiO₂), красители, инертные наполнители (каолин, тальк), антипирены, термо- и светостабилизаторы и др. добавки вводят во время синтеза или в полученный расплав полиэтилентерефталата. При быстром охлаждении ПЭТФ аморфен и прозрачен, при медленном – кристалличен (до 50%).

Свойства полиэтилентерефталата: ММ = (20-50)*10³; показатель текучести расплава (230⁰С/2,16кг, г/10мин) 15; температура стеклования (температура размягчения) 95-100⁰С; температура плавления 255-265⁰С; температура разложения 350⁰С; диапазон технологических температур 270-280⁰С; термостойкость расплава 290⁰С;  морозостойкость до -50⁰С; влагопоглощение ПЭТ – 0,3%, ПЭТ(преформа) – 0,1-0,3%; допустимая остаточная влага ПЭТ – 0,02%, ПЭТ(преформа) – 0,005%; плотность 1,37 г/см³; усадка (при изготовлении изделий) 0,2-2,0%.

Химические свойства: Имеет высокую химическую стойкость к бензину, маслам, жирам, спиртам, эфиру, разбавленным кислотам и щелочам.  Полиэтилентерефталат не растворим в воде и многих органических растворителях, растворим лишь при 40-150⁰С в фенолах и их алкил- и хлорзамещенных, анилине бензиловом спирте, хлороформе, пиридине, дихлоруксусной и хлорсульфоновой кислотах и др.. Неустойчив к кетонам, сильным кислотам и щелочам.
Имеет повышенную устойчивость к действию водяного пара.

Физические свойства: 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.

Эксплуатационные свойства: Эксплуатационные свойства сохраняются в диапазоне температур от -60 до 170⁰С. Имеет повышенную устойчивость к действию водяного пара. Может покрываться автомобильным лаком. Дает отличную блестящую поверхность.

Полиэтилентерефталат перерабатывается литьем под давлением, экструзией, формованием. Из него изготавливают следующие изделия: крупногабаритные детали кузова автомобиля; рамка решетки радиатора; корпус привода стеклоочистителя; корпусные и каркасные детали; несущая плата утюга; рамка дверцы микроволновой печи; корпуса швейных машин; ручки электрических и газовых плит; детали двигателей, насосов, компрессоров; детали антифрикционного назначения; зубчатые колеса, ролики, цепи, кулачки, муфты, подшипники; цепи; детали вентилей; корпуса и рабочие колеса насосов; детали электротехнического назначения; разъемы; прозрачные изделия медицинского назначения; ПЭТ-преформы (специальные марки).

Производство ПЭТ-преформ.

Преформы – это заготовки для получения бутылок и банок из полимеров методом выдувного формования. Преформы производят методом литья под давлением. Температура переработки 280 - 300 ⁰С. При таких температурах возможна термодеструкция полиэтилентерефталата. Это значит, что ПЭТ теряет свои замечательные механические свойства. Бутылка, изготовленная из деструктированного ПЭТ, имеет желтоватый оттенок и повышенную хрупкость. Особенно это сказывается при транспортировке: при тряске у таких бутылок иногда отваливаются и лопаются донышки. Значительно увеличивается склонность изделий к деструктивному старению под действием кислорода и ультрафиолета - гарантийные сроки хранения сокращаются в десятки раз.

Кроме того, при термодеструкции возможно выделение весьма вредных веществ, которые мигрируют в жидкость, налитую в бутылку, а также отравляют рабочих и близко живущих жителей при производстве преформ. Допустимые концентрации вредных веществ, выделяющихся при производстве преформ, представлены в таблице.

Допустимые концентрации вредных веществ, выделяющихся при переработке полиэтилентерефталата:

Рис.1 Схема подготовки сырья при производстве ПЭТ-преформ.

1 - выходное сопло;
2 - адсорберы;
3 - переключатели;
4 - воздуходувка;
5 - основной нагреватель;
6 - нагреватель регенератора;
7 - выходная труба;
8 - микрофильтр;
9 - воздухоохладитель.

Катализатором термодеструкции является вода. Причем при деструкции ПЭТ снова выделяется вода. Доказано, что, для того, чтобы избежать термодеструкции, ПЭТ необходимо высушивать до содержания влаги, меньшего 0.003 - 0.004 мас.%. Такое низкое содержание влаги недостижимо при обычных приемах сушки полимеров, например в сушильных шкафах.

Устройство специального агрегата для сушки ПЭТ показано на рисунке. Сырье засасывается из мешка вакуумным загрузчиком (на рисунке не показан). Загрузчик имеет собственное дозирующее устройство, с помощью которого гранулы ПЭТ порционно подаются в бункер таким образом, чтобы он был всегда заполнен сырьем. Сырье перемещается в бункере сверху вниз так, чтобы во время пребывания каждой порции в бункере было не менее четырех часов. Снизу в бункер через выходное сопло подается подогретый нагревателем воздух. Отобрав влагу от сырья, воздух через фильтр и холодильник попадает в адсорбер-осушитель и затем снова в бункер. Адсорберов два. Когда один работает, другой регенерируется. В рабочем контуре датчики непрерывно измеряют степень сухости воздуха - точку росы. Превышение допустимого значения точки росы является сигналом того, что рабочий адсорбер пресыщен, заслонки автоматически переключаются, и роль адсорберов меняется.

Полиэтилентерефталат - кристаллизующийся полимер. Преформу при ее производстве следует охлаждать быстро, так, чтобы ПЭТ не успел закристаллизоваться и затвердел, т.е. перешел в стеклообразное состояние, сохранив аморфную, некристаллическую структуру, которую он имеет в расплавленном состоянии. С ростом температуры вязкость падает настолько, что полимер приобретает способность деформироваться за разумные промежутки времени. На этом и основан способ получения бутылок из преформ - достаточно разогреть преформу до температуры порядка ста градусов, чтобы за секунды из нее можно было выдуть бутылку.

Но в расплавленном состоянии величина вязкости ПЭТ очень низкая - подвижность очень велика и полимер может успеть частично перейти в термодинамически более выгодное - кристаллическое состояние. Визуально это видно по побелению отдельных участков преформы, особенно в области конца сферической части, у литника. Температура плавления кристаллов ПЭТ около 250⁰С и при температуре производства бутылок кристаллические участки преформ деформироваться - формоваться в бутылку не могут. Поэтому при производстве преформ необходимо холодильное оборудование, которое позволяет охлаждать пресс-формы с максимальной интенсивностью и получать минимальную величину кристалличности в изделии. Существуют международные стандарты, регламентирующие допустимую величину степени кристалличности в преформе. Диаметр пятна кристалличности в области литника не должен быть больше 6 мм.

Общая степень растяжения преформы при производстве бутылок порядка десяти (произведение степени растяжения вдоль и поперек оси). Это означает, что любой дефект, который имеет преформа (пятно, царапина, облой в местах стыковки формообразующих частей и т.п.), переходят на бутылку в десятикратном масштабе. Поэтому международные стандарты строго регламентируют требования к качеству поверхности и микродефектам преформ. Не должно быть видимых глазу включений, непроплавов, царапин. Образующийся при литье облой обламывается при укладке преформ и под действием электростатических сил прилипает к поверхности преформы, а затем, подплавляясь при выдуве бутылки, уродует поверхность изделия. Поэтому величина облоя должна быть минимальной. Для того чтобы эти требования выполнить, необходимо изготавливать пресс-формы с высокими размерной точностью и качеством поверхностей.

Основные параметры литья под давлением:

Температура переработки:

Температура, 0С
Съема изделия								Сушки
	TП	TС	Т1	Т2	Т3	Т4	TЗАГ
110	15-50	240-280	240-280	240-280	240-260	230-250	100-120	120-150

Т_П - температура прессформы;

Превышение температуры более 290°С приводит к разложению полимера.