پلی اتیلن ترفتالات (POLYETHYLENE TEREPHTHALATE – PET)چیست ؟
پلی اتیلن ترفتالات (PET) یک پلیمر ترموپلاستیک از خانواده پلی استرها ست که به روش پلیمریزاسیون مرحله ای از واکنش بین اسید ترفتالیک خالص (PTA) و مونو اتیلن گلیکول (MEG) تولید می گردد. دمای انتقال شیشه این پلیمر حدود Cº 80 می باشد. تنوع زیادی در ویژگی های این پلیمر، بسته به کاربرد و نحوه جهت یافتگی زنجیرهای پلیمری مشاهده می شود. این پلیمر در دمای حدودCº255 ذوب می شود و در صورتیکه سریع سرد شود تقریبا به صورت کاملا آمورف در آمده و چگالی آن در حدودgr/cm31.33 خواهد بود. بدلیل حرکت های آهسته ملکولی، بلورینگی در حدود دمایCº80 آغاز می شود و در دمای Cº 130 چگالی آن به مقدارgr/cm3 1.37 افزایش می یابد. همچنین با جهت یافتگی مناسب و اعمال گرما چگالی تا gr/cm3 1.40 افزایش می‌یابد .
پلیمر پلی اتیلن ترفتالات
پلی اتیلن ترفتالات پلیمری است که در اغلب کشور ها برای تولید الیاف پلی استر 70% رزین بطری 22% فیلم 6% و رزین های پلی استر مهندسی 2% بکار رفته، ولی در ایران این پلیمر بیشتر برای ساخت انواع بطری های آشامیدنی استفاده می شود. با توجه به مقاومت بالای این بطری ها در برابر شکستگی ، دما و نفوذ گازها ، دارا بودن وزن کم و ارزان بودن قیمت نسبت به سایر مواد بسته بندی همچون شیشه و فلز ، تولید بطری های پلاستیکی از این رزین کاربرد گسترده ای پیدا کرده است.
که بالتبع موجب ورود بطری های PET مصرفی به جریان زباله های شهری می گردد. بالا بودن حجم این بطری ها نسبت به وزن، که فضای زیادی را در هنگام حمل و نقل و دفن به خود اختصاص می دهند و تجزیه بسیار طولانی آن در طبیعت (حدود 300 سال) ، باعث گردیده تا مسئله بازیافت این بطری ها، بخصوص در سال های اخیر توجه همگان را به خود جلب نماید. بر طبق برخی گزارشات، تقاضای جهانی برای پت حجم تولید سالیانه‌ای بالغ بر 56 میلیون تن را در پی داشته است. در ایران شرکت پتروشیمی شهید تندگویان تولید کننده انواع گریدهای پلی اتیلن ترفتالات می باشد.
تولید پلی اتیلن ترفتالات (پت PET )
پلی استرها توسط واكنش دو عاملی اسیدها و الكل ها در حضور یك كاتالیست فلزی تولید می شوند. مرحله پلیمریزاسیون كلیدی به عنوان یك واكنش تغلیظ، كه مولكولها واكنش داده و آب آزاد می شود ، شناخته شده است كه این توسط واكنش دوم پلیمریزاسیون كه در فاز جامد رخ می دهد دنبال می شود. واسطه های كاربردی در تولید پت ، ترفتالیك اسید خالص و اتیلن گلیكول می باشند كه از مشتقات نفت خام هستند. در زمان حرارت دادن مواد با یكدیگر، اولین محصولی كه تولید می شود منومر است ( پایه هیدروكسی اتیل ترفتالات ) كه با پلیمرهای با وزن مولكولی پایین مخلوط شده ( الیگومر) سپس مخلوط واكنش داده و اتیلن گلایكول مازاد به صورت تقطیری خارج و PET تشكیل می شود .
پت در این مرحله به صورت یك مایع ویسكوز مذاب است كه با فشار خارج شده و توسط آب خنك شده و به فرم مواد بی شكل شیشه ای در می آید. گاهی پت بر مبنای دی متیل استر از فتالیك اسید نیز تولید می شود. پت با وزن مولكولی بالا توسط مرحله دوم پلیمریزاسیون به صورت جامد در دمای پایین تولید می شود. این روش باعث از بین رفتن تمام ناخالصی های فرار نظیر استالدهید ، گلیكول آزاد و آب می شود. در تهیه PET رسیدن به وزن مولكولی بالا برای ایجاد خصوصیات میكانیكی، سختی و مقاومت خزشی ضروری است تا انعطاف كافی در برابر شكستن داشته باشد.
خالص سازی پلیمر پلی اتیلن ترفتالات
خالص سازی پلیمر تشكیل شده خیلی مشكل می باشد به همین دلیل مواد اولیه رمز دستیابی به كیفیت بالای پلیمر برای بسته بندی مواد غذایی است. اتیلن گلایكول به راحتی توسط تقطیر خلاء و اسید توسط تكرار بلورینگی از حلال خالص سازی می شود. چنین موادی با خلوص و وزن مولكولی بالا برای بسته بندی كاربردی مواد غذایی لازم اند. كاتالیزورها در غلظت های خیلی كم به منظور توسعه واكنشها و تضمین كاربری اقتصادی استفاده می شوند. عمومی ترین كاتالیزور تری اكسید آنتیمونی است اما نمك های از تیتانیوم ، ژرمنیوم ، كبالت ، منگنز ، منیزیم و روی هم گاهی استفاده می شود که مقدار ناچیزی از آن در درون قالب پلیمر یا در خود زنجیره پلیمر باقی می ماند.
طبقه بندی
پت به عنوان یك پلیمر semi – crystalline طبقه بندی شده و زمانی كه حرارت داده می شود در دمای بالاتر از 72C از حالت سخت شیشه ای به فرم الاستیكی تغیر پیدا می كند. زمانی كه زنجیره های مولكولی پلیمر كشیده شده و در یك راستا قرار می گیرند به فرم رشته ها و یا در دو جهت به شكل فیلم ها و ورقه ها در می آیند.
اگر مواد مذاب سریعا سرد شوند در حالیكه همچنان در حالت كشش نگه داشته شوند زنجیره ها به صورت جهت دار منجمد شده و سالم باقی می مانند. قرار گرفتن در حالت كشش باعث بروز خصوصیت استحكام می شود. ( خصوصیاتی كه در بطری های PET مشاهده می شود.)
اگر پت در فرم كشیده شده در دمای 72C نگه داشته شود و به آهستگی بلورینه شود مواد رو به مات شدن میل می كنند، در نتیجه سختی بیشتر و انعطاف كمتر حاصل می شود. (بعدها آن به عنوان crystalline PET شناخته شد) این فرم قادر است دماهای بالاتر را تحمل كند و می تواند در تولید سینی و ظروف با تحمل درجه حرارت ملایم گاز استفاده شود. این تكنیك heat setting می باشد كه اغلب خصوصیت مقاومت شستشو و چروك منسوجات پلی استر را بهبود می بخشند. اصلاح ما بین هر یك از این فرم ها یك محدوده وسیع از محصولات متفاوت را تولید می كند كه تمام گونه ها از همان فرمول شیمیایی اصلی پت می باشند.
