PETG

PETG (полиэтилентерефталат гликоль, англ. Polyethylene terephthalate glycol) — это аморфный термопластичный полиэфир, получаемый путём модификации полиэтилентерефталата (ПЭТФ) добавлением гликоля. Относится к классу сложных полиэфиров, характеризуется высокой ударной вязкостью, прозрачностью и химической стойкостью. Широко применяется в 3D-печати, производстве упаковки, медицинских изделий и потребительских товаров.

Химическое строение и получение

PETG является сополимером, в котором часть этиленгликоля в молекулярной цепи ПЭТФ замещена на циклогександиметанол (CHDM) или другие гликоли. Это замещение нарушает регулярность кристаллической решётки, что делает материал аморфным (некристаллизующимся) и прозрачным. В отличие от ПЭТФ, PETG не требует ориентации для достижения прозрачности и не мутнеет при охлаждении.

Процесс синтеза включает две стадии: переэтерификацию диметилтерефталата с гликолями (этиленгликолем и CHDM) с последующей поликонденсацией в вакууме при температуре 270–290 °C. Катализаторами выступают соединения сурьмы, титана или олова. Полученный полимер гранулируют и сушат перед переработкой.

Физико-химические свойства

PETG обладает следующими ключевыми характеристиками:

• Плотность: 1,27 г/см³
• Температура стеклования (Tg): 80–85 °C
• Температура плавления: 220–260 °C (аморфная фаза не имеет чёткой точки плавления)
• Предел прочности при растяжении: 50–70 МПа
• Относительное удлинение при разрыве: 50–300 %
• Ударная вязкость по Изоду (с надрезом): 15–30 кДж/м²
• Светопропускание: >90 % (в прозрачной форме)

Материал устойчив к разбавленным кислотам, щелочам, спиртам, маслам и жирам. Нестоек к концентрированным серной и азотной кислотам, ацетону, дихлорметану и другим органическим растворителям. PETG не содержит бисфенола А (BPA-free), что делает его безопасным для контакта с пищевыми продуктами.

История

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) был впервые синтезирован в 1941 году британскими химиками Джоном Уинфилдом и Джеймсом Диксоном. Однако его кристалличность и хрупкость ограничивали применение в прозрачных изделиях. В 1970-х годах компания Eastman Chemical Company (США) разработала модификацию ПЭТФ с использованием циклогександиметанола, получившую торговое название PETG. В 1980-х годах материал начал использоваться в производстве бутылок для напитков, а в 1990-х — в медицинской и упаковочной промышленности. С 2010-х годов PETG стал одним из стандартных материалов для 3D-печати методом FDM (Fused Deposition Modeling).

Применение

3D-печать

PETG является одним из самых популярных филаментов для 3D-печати наряду с PLA и ABS. Его преимущества:

• Простота печати: не требует подогреваемой камеры, минимальная усадка, хорошая адгезия к платформе.
• Прочность: выше, чем у PLA, и сравнима с ABS, но без неприятного запаха и токсичных испарений.
• Прозрачность: позволяет получать полупрозрачные детали.
• Химическая стойкость: устойчив к маслам, спиртам и бытовым химикатам.

Рекомендуемые параметры печати: температура сопла 230–260 °C, температура стола 70–80 °C, скорость печати 40–60 мм/с.

Упаковка

PETG используется для производства:

• Прозрачных бутылок и флаконов для косметики, бытовой химии и пищевых продуктов.
• Блистерной упаковки для лекарств и мелких товаров.
• Термоусадочных этикеток и колпачков.

Материал легко поддаётся термоформованию, склеиванию и сварке.

Медицина

Благодаря биосовместимости, стерилизуемости (гамма-излучением, этиленоксидом) и прозрачности PETG применяется в:

• Контейнерах для хранения и транспортировки биологических образцов.
• Пробирках, шприцах, катетерах.
• Хирургических инструментах и имплантатах (временного использования).

Материал соответствует стандартам ISO 10993 (биологическая оценка медицинских изделий).

Прочие области

• Автомобилестроение: детали интерьера, защитные кожухи.
• Электроника: корпуса приборов, изоляционные плёнки.
• Строительство: светопрозрачные конструкции, рекламные вывески.
• Товары народного потребления: игрушки, канцелярские принадлежности, спортивный инвентарь.

Переработка и экология

PETG является термопластом, пригодным для вторичной переработки. Однако из-за наличия гликоля он не смешивается с обычным ПЭТФ в потоках рециклинга, что требует сортировки. В России PETG перерабатывается ограниченно, в основном на специализированных предприятиях. При сжигании выделяет углекислый газ и воду, но не образует токсичных соединений (при полном сгорании). Биоразложению в естественных условиях не подвергается.

Сравнение с другими материалами

Безопасность

PETG признан безопасным для контакта с пищевыми продуктами (соответствует требованиям FDA, ЕС и ТР ТС 005/2011 в России). Не выделяет бисфенол А, стирол или другие токсичные мономеры при нормальных условиях эксплуатации. При нагреве выше 260 °C возможно выделение небольшого количества ацетальдегида, что требует вентиляции при 3D-печати.

Источники

• ГОСТ Р 57303-2016 «Пластмассы. Полиэтилентерефталат. Технические условия»
• Технический бюллетень Eastman Chemical Company «PETG Copolyester»
• Справочник «Полимерные материалы» под ред. В.А. Кабанова, 2018
• Материалы конференции «Аддитивные технологии в промышленности» (2022)
• Данные производителей филаментов (Filamentarno, Bestfilament, REC)