Полиэф: синтетическое волокно и полимер¶

Полиэф — это обобщённое торговое название группы синтетических полиэфирных волокон и полимеров, производимых на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ). В текстильной промышленности термин «полиэф» часто используется как синоним полиэфирного волокна (полиэстера), а в технической сфере — для обозначения термопластичных полимеров, применяемых в производстве пластиковой тары, плёнок и инженерных пластмасс. Основными характеристиками полиэфа являются высокая прочность, устойчивость к износу, химическая стойкость и способность сохранять форму при нагреве.

¶История

Разработка полиэфирных волокон началась в 1930-х годах в Великобритании. В 1941 году британские химики Джон Уинфилд и Джеймс Диксон синтезировали полиэтилентерефталат, который стал основой для будущего полиэстера. Промышленное производство полиэфирных волокон было запущено в 1950-х годах компаниями DuPont (США) и ICI (Великобритания). В СССР первые опыты по получению полиэфирных волокон начались в 1950-х годах на базе Научно-исследовательского института синтетического волокна (НИИСВ) в Мытищах. В 1960-х годах было освоено промышленное производство под торговой маркой «полиэф» на предприятиях Министерства химической промышленности СССР. Название «полиэф» происходит от сокращения «полиэфир» и использовалось для обозначения отечественных полиэфирных материалов.

¶Химическая природа и получение

¶Сырьё и синтез

Полиэф представляет собой полиэтилентерефталат — линейный полимер, получаемый реакцией поликонденсации терефталевой кислоты (или её диметилового эфира) с этиленгликолем. Процесс проходит в две стадии: сначала образуется дигликольтерефталат, затем при нагреве в вакууме в присутствии катализатора (например, оксида сурьмы) происходит поликонденсация с выделением этиленгликоля. Полученный расплав полимера формуют в гранулы или направляют непосредственно на формование волокна.

¶Формование волокна

Для получения волокна расплав ПЭТФ продавливают через фильеры (металлические пластины с мельчайшими отверстиями). Струи расплава застывают в воздухе или воде, образуя элементарные нити. После вытяжки (ориентационной вытяжки) нити приобретают высокую прочность и эластичность. В зависимости от назначения волокна могут быть гладкими, профилированными (с изменённым поперечным сечением) или полыми.

¶Классификация и виды

Полиэф выпускается в нескольких формах, различающихся по назначению и свойствам:

¶По типу продукции

• Полиэфирное волокно (штапельное) — короткие отрезки нитей длиной 30–120 мм, используемые для смешивания с натуральными волокнами (хлопок, шерсть) в производстве пряжи.
• Полиэфирная нить (филаментная) — непрерывная нить, применяемая в ткачестве, трикотаже и для изготовления технических тканей.
• Полиэфирный гранулят — гранулы ПЭТФ для литья под давлением, экструзии и выдува (например, для производства ПЭТ-бутылок).
• Полиэфирная плёнка — прозрачная или матовая плёнка, используемая для упаковки, электроизоляции и в качестве основы для магнитных носителей.

¶По свойствам

• Обычный полиэф — стандартное волокно с умеренной прочностью и термостойкостью.
• Высокопрочный полиэф — волокно с повышенной разрывной нагрузкой (до 80 сН/текс), применяемое в техническом текстиле (ремни, канаты, шинный корд).
• Термостойкий полиэф — модифицированный полимер, выдерживающий длительный нагрев до 180–200 °C.
• Антистатический полиэф — волокно с добавлением углеродных или металлических включений для снижения электризации.
• Бикомпонентный полиэф — волокно, состоящее из двух полимеров (например, ПЭТФ и полиамида), обладающее эффектом самоскручивания или объёмности.

¶Свойства

¶Физико-механические

• Плотность — 1,38–1,40 г/см³.
• Прочность на разрыв — 30–80 сН/текс (в зависимости от типа).
• Удлинение при разрыве — 10–50 %.
• Модуль упругости — высокий, волокно малорастяжимо.
• Термостойкость — температура плавления 255–265 °C, температура стеклования 70–80 °C.
• Гигроскопичность — низкая (0,4–0,5 %), волокно практически не впитывает влагу.

¶Химические

• Стойкость к кислотам — хорошая (кроме концентрированной серной и азотной кислот).
• Стойкость к щелочам — ограниченная (разрушается при длительном воздействии горячих щелочей).
• Стойкость к органическим растворителям — высокая (не растворяется в бензине, ацетоне, спиртах).
• Светостойкость — умеренная (под длительным воздействием УФ-излучения может желтеть и терять прочность).

¶Эксплуатационные

• Формоустойчивость — высокая, изделия из полиэфа не мнутся и сохраняют складки после термофиксации.
• Износостойкость — хорошая, устойчивость к истиранию выше, чем у натуральных волокон.
• Электризуемость — высокая (склонность к накоплению статического электричества).
• Горючесть — полиэф плавится и горит с выделением копоти, самозатухает при удалении источника огня.

¶Применение

¶Текстильная промышленность

• Одежда — производство платьев, костюмов, спортивной и верхней одежды. Полиэф часто смешивают с хлопком, шерстью или вискозой для улучшения прочности и снижения сминаемости.
• Домашний текстиль — шторы, покрывала, ковры, обивка мебели.
• Технический текстиль — фильтровальные ткани, геотекстиль, ремни безопасности, паруса, тенты.

¶Упаковка

• ПЭТ-бутылки — гранулят полиэфа используется для выдува бутылок для напитков, масел, бытовой химии.
• Плёнки — упаковочные плёнки для пищевых и непищевых продуктов, термоусадочные плёнки.

¶Промышленность

• Автомобилестроение — детали салона, воздуховоды, корпуса фильтров.
• Электротехника — изоляция проводов, корпуса электронных приборов, конденсаторы.
• Строительство — теплоизоляционные материалы (полиэфирный войлок), армирующие сетки.

¶Медицина

• Хирургические нити — нерассасывающиеся шовные материалы (например, «Этибонд»).
• Эндопротезы — сосудистые протезы, сетки для герниопластики.

¶Экологические аспекты

Полиэф, как и другие полиэфирные материалы, не является биоразлагаемым. Время разложения в природных условиях составляет сотни лет. Однако ПЭТФ хорошо подходит для вторичной переработки: из использованных бутылок и текстиля получают регранулят, который используется для производства новых изделий (например, флисовой ткани, строительных материалов). В России действуют предприятия по переработке ПЭТ-отходов, однако уровень сбора и переработки остаётся низким. В 2020-х годах разрабатываются технологии химической деполимеризации ПЭТФ до мономеров, что позволяет получать полимер с исходными свойствами.

¶Производство в России

В СССР и России полиэф выпускался на нескольких крупных предприятиях:

• Курскхимволокно (г. Курск) — одно из старейших производств полиэфирного волокна, основанное в 1960-х годах. В 2000-х годах предприятие неоднократно останавливалось и возобновляло работу.
• Могилёвский завод «Химволокно» (Республика Беларусь) — крупный производитель полиэфирных нитей и волокна, продукция которого поставляется в Россию.
• ООО «Полиэф» (г. Благовещенск, Республика Башкортостан) — завод по производству полиэтилентерефталата (гранулята) мощностью 120 тыс. тонн в год, запущенный в 2015 году. Предприятие входит в структуру «СИБУР» и обеспечивает сырьём российских производителей ПЭТ-бутылок и плёнок.

По данным на 2023 год, российское производство полиэфирных волокон и нитей составляет около 50–60 тыс. тонн в год, что покрывает лишь часть внутреннего спроса. Значительная доля полиэфирного сырья импортируется из Китая, Турции и стран Юго-Восточной Азии.

¶Интересные факты

• Полиэфирные волокна составляют около 50 % мирового производства всех текстильных волокон, опережая хлопок.
• Из переработанных ПЭТ-бутылок (rPET) получают флисовую ткань, которая используется для производства спортивной одежды и пледов.
• В 1960-х годах в СССР полиэф использовался для изготовления искусственных кровеносных сосудов — первые успешные операции были проведены в 1970-х годах.