Полиэфир: синтетический полимер¶
Полиэфир — обобщённое название группы синтетических полимеров, макромолекулы которых содержат эфирные связи (–C–O–C–) в главной цепи. В быту и промышленности под полиэфиром чаще всего понимают полиэтилентерефталат (ПЭТФ) — термопластичный полимер, из которого получают волокна, плёнки и твёрдые изделия. Полиэфирные волокна (также «полиэстер») составляют значительную часть мирового производства синтетических тканей.
¶Свойства
Полиэфиры характеризуются:
- Прочностью — волокна выдерживают многократные деформации, не рвутся и не деформируются при носке.
- Стойкостью к истиранию и сохранением формы после стирки.
- Малой гигроскопичностью — материал почти не впитывает влагу (около 0,4–0,8 % от массы), быстро сохнет.
- Устойчивостью к химическим реагентам: кислотам, щелочям, органическим растворителям.
- Термостойкостью: рабочий диапазон температур от −60 до +200 °C (для ПЭТФ).
- Электроизоляционными свойствами.
К недостаткам относят низкую паропроницаемость, накопление статического электричества, склонность к «скатыванию» ворса и выделению формальдегида при перегреве.
¶Получение
Промышленный синтез полиэтилентерефталата основан на реакции этерефикации терефталевой кислоты (или её диметилового эфира) с этиленгликолем. Процесс проходит в две стадии: сначала образуется бис(2-гидроксиэтил)терефталат, затем при повышенной температуре (270–290 °C) и вакууме происходит поликонденсация с выделением воды или метанола.
Волокно получают двумя способами:
- Мокрое (влажное) прядение — расплав полиэфира продавливают через фильеры в водяную ванну, где волокно затвердевает.
- Сухое прядение — расплав вытягивают в воздушной камере, затем охлаждают и накручивают.
После прядения волокно подвергают вытяжке (ориентации) в 3–5 раз, что повышает прочность и снижает растяжимость.
¶Классификация
| Тип | Пример | Особенности |
|---|---|---|
| Термопластичные | ПЭТФ, поликарбонат | Переплавляются при нагреве |
| Термореактивные | Полиэфирные смолы (ненасыщенные) | Невозвратно отверждаются |
| Природные | Шёлк, целлюлоза | Содержат эфирные связи |
В текстильной промышленности под «полиэфиром» подразумевают преимущественно ПЭТФ-волокно.
¶Применение
Полиэфирные материалы используются в широком спектре отраслей:
- Текстиль: производство тканей для одежды (спортивная, верхняя, рабочая), домашнего текстиля, наполнителей пуховиков и подушек (холлофайбер, синтепон).
- Упаковка: бутылки для воды и напитков, плёнка, термоусадочная упаковка.
- Строительство: армирующие материалы, кровельные мембраны, утеплители.
- Автопром: детали кузова, салонные элементы, композитные материалы.
- Медицина: хирургические нити, имплантаты, кровезаменители.
- Электротехника: изоляция кабелей и проводов.
¶Экология
Полиэфир не разлагается в природных условиях в течение сотен лет. Сжигание ПЭТФ сопровождается выделением углекислого газа и токсичных соединений. В России и мире действуют программы сбора и переработки ПЭТ-бутылок: из вторичного сырья получают волокно для утеплителей, упаковочную ленту, новые бутылки (rPET). Существуют также биоразлагаемые полиэфиры (полимолочная кислота), однако их доля в производстве невелика.
¶Интересные факты
- Волокно было создано в 1941 году британским химиком Джоном Уинфилдом и запатентовано в 1945 году.
- ПЭТФ-бутылка перерабатывается в среднем за 4–5 циклов до потери свойств.
- В России крупнейшие производители ПЭТФ-волокна — «Каменскволокно», «Термофил» и «Термопласт».
Источники: «Большая химическая энциклопедия»; ГОСТ 10779-82 «Полиэфирные волокна»; учебник «Химия высокомолекулярных соединений» (под ред. С. М. Каванского).