Полиэфир — синтетический полимер¶

Полиэфир — обобщённое название группы синтетических полимеров, макромолекулы которых содержат в основной цепи эфирные связи (–C–O–C–) наряду с эфирными кислотными группами (–CO–O–). К полиэфирам относятся как термопласты (полиэтилентерефталат, поликарбонат), так и термореактивные смолы (ненасыщенные полиэфиры, эпоксидные смолы). Общая характеристика — высокая механическая прочность, химическая стойкость и способность образовывать устойчивые волокна и плёнки.

¶История

Первые полиэфиры получены в конце XIX века. В 1869 году Джон Уэсли Хайатт запатентовал целлулоид — материал на основе нитроцеллюлозы и камфары, формально относящийся к полиэфирам. В 1907 году Лео Бекеланд создал бакелит — первый полностью синтетический термореактивный полимер, полученный конденсацией фенола и формальдегида с образованием полиэфирной сетки.

Ключевой прорыв произошёл в 1941 году, когда британские химики Джон Уинфилд и Джеймс Диксон получили полиэтилентерефталат (ПЭТ) — термопластический полиэфир, позднее ставший основой полиэфирных волокон. В СССР промышленное производство полиэфирных волокон (лавсан) было развёрнуто в 1950-х годах на Кемеровском и Московском комбинатах.

¶Строение и свойства

Эфирная связь в цепи полиэфира образуется при конденсации спиртов и кислот или их сложных эфиров. Типичный представитель — полиэтилентерефталат, синтезируемый из этиленгликоля и терефталевой кислоты:

n HO–CH₂–CH₂–OH + n HOOC–C₆H₄–COOH → [–O–CH₂–CH₂–O–CO–C₆H₄–CO–]ₙ + 2n H₂O

Ключевые свойства полиэфиров:

• Термостойкость. Температура стеклования ПЭТ составляет 67–81 °C, разложение начинается выше 300 °C.
• Механическая прочность. ПЭТ имеет предел прочности при растяжении 55–80 МПа.
• Химическая стойкость. Полиэфиры устойчивы к органическим растворителям, слабым кислотам и щелочам.
• Диэлектрические свойства. Низкая электропроводность позволяет использовать полимер в электроизоляции.
• Гидрофобность. Волокна ПЭТ практически не впитывают влагу (гигроскопичность менее 1 %).

¶Классификация

¶По типу полимеризации

¶По назначению

• Волокна. Лавсан (СССР/Россия), дакрон (США), терилен (Великобритания) — все марки ПЭТ-волокон.
• Плёнки. Упаковочная плёнка ПЭТ, термоусадочная плёнка.
• Пластмассы. Бутылочное стекло ПЭТ, инженерные пластики (поликарбонат, полибутилентерефталат).
• Смолы. Ненасыщенные полиэфиры для стеклопластиков, эпоксидные смолы для адгезивов и покрытий.

¶Производство

Основной промышленный метод — поликонденсация диолов и дикарбоновых кислот или их сложных эфиров. В России крупнейшие производители ПЭТ-сырья — «Казаньоргсинтез» (входит в «Сибур») и «Полимерпласт» (Нижний Новгород). Мировое производство ПЭТ превышает 30 млн тонн в год, из них около 30 % приходится на волокно, 25 % — на упаковку и плёнку.

Для получения волокон расплав ПЭТ выдавливается через фильеры (металлические пластины с отверстиями диаметром 0,2–0,5 мм), охлаждается и вытягивается в соотношении 3–6:1, что повышает ориентацию макромолекул и прочность нити.

¶Применение

Полиэфирные волокна применяются в текстильной промышленности (смесовые ткани с хлопком и шерстью), производстве нетканых материалов, швейных нитей, каркасов для корсетов и бандажей. Полиэфирные смолы используются в судостроении, авиации и строительстве как матрица для композитов. ПЭТ-плёнка и бутылки занимают ведущую позицию в упаковке напитков.

В России полиэфирные волокна производятся на предприятиях «Камтек» (Кемерово), «Термофил» и «Полимир» (Новомосковск). Основной потребитель лавсана — отрасль нетканых материалов и автопром (войлок, фильтры, наполнители салона).

¶Экология

ПЭТ относится к трудноразлагаемым полимерам; в природных условиях полное разложение занимает сотни лет. В России действует система сбора и переработки ПЭТ-бутылок; крупнейшие переработчики — «Р-ПЭТ» (Москва) и «Экотехпром» (Санкт-Петербург). Вторичный ПЭТ (rPET) используется для производства новых бутылок, волокна для утеплителей и нетканых материалов. Регуляторные меры включают расширенную ответственность производителя (РОП) и обязательные квоты на переработку.

¶Интересные факты

• Полиэфирные нити впервые использованы в парашютных стропах во время Второй мировой войны.
• Термин «лавсан» происходит от сокращения «ленинградский синтетический аминокислотный» — название закрепилось в СССР в 1950-х годах.
• ПЭТ-бутылка полностью разлагается в природе за 450–1000 лет.

Источники:

• «Полиэфиры» / под ред. Н. М. Кожемякина. — М.: Химия.
• Кудрявцев В. Б. «Синтетические волокна». — М.: Легкая и пищевая промышленность.
• Фрунзе А. А., Папков С. П. «Полиэфирные волокна». — М.: Химия.
• ГОСТ 22727-88. «Волокна полиэфирные. Технические условия».
• Сборник «Пластмассы» (журнал), статьи по технологии ПЭТ.