Полиэтилентерефталат (ПЭТ)¶
Полиэтилентерефталат (сокращённо ПЭТ, PET по-английски) — это термопластичный полиэфир из группы полиэстеров, получаемый поликонденсацией этиленгликоля и терефталевой кислоты (или её диметилового эфира). Относится к классу самых распространённых синтетических полимеров: по объёму производства занимает третье место в мире после полиэтилена и полипропилена. Материал ценится за прозрачность, лёгкость, химическую инертность, высокую механическую прочность и полную пригодность к переработке — из него изготавливают бутылки, упаковку, текстильные волокна и технические детали.
¶Свойства
ПЭТ — прозрачный или слабо окрашенный полимер с плотностью около 1,38 г/см³ (в кристаллической форме) и 1,33 г/см³ (в аморфной). Основные характеристики:
- Температура стеклования — около 75–80 °C, температура плавления — 250–260 °C.
- Химическая стойкость — устойчив к органическим растворителям, щелочам, кислотам и спиртам; разрушается под действием концентрированных кислот и фенолов.
- Механические свойства — высокая прочность на разрыв (до 55–80 МПа), хорошая усталостная стойкость, низкая газопроницаемость (важно для газированных напитков).
- Диэлектрические свойства — высокое сопротивление электрическому току, что позволяет использовать ПЭТ в электроизоляции.
- Гигроскопичность — низкая, вода почти не впитывается.
Важная особенность — способность к ориентационному упрочнению: при вытяжке волокон или плёнки в определённых условиях молекулярные цепи выстраиваются вдоль направления растяжения, и прочность материала существенно возрастает (до 250 МПа и более у ориентированных волокон).
¶Синтез и производство
Промышленный способ получения ПЭТ — двухстадийная поликонденсация:
- Этерификация (или эстерификация) — этиленгликоль и терефталевая кислота (ТФК) взаимодействуют при 240–260 °C с образованием бис(2-гидроксиэтил)терефталата и воды.
- Поликонденсация — при повышенной температуре (270–290 °C) и вакууме мономерные олигомеры полимеризуются с выделением этиленгликоля, образуя высокомолекулярный полимер.
В России крупнейшими производителями ПЭТ-сырья являются «Казаньоргсинтез» (входит в «Сибур»), «Северсталь» (через «Каустик») и «Уралхимпром». Мировое производство ПЭТ-полимера оценивается в десятки миллионов тонн в год; основные потребители — Китай, Индия и страны Европы.
¶Виды и формы выпуска
| Форма | Применение |
|---|---|
| Гранулы (чипсы) | Сырьё для переработки |
| Плёнка | Упаковка, термоформованные контейнеры, магнитные ленты |
| Волокна (фибра) | Текстиль, нетканые материалы, фильтры |
| Фильеры (моноволокно) | Щётки, швейные нити, рыболовные снасти |
| Литейные марки | Детали, корпуса, технические узлы |
¶Применение
¶Упаковка и бутылки
Наиболее массовое применение — производство бутылок для воды, безалкогольных и слабоалкогольных напитков (обозначение PET или PETE с треугольником из стрелок и цифрой 1 внутри). ПЭТ-бутылки вытеснили стекло и алюминий во многих сегментах благодаря малому весу, прочности и возможности полного перерабатывания. Плёнка ПЭТ используется для упаковки продуктов, термоформованных контейнеров, а также в производстве упаковочной ленты.
¶Текстиль
ПЭТ-волокно (полиэстер) — один из самых распространённых текстильных материалов в мире. Из него изготавливают ткани для одежды, постельное бельё, фильтры, нетканые материалы (спанбонд), стропы и ремни. В России полиэстер производят «Каменскволокно», «Термофил» и другие предприятия.
¶Технические применения
ПЭТ применяют в электротехнике (изоляция проводов, конденсаторные плёнки), машиностроении (зубчатые колёса, втулки, подшипники скольжения), медицинских изделиях (упаковка, одноразовые расходники) и в производстве фотоплёнки.
¶Переработка
ПЭТ — один из наиболее перерабатываемых полимеров. Собираемые бутылки сортируются, промываются, измельчаются в хлопья (флейк), а затем переплавляются в гранулы вторичного ПЭТ (rPET). Из вторичного сырья снова изготавливают бутылки, волокна и упаковку. В России действуют программы сбора ПЭТ-тары, а переработкой занимаются предприятия в Московской, Свердловской, Тюменской областях и других регионах. Степень переработки ПЭТ в мире остаётся относительно невысокой (около 30 %), но постепенно растёт.
¶Безопасность
При нормальных условиях эксплуатации ПЭТ химически инертен и не выделяет вредных веществ в продукты. Вопрос безопасности бутылок из ПЭТ обсуждается в связи с возможным миграцией мономера (терефталевой кислоты) и сопутствующих примесей, однако в пределах норм, установленных санитарными стандартами (ГОСТ, ТР ТС, нормы FDA и EFSA), этот показатель не превышает допустимых значений. Многократное использование одноразовых ПЭТ-бутылок и нагревание их выше 60 °C не рекомендуется.
¶История
ПЭТ синтезирован в 1941 году британскими химиками Джоном Рексом Уинфилдом и Джеймсом Диксоном на фирме Calico Printers' Association. Первое промышленное производство запущено в США в 1946 году компанией DuPont под названием Dacron (волокно) и Mylar (плёнка). В СССР производство ПЭТ-волокна освоено в 1960-х годах, а массовое производство бутылочного ПЭТ началось в 1970-е годы.
Источники:
- «Химическая энциклопедия», т. 3
- ГОСТ Р 54934-2022 «Полиэтилентерефталат. Технические условия»
- Патенты и публикации по поликонденсации полиэфиров
- Статистика «PlasticsEurope» по производству полимеров