Поліестери – це клас полімерних матеріалів, які включаються до групи поліефірів. Вони відомі своєю високою міцністю, стійкістю до зношування, доброю хімічною стійкістю та великою міцністю на розтягування. Поліестери також добре зберігають свою форму, мають добру устійкість до ультрафіолетового випромінювання та забарвлюються легко.
Фізичні властивості
Фізичні властивості поліестерів включають наступне:
- Міцність на розтягування: Поліестери мають високу міцність на розтягування, що робить їх відмінними матеріалами для виробництва міцних і витривалих виробів.
- Модуль юнга: Поліестери мають високий модуль юнга, що означає, що вони здатні зберігати свою форму та жорсткість під навантаженням.
- Стійкість до зношування: Поліестери мають добру стійкість до зношування, що дозволяє їх використовувати у виробництві високопрочних та зносостійких матеріалів.
- Теплостійкість: Поліестери мають високу теплостійкість, що робить їх відмінними для застосування в умовах підвищених температур.
- Еластичність: Поліестери мають добру еластичність, що дозволяє їм відгукуватися на навантаження і повертатися до своєї початкової форми після зняття навантаження.
- Гігроскопічність: Поліестери мають низьку гігроскопічність, тобто поглинають дуже мало вологи.
- Прозорість: Деякі типи поліестерів, зокрема поліетилентерефталат (PET), є прозорими та добре пропускають світло.
Хімічні властивості
Хімічні властивості поліестерів визначаються їх хімічною структурою та взаємодією з іншими хімічними сполуками.
Основні хімічні властивості поліестерів включають наступне:
- Стійкість до кислот і лугів: Поліестери мають добру стійкість до слабких кислот і лугів, що робить їх досить стійкими до багатьох побутових речовин. Однак, довготривала експозиція до сильних кислот або лугів може спричинити руйнування поліестерів.
- Реакція з оксигеном: Поліестери, особливо ті, які містять ефірні зв’язки, можуть піддаватися окисненню під впливом кисню або інших оксидуючих речовин. Це може призводити до деградації матеріалу і зміни його властивостей.
- Чутливість до органічних розчинників: Деякі поліестери можуть бути чутливими до дії деяких органічних розчинників, таких як ацетон або хлороформ. При взаємодії з цими розчинниками, поліестери можуть змінювати свою структуру та властивості.
- Гідроліз: Довготривала експозиція до вологи і високих температур може призвести до гідролізу поліестерів, який виявляється розпадом полімерного ланцюжка під дією води.
- Термічна стійкість: Багато поліестерів мають добру термічну стійкість і не плавляться, але можуть розкладатися при високих температурах.
- Інертність до багатьох хімічних речовин: У багатьох випадках поліестери є хімічно інертними до багатьох хімічних речовин, що дозволяє їх використовувати у багатьох галузях, де потрібна стійкість до хімічних впливів.
Зазначимо, що хімічні властивості поліестерів можуть різнитися в залежності від їх складу та структури, тому вони можуть бути налаштовані під конкретні потреби і застосування.
Отримання
Поліестери отримуються за допомогою полімеризації ефірів гліколей з кислотами. Одним з найпоширеніших поліестерів є поліетилентерефталат (PET), який отримують наступним чином:
- Ефіри гліколей: Перший етап – отримання ефірів гліколей. Гліколі (наприклад, етан-1,2-діол) реагують з кислотами (наприклад, терефталовою кислотою) для утворення діолів, які містяться в структурі поліестеру.
- Полімеризація: Ефіри гліколей піддаються процесу полімеризації, під впливом якого молекули гліколей сполучаються у великі ланцюжки, утворюючи поліестер.
- Висушування: Отриманий полімер може бути у вигляді смоли або гранул. Його висушують, щоб видалити залишковий гліколь і інші домішки.
- Екструзія або лиття: Після висушування полімер може бути перетворений у пластини, плівки, волокна або інші форми за допомогою екструзії або лиття.
Отримання інших поліестерів може відрізнятися залежно від конкретного типу поліестеру та застосування. Загалом, процес отримання поліестерів може бути складним, але його результат – високоякісний, витривалий та універсальний матеріал – вартий зусиль.
Застосування
Поліестери мають широкий спектр застосувань у різних галузях завдяки своїм властивостям, таким як міцність, стійкість до хімічних речовин та теплостійкість.
Ось деякі з найпоширеніших застосувань поліестерів:
- Текстильна промисловість: Поліестерові волокна, такі як поліестеровий штапель або поліестеровий віскоз, використовуються для виробництва одягу, спортивного одягу, білизни, штор, подушок, ковдр і тканин різних текстур і стилів.
- Упаковка: Поліестерові плівки, зокрема поліетилентерефталат (PET), широко використовуються для упаковки їжі, напоїв, фармацевтичних продуктів, косметики, а також для виготовлення пластикових пляшок і контейнерів.
- Електроніка: Поліестерові фольги та плівки використовуються в електронних пристроях для ізоляції та захисту компонентів.
- Будівництво: У будівництві поліестери використовуються для виробництва композитних матеріалів, таких як склопластики, що застосовуються для виготовлення лодок, автомобільних деталей, спортивного обладнання та інших легких та міцних виробів.
- Автомобільна промисловість: Поліестери використовуються для виготовлення автомобільних деталей, панелей, оббивки сидінь, а також у склопластиках для легких і міцних автомобільних частин.
- Медична і фармацевтична промисловість: Поліестери використовуються для виготовлення медичних інструментів, одноразових медичних матеріалів, бандажів, одягу.
Переробка
Переробка поліестерів може бути розділена на дві основні категорії: механічна переробка та хімічна переробка.
- Механічна переробка: Механічна переробка включає процеси збору, сортування, миття, подрібнення та розплавлення відходів поліестерів. Цей процес дозволяє отримати гранули або пелети з вторинної сировини, які можуть бути використані для виробництва нових виробів.
- Хімічна переробка: Хімічна переробка включає процеси розкладання поліестерів на мономерні одиниці або на початкові компоненти (мономери) для подальшого використання в нових полімерних матеріалах. Один з таких процесів – це гідроліз, за якого поліестери розкладаються під дією води на діоли та кислоти. Ці мономери потім можуть бути використані для синтезу нового полімеру або для виробництва хімічних продуктів.
Обидва ці способи переробки допомагають зменшити негативний вплив поліестерів на довкілля, збільшити їх використання та знизити витрати на виробництво нових матеріалів. Переробка поліестерів також сприяє зменшенню накопичення відходів і покращенню екологічної стійкості виробництва.