Ученые доказали, что прочные долговечные крыши, трубы, дорожные покрытия, наконец, дешевые и эффективные электроизоляторы можно сделать практически из мусора — старых пластиковых бутылок, одноразовых стаканчиков, битого кирпича и золы. Полное название проекта, информация о котором размещена на сайте Международного научно-технического центра, звучит так: «Очистка окружающей среды от отходов вторичного полиэтилентерефталата на основе развития ресурсосберегающего производства высококачественных изделий». Фактически это означает возможность утилизировать пластиковые материалы, превращая мусор в ценнейшее сырье для промышленности, в основном — строительной.
Почему ПЭТ?
Дело в том, что полиэтилентерефталат, так называемый ПЭТ, в природе не гниет, не корродирует и практически не окисляется. При сжигании он сгорает с образованием весьма токсичных веществ. Использовать его по второму разу либо трудно, либо дорого — после прямой переработки ПЭТ теряет прочность, а сохранить ее помогают только очень дорогие компоненты.
Почему мы не делаем дороги из пластика?
Что же делать с горами пустых бутылок, банок, одноразовой посуды и прочих ПЭТ-отходов? Технология, которую не только разработали, но и опробовали на опытном производстве российские ученые, позволяет малыми средствами, что называется, убить двух зайцев: утилизировать ПЭТ и получить новые уникальные композиционные материалы.
Наиболее существенная особенностью нашего подхода — это возможность использовать не первичный, а вторичный ПЭТ, — объясняет руководитель проекта доктор технических наук профессор Олег Смирнов. Кроме того, наш подход принципиально экономичнее. В Европе, например, используют технологию, позволяющую переработать изделия из ПЭТ в другие изделия из ПЭТ. Это очень дорого — вторичный ПЭТ приходится дробить, отмывать, обезжиривать и т.д. В предлагаемом нами процессе ПЭТ, взятый с полигона, нужно только измельчить — и сразу после этого его можно пускать в производство».
Технология
Технология, которую разрабатывает О.М.Смирнов и его коллеги, в реализации довольна проста. Суть ее в следующем. Сначала вторичный ПЭТ и материалы-наполнители надо измельчить. Именно свойства наполнителя во многом определяют свойства будущего композиционного материала. Если взять, например, битый кирпич — получится отличная черепица для крыш приятного терракотового цвета.
Если опилки — получится материал, похожий на древесностружечные плиты, но совершенно, в отличие от них, безопасный для здоровья. Если же в качестве наполнителя использовать золу ТЭЦ- ее накапливаются буквально горы, а утилизировать как следует пока не научились — получатся изолирующие материалы, по свойствам не уступающие традиционным, только более дешевые. Можно использовать и песок, и битое стекло, и мраморную крошку — ассортимент мусора, становящегося в этом случае ценным сырьем, неисчерпаем.
Как Швеция превращает свои отходы в золото
Затем исходные компоненты, то есть ПЭТ с наполнителями и минеральными красителями, если они нужны, тщательно перемешивают и аккуратно нагревают до определенной температуры — так, чтобы ПЭТ размягчился, но не расплавился. И, наконец, штампуют из этой массы готовые детали — под давлением и точно выдерживая температурный режим, в том числе и на этапе охлаждения. В результате получаются полезные и недорогие материалы — прочные и твердые (как мягкая сталь или медь), износостойкие, с низкой тепло- и электропроводностью и гигроскопичностью.
Разумеется, сделать ученым предстоит еще очень много. Очевидно, что свойства подобных материалов зависят от многих параметров — как от состава исходной смеси, так и от температуры и давления прессования. Эти зависимости авторам еще только предстоит изучить. А полученные знания позволят исследователям не только оптимизировать уже разработанную технологию, но и создавать материалы с заранее заданными свойствами.
Источник: ekoprozess.ru
Свойства и применение полиэтилентерефталата
«Полиэтилентерефталат», мало кто из нас слышал данное название. Оно не особо распространено среди обывателей и мало кто знает, что это за соединение. Хотя, с данным материалом сталкивались все, из него изготавливают пластиковые бутылки, контейнеры, емкости и т.п. Познакомимся подробнее с соединением, его свойствами, применением.
Описание полиэтилентерефталата
Полиэтилентерефталат – пластик, термопластик, самый распространенный представитель из класса полиэфиров, имеющий разные названия: ПЭТ, ПЭТФ, ПЭТГ, майлар, лавсан.
Формула полиэтилентерефталата: (C10H8O4)n
Пространственная молекула полиэтилентерефталата
Международный знак, обозначающий вторичную переработку. Это знак, мы часто видим на пластиковых бутылках.
Данный материал, имеет широкое коммерческое использование, в виде волокон, пленок, пластиковых изделий.
Характеристики полиэтилентерефталата
Физические характеристики: твердое, прозрачное, бесцветное вещество в аморфном состоянии, в кристаллической форме – непрозрачное, белое.
Важной характеристикой является вязкость соединения. Она определяется протяженностью молекулы.
Еще важные черты: прочность, износостойкость, высокие диэлектрические показатели, термостойкость.
Химические характеристики: не растворяется в воде, органических растворителях, подвергается воздействию кетонов, оснований и сильных кислот.
Перечисленные свойства, дополненные низкой ценой, позволяют использовать пластик в разных областях. Но, говоря о свойствах соединения, нельзя не отметить и о его негативных характеристиках.
Первым минусом, является пропускание ультрафиолета внутрь тары, с последующим выделением в ней углекислого газа. Эта проблема не позволяет долго хранить продукты питания в таре из полиэтилентерефталата, они начинают портиться и могут нанести вред человеку. В некоторых странах посуда, емкости из полиэтилентерефталата считаются одноразовыми и не допустимо их повторное применение без переработки.
Вторым минусом, является тот факт, что полимер не разлагается в природе, представляя сильнейшую угрозу для окружающей природы.
Производство полиэтилентерефталата
История получения полиэтилентерефталата делится на два этапа до 1965 года и после него.
Вначале получали переэтерификацией этиленгликолем диметилтерефталата. В результате данной реакции образовывался дигликольтерефталат, который подвергался поликонденсации. Минусом данной технологии была ее многостадийность, кроме того диметилтерефталат необходимо очищать дистилляцией или кристаллизацией.
В 1965 году полиэтилентерефталат стали получать из другого сырья: этиленгликоля и терефталиевой кислоты. Синтез стал проходить в одну стадию по непрерывной схеме.
Применение полиэтилентерефталата
В мире использование полиэтилентерефталата несколько иное, чем в нашей стране. В России из него производят главным образом пластиковые бутылки, емкости, мало используют для изготовления волокон и пленок. В других странах же наоборот. Полиэтилентерефталат идет главным образом на получение нитей и волокон.
Применятся соединение в химической и медицинской сфере, в машиностроении, транспортной области, в конвейерных технологиях, в приборостроении.
Для расширения области применения, приданию новых свойств, полимерное соединение модифицируется различными добавками, такими как фторопласт, стекловолокно и т.п.
Волокна из полиэтилентерефталата идут на изготовление одежды, техники.
Из него изготавливают емкости для воды, соков, безалкологольных и алкогольных напитков, продуктов и т.п.
Он является основой для магнитных лент аудио-, видеокассет, гибких компьютерных дисков, до недавнего времени широко используемых.
Используется для изготовления вкладышей для подшипников.
Это самые популярные области использования.
Вторичная переработка полиэтилентерефталата
Самое главное свойство, которым обладает полиэтилентерефталат – это способность быть переработанным. Наш мир уже тесно связан с пластиковыми бутылками, если их не перерабатывать, а просто закапывать, утилизировать на спец предприятиях, можно нанести сильный вред окружающей среде.
Переработка полиэтилентерефталата может быть осуществлена двумя способами:
- Механическим.
- Физико-химическим.
Механическая переработка
Данным способом утилизируются ленты, отходы литьевых производств, частично вытянутые волокна.
По технологии полимер измельчается, образуется крошка, гранулы, которые можно использовать для литья. Причем при измельчении свойства полимера сохраняются.
Физико-химическая переработка
Данный способ переработки многообразен и включает различные способы.
Можно проводить деструкцию полимера, с целью получения мономеров и их дальнейшего использования.
Можно провести плавление, с получением гранулят, применяемых для экструзии или литья под давлением.
А возможно переосаждение из растворов. Таким образом, получают композитные материалы, порошки для нанесения покрытий.
Переработанный материал можно химически модифицироват, для получения соединения, обладающего новыми свойствами.
В тех случаях, когда переработка невозможна, полиэтилентерефталат утилизируется управляемым сжиганием.
Несомненно, применение пластиковых емкостей более удобно, чем стеклянных или бумажных, они не бьются и возможно провести повторную переработку. Но не стоит забывать об минусе, описанном в данной статье, о том, что нельзя в емкости из полиэтилентерефталата держать продукты на свету, это приведет к их порче и нанесению вреда организму человека.
Переработка пластика – актуальная на сегодняшний день тематика, которая развивается, находятся все более новые способы переработки, но все это будет делаться зря, если обыватель продолжит скидывать полимерные емкости, бутылки из полиэтилентерефталата в общую мусорку, не разделяя. Если мы сделали выбор в пользу удобных пластиковых бутылок, держим продукты, хранимые в них в тени, заботясь о себе, то нельзя и об экологии забывать – пластиковую тару необходимо складировать в отдельные контейнеры для мусора для последующей переработки.
Источник: epolymer.ru
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ, ПЭТ)
Полиэтилентерефталат – продукт поликонденсации этиленгликоля с терефталевой кислотой или ее диметиловым эфиром; представляет собой твердое бесцветное прозрачное вещество в аморфном состоянии и белое непрозрачное – в кристаллическом состоянии. Является термопластиком, считается наиболее распространенным представителем класса полиэфиров. Имеет молекулярную формулу (С10Н8О4)n.
Структурная формула выглядит следующим образом:
Также полиэтилентерефталат имеет следующую маркировку:
Согласно CAS RN ПЭТФ имеет следующие физические свойства:
Температура плавления, °C
Температура кипения, °C
Температура размягчения, °C
Температура стеклования, °C
Температура разложения, °C
Фениленовая группа -С6Н4- в основной цепи придает жесткость скелету молекулы полиэтилентерефталата, увеличивает температуру стеклования и температуру плавления полимера. Регулярность строения полимерной цепи повышает способность к кристаллизации полиэтилентерефталата, которой можно управлять, поскольку степень кристалличности полиэтилентерефталата зависит от способа его получения.
Структура полиэтилентерефталата обусловливает его особенности: прочность относительно механического воздействия (в том числе ударопрочность), устойчивость к агрессивной химической среде, великолепная эластичность, как в холодном, так и в нагретом состоянии.
Вдобавок ко всему, листы ПЭТ по светопропусканию (90%) аналогичны прозрачному оргстеклу (акрилу) и поликарбонату, но при этом обладают большей ударопрочностью (примерно в 10 раз). Также ПЭТ-листы не нуждаются в предварительной сушке, у полиэтилентерефталата меньшая теплоёмкость, благодаря чему затрачивается меньше времени на прогрев материала до необходимого температурного режима.
Что касается химических свойств, то отмечается устойчивость полиэфира к бензину, маслам, жирам, спиртам, эфирам, разбавленным кислотам и щелочам. Также ПЭТФ нерастворим в воде и многих органических растворителях за исключением бензилового спирта, анилина, хлороформа, хлорсульфоновой кислоты и др.
Не обладает химической стойкостью полиэфир и к воздействию ацетона, хлороформа, тетрагидрофурана, концентрированной уксусной кислоты, 40%-ой плавиковой кислоты и др.
Интересно отметить физиологическую инертность полиэтилентерефталата, позволяющую напрямую контактировать рассматриваемому материалу с пищевыми продуктами, оказывать сопротивление окрашиванию и сохранять устойчивость к воздействию различных моющих средств.
В промышленности полиэтилентерефталат получают из этиленгликоля и диметилтерефталата. Процесс разделяют на несколько стадий:
переэтерификации диметилтерефталата этиленгликолем
охлаждение и измельчение полимера
2 – аппарат для растворения катализатора
3 – насадочная колонна
4,8 – холодильники кожухотрубные
5 – приемник метанола
6 – фильтр сетчатый
9 – вакуум-приемник этиленгликоля
10 – охлаждающий барабан
11 – направляющие валки
12 – тянущие валки
13 – рубильный станок
В реактор 1, нагретый до 140 °С, загружают диметилтерефталат. Отдельно в аппарате 2 готовится раствор катализатора в этиленгликоле: этиленгликоль нагревают до 125 °С и при перемешивании вводят в него катализатор (в данном случае — ацетат цинка). Раствор катализатора в этиленгликоле подается в реактор 1.
Нормы загрузки компонентов (масс, ч.) приведены ниже:
Ацетат цинка- 0,01
Переэтерификацию проводят в токе азота или диоксида углерода при температуре 200— 230 °С в течение 4—6 ч. Автоклав снабжен насадочной колонной 3 для разделения паров гликоля и метанола. Пары метанола охлаждаются в холодильнике 4 и собираются в приемниках 5, а возгоняющийся диметилтерефталат смывается гликолем с колец Рашига и возвращается обратно в реактор.
После отгонки метанола содержимое реактора нагревают до 260—280 °С, отгоняют избыточный этиленгликоль и расплавленный продукт продавливают через металлический сетчатый фильтр 6 в реактор 7 для поликонденсации. После загрузки реактора 7 в течение 0,5—1 ч создают вакуум 2,6 гПа-(2 мм рт. ст.) для отгонки оставшейся части этиленгликоля. Поликонденсацию проводят при 280 °С в течение 3—5 ч до получения расплава заданной вязкости. Расплавленный полиэтилентерефталат сжатым азотом выдавливается через щелевое отверстие в виде пленки и подается на барабан 10, помещенный в ванну, охлаждаемую водой. Лента полиэфира поступает на рубильный станок 13 и далее на подсушку и упаковку.
Для утилизации отходов производства полиэтилентерефталат разлагают деструктирующими агентами: водой, щелочью, метанолом, гликолем, гидразином. При метанолизе полиэтилентерефталата под давлением 2,7 МПа в течение 3—6 ч при 280 °С образуется диметилтерефталат с 80% выходом. Расщепление отходов полиэтилентерефталата при нагревании его с этиленгликолем до олигомеров или ди(β-оксиэтил)терефталата можно успешно осуществить за 30—40 мин, проводя процесс в присутствии катализатора (например, 0,5% (масс.) карбоната или ацетата цинка). Полученные мономеры могут снова использоваться для производства полимера.
Отмечается, что термостабилизирующее действие на полиэтилентерефталат оказывает добавка к нему фосфорной кислоты, эфиров фосфорной кислоты, n-изобаронилфенола и некоторых других веществ.
Источник: proplast.ru