Kompletna Analiza Materiałów PET

Kiedy zgarniesz butelkę wody mineralnej z półki supermarketu, możesz nie zdawać sobie sprawy, że za tą lekką, przejrzystą butelką kryje się rewolucja w nauce materiałów.Polietylentereftalatu, jeden z najważniejszych materiałów polimerowych w nowoczesnym przemyśle, w ciszy przenika każdy aspekt ludzkiego życia.

Od przezroczystych folii do pakowania żywności po izolacyjne warstwy chroniące elementy elektroniczne, od włókien włókienniczych po części samochodowe,Ten wszechstronny materiał zmienia nasz materialny świat w zadziwiającym tempie.Z roczną światową zdolnością produkcyjną przekraczającą 110 milionów ton, PET jest nie tylko ważną siłą w przemyśle opakowaniowym, ale także niezastąpionym materiałem podstawowym w dziedzinach zaawansowanych technologii.

Materiały PET Informacje podstawowe

PET, chemiczna nazwa politereftalanu etylenu, składa się z kwasu tereftalowego i glikolu etylenowego,powstały w wyniku reakcji estryfikacji i polikondensacji w celu utworzenia regularnych liniowych łańcuchów polimerowychTa wysoce symetryczna struktura cząsteczkowa zapewnia doskonałą krystalizację, umożliwiając jej tworzenie gęstych regionów krystalicznych w odpowiednich warunkach przetwarzania,powodujące wyjątkowe właściwości fizycznePrzemysłowa produkcja PET odbywa się głównie za pomocą dwóch dróg procesowych: transesterifikacji tereftalatu dimetylowego z glikolu etylenowego,i bezpośredniej estryfikacji oczyszczonego kwasu tereftalowego glikolami etylenowymiObie wymagają wielu etapów policondensacji w celu wytworzenia polimeru o masie cząsteczkowej w zakresie od 20 000 do 30 000 g/mol.

PET to biały lub jasnoludny, wysoko krystaliczny polimer o gładkiej powierzchni i błyszczącym blasku szklankowym.Materiały PET można podzielić na trzy główne rodzaje:

• APET: Materiał amorficzny i przezroczysty stosowany głównie do opakowań do żywności
• RPET: recykling PET, przetworzony w systemie recyklingu i zapewniający wyjątkową przyjaźń dla środowiska
• PETG: PET zawiera komonomer cyklohexanedimetanolu w celu poprawy przejrzystości i wytrzymałości przetwarzania

Opinia, że PET jest jednym z najczęściej stosowanych tworzyw sztucznych na świecie, została rozszerzona od początkowych zastosowań w zakresie włókien syntetycznych do opakowań, elektroniki, materiałów przemysłowych,transportPrzewiduje się, że światowa zdolność produkcyjna przekroczy 110 mln ton do 2025 r.

Główne właściwości materiałów PET

Popularność PET w przemyśle wynika z jego wyjątkowo zrównoważonego połączenia właściwości.i doskonała stabilność wymiarowaJego wytrzymałość gięciowa może osiągnąć 148-310 MPa, a twardość Rockwell osiąga M90-95, co pokazuje najwyższą wytrzymałość wśród termoplastów.

(1)Właściwości fizyczne

Tabela 1: Kluczowe właściwości fizyczne PET

(2)Właściwości cieplne

PET jest odporny na długotrwałe stosowanie w temperaturze do 120°C. Wersje wzmocnione są nawet odporne na zanurzenie w wannie lutowniczej o temperaturze 250°C przez 10 sekund bez deformacji.Ta odporność na ciepło daje jej niezastąpioną przewagę w dziedzinie lutowania elektronikiJego właściwości izolacyjne są również doskonałe, pozostając stabilne nawet w środowiskach o wysokiej temperaturze i wysokiej częstotliwości.

Stabilność chemiczna

PET charakteryzuje się doskonałą odpornością na działanie atmosferyczne i chemiczne, z dobrą odpornością na słabe kwasy i rozpuszczalniki organiczne.i długotrwałe zanurzenie w gorącej wodzie może również prowadzić do pogorszenia wydajności.

Film PET Film poliestrowy o orientacji biaksjalnej

Wśród wielu form PET specjalne miejsce zajmuje biaksialnie zorientowana folia poliestrowa, wytwarzana przez precyzyjny proces rozciągania.posiada niezwykłą siłę fizyczną.

Klasyfikacja procesu produkcji

• Film zorientowany biaksjalnie: Filmy o wysokiej wydajności wykonane z materiałów o wysokiej czystości, rozciągniętych zarówno w kierunku wzdłużnym, jak i poprzecznym, dominują na rynku.
• Film jednosiowy: materiały półmaty z dodatkiem dwutlenku tytanu rozciągają się tylko w kierunku wzdłużnym.stosowane głównie w opakowaniach farmaceutycznych.

Wyjątkowa wydajność folii BOPET wynika z jej unikalnego procesu produkcji.:rozciąga się około 3 razy w kierunku wzdłużnym w temperaturze 86-87°C i 2,5-4 razy w kierunku poprzecznym w temperaturze 100-120°C. Wreszcie ustawiono go na 230-240°C.Proces ten prowadzi do wysokiego stopnia orientacji łańcucha molekularnego, nadając folii wyjątkową wytrzymałość: wytrzymałość na rozciąganie porównywalna z siłą metalową, a także doskonałą odporność na ścieranie, złożoność i odporność na roztrzask.,przepuszczalność światła > 90% i powierzchnia lustrzana.

Tabela 2: Klasyfikacja folii PET i stosowanie według zastosowań

Zastosowania materiału PET

Różnorodność zastosowań PET jest zadziwiająca, obejmując niemal wszystkie kluczowe obszary współczesnego przemysłu.

• Przemysł opakowaniowy: 70% światowej produkcji PET jest wykorzystywane do opakowań.butelki do przypraw500 ml butelki PET waży tylko około 18 gramów, 80% lżejsze niż butelka szklana, ale może wytrzymać ciśnienie wewnętrzne do 150 psi.Filmy opakowaniowe do produktów spożywczych wykorzystują wysoką barierę tlenową i przejrzyste właściwości wyświetlania.
• W sektorze elektroniki i elektrotechniki: PET® posiada doskonałą izolację i odporność na ciepło i jest stosowany do produkcji różnych filmów izolacyjnych, kondensatorów dielektrycznych i elastycznych płyt obwodowych.Filmy elektryczne można precyzyjnie kontrolować do grubości od 3 do 10 mm..5 i 125 μm, o napięciu awaryjnym przekraczającym 5 kV. Wzmocniony PET jest stosowany do produkcji wysokotemperaturowych komponentów elektronicznych, takich jak złącza i bobiny transformatorów.
• W przemyśle włókienniczym: włókna PET stanowią ponad 50% światowej produkcji włókien syntetycznych, a ich wysoka wytrzymałość i odporność na zmarszczki zmieniły przemysł włókienniczy.
• W przemyśle motoryzacyjnym: Wzmocniony PET jest używany do produkcji elementów takich jak uchwyty lamp, pokrywy central i zawory, zastępując metal w celu ułatwienia obciążenia.
• W specjalistycznych zastosowaniach: Folia ochronna PET o wysokiej lepkości jest stosowana do ochrony powierzchni paneli LCD i ekranów dotykowych, zapewniając doskonałą odporność na zadrapania przy grubości zaledwie 0,05-0,1 mm.Jego trwałość wymiarowa i przejrzystość są również stosowane w fotoreakcyjnych folii podłoża.

PET-plasty inżynieryjne wykazują szerokie rozpowszechnienie w wielu gałęziach przemysłu: elektronika i elektrotechnika 26%, przemysł motoryzacyjny 22%, maszyny 19%, codzienne artykuły niezbędne 10%.Chociaż plastiki inżynieryjne stanowią zaledwie 10,6% całkowitego rynku PET, posiadają najwyższą zawartość technologiczną i wartość dodaną.

Proces produkcji PET

Produkcja wyrobów z PET jest precyzyjnym procesem termomechanicznym wymagającym bardzo ścisłej kontroli temperatury.

(1)Wstrzykiwacz

Wykorzystywane w produktach takich jak preformy butli i elementy elektroniczne.i dyszy (280-295°C)Temperatura pleśni utrzymywana jest w zakresie od 30 do 85°C, przy przeciwciśnieniu 5-15 kg/cm2.surowiec musi być wstępnie suszony w temperaturze 120-140°C przez 2-5 godzin w celu zapobiegania pękaniu łańcucha molekularnego spowodowanego hydrolizą.

Biaksjalnie zorientowany proces filmowy

• Wstępne suszenie i wytłaczanie roztopu: po odwilżeniu, pocięta folia jest wytłaczana na grube arkusze w temperaturze 280°C.
• Szybkie chłodzenie: szybkie chłodzenie za pomocą bębna chłodzącego lub płynu chłodzącego utrzymuje stan amorficzny.
• Rozciąganie dwustronne: Rozciąganie wzdłużne (86-87°C, stosunek rozciągania ≈ 3x) → rozciąganie poprzeczne (100-120°C, stosunek rozciągania 2,5-4,0x).
• Ustawienie temperatury: zmniejszenie napięć wewnętrznych w temperaturze 230-240°C w celu poprawy stabilności wymiarowej.

(2) Odlewanie dmuchanym

Wykorzystywane głównie do produkcji butelek pustych. Preformę ogrzewa się ponownie powyżej temperatury przejściowej szkła, a następnie wprowadza się do formy przy użyciu gazu wysokiego ciśnienia.Proces ten wymaga precyzyjnej kontroli rozkładu temperatury i ciśnienia dmuchania w celu zapewnienia jednolitej grubości ściany butelki.

(3) Ekstruzja

Produkuje ciągłe profile, takie jak arkusze i rurki.Zakres regulacji temperatury jest podobny do zakresu formowania wtryskowego, ale metody chłodzenia są bardziej różnorodne.

(4) Technologie przetwarzania wtórnego
w tym powłoki, metalizacja próżniowa, drukowanie i spawanie, jeszcze bardziej poszerzają granice zastosowań PET.

Wyzwania zrównoważonego rozwoju i przyszłość

W związku z tym należy zwrócić uwagę na fakt, że materiały PET, które wykorzystuje się do produkcji materiałów sztucznych, są niezwykle niebezpieczne dla środowiska i wymagają ponad 400 lat do naturalnego rozpadu.Podczas gdy globalny wskaźnik recyklingu butelek z PET wynosi około 58%, znaczna ilość odpadów nadal trafia do środowiska.

(1)Innowacje technologiczne napędzają ekologiczną transformację

• W procesie recyklingu mechanicznym wykorzystywane butelki PET są rozdrabniane i czyszczone, a następnie stopione i granulowane w celu zastosowania w opakowaniach zawierających włókna lub w opakowaniach, które nie są w kontakcie z żywnością.
• Depolimeryzacja chemiczna redukuje PET do jego monomerów, które następnie są ponownie polimerowane w celu wytworzenia rPET klasy spożywczej.
• PET na bazie biologicznej wykorzystuje surowce z biomasy do zastąpienia ropy naftowej.

(2)W pierwszej kolejności w zakresie wydajności materiału

Nano-zmodyfikowany PET, poprzez dodanie cząstek nieorganicznych o długości 1-100 nm, zapewnia nowe funkcjonalności, takie jak właściwości przeciwdrobnoustrojowe i wysokiej bariery przy zachowaniu wysokiej przejrzystości.Rozkładające się kopoliestery są ulepszane poprzez projektowanie molekularne w celu poprawy przyjazności dla środowiska.Stopuje się stopy o wysokiej wydajności z materiałami takimi jak PC i PA, aby przesunąć granice wydajności pojedynczych materiałów.

Wraz z gwałtownym wzrostem popytu na rPET klasy spożywczej, komercjalizacja zaawansowanych technologii recyklingu z butelki do butelki przyspiesza.Przewiduje się, że do 2030 r. globalny rynek PET osiągnie wartość 62 mld dolarów, przy czym rPET klasy spożywczej jest już o ponad 50% droższy niż rPET dziewiczy.

Od lekkich, ale trwałych butelek napojów po filmy kondensatorów o wielkości mikronu, od codziennej odzieży po elementy odporne na ciepło w przedziale silnika samochodu, PET, wszechstronny materiał,stał się głęboko zintegrowany z współczesnym życiemWykonuje ona złożoną równowagę pomiędzy wydajnością a kosztami, przejrzystością i wytrzymałością, a także sztywnością i wytrzymałością, co czyni ją głównym filarem rewolucji w zakresie opakowań.

Dzięki przełomowym osiągnięciom w dziedzinie technologii recyklingu i innowacjom w zakresie materiałów biobased, ten powstały w laboratorium polimer bada nowe możliwości zrównoważonego rozwoju.Jego historia jest daleka od końca w ciągu następnej dekady.Technologia PET będzie nadal redefiniować granice przemysłu i życia, koncentrując się zarówno na przyjazności dla środowiska, jak i wysokiej wydajności.