Tereftalato de polietileno
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|---|---|
| | |
| Marca internacional de reciclaje de tereftalato de polietileno | |
| General | |
Nombre sistemático |
Tereftalato de polietileno |
| química fórmula | (C 10 H 8 O 4 ) norte [1] |
| Propiedades físicas | |
| Densidad |
1,4 g/cm³ (20 °C) [2] amorfo : 1,370 g/cm³ [1] cristalino : 1,455 g/cm³ [1] |
| Propiedades termales | |
| La temperatura | |
| • fusión | > 250 °C [2] 260 [1] |
| • hirviendo | 350°C |
| Oud. capacidad calorífica | 1000 [1] J/(kg·K) |
| Conductividad térmica | 0,15 W/(m·K) [3] 0,24 [1] W/(m·K) |
| Propiedades químicas | |
| Solubilidad | |
| • en agua | prácticamente insoluble [2] |
| Propiedades ópticas | |
| Índice de refracción | 1.57–1.58 [3] , 1.5750 [1] |
| Clasificación | |
| registro número CAS | 25038-59-9 |
| registro Número EINECS | 607-507-1 |
| CHEBI | 61452 |
| Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario. | |
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El tereftalato de polietileno ( tereftalato de polietilenglicol , PET , PET , PETG, lavsan , mylar ) es un termoplástico , el representante más común de la clase de poliéster , conocido bajo varias marcas . Producto de policondensación de etilenglicol con ácido tereftálico (o su dimetil éter); sustancia sólida, incolora, transparente en estado amorfo y blanca, opaca en estado cristalino. Se convierte en un estado transparente cuando se calienta a la temperatura de transición vítrea y permanece en él cuando se enfría abruptamente y pasa rápidamente a través de los llamados. "zona de cristalización". Uno de los parámetros importantes del PET es la viscosidad intrínseca, que está determinada por la longitud de la molécula de polímero. A medida que aumenta la viscosidad intrínseca, disminuye la velocidad de cristalización. Duradero, resistente al desgaste, buen dieléctrico .
Historia
La investigación sobre el tereftalato de polietileno se inició en 1935 en Gran Bretaña por Rex Whinfield y James Tennant Dickson Calico Printers Association Las solicitudes de patentes para la síntesis de tereftalato de polietileno formador de fibras se presentaron y registraron el 29 de julio de 1941 y el 23 de agosto de 1943 . Publicado en 1946 .
En la URSS, se obtuvo por primera vez en los laboratorios del Instituto de Compuestos Macromoleculares de la Academia de Ciencias de la URSS en 1949 . Las primeras muestras estables se obtuvieron en Novosibirsk en el Laboratorio de Fibras de Acetato de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias, de donde proviene el nombre "LAVSAN".
La botella de PET fue patentada en 1973 [4] . Y en 1977, comenzó el procesamiento industrial de envases de PET usados [5] . La distribución de botellas de PET se vio facilitada por su relativo bajo costo y practicidad. Se presta especial atención al reciclaje de botellas de PET, en muchas regiones se recogen por separado de otros residuos domésticos.
Propiedades físicas
- densidad - 1,38-1,4 g / cm³,
- temperatura de ablandamiento (t dim.) - 245 ° C,
- punto de fusión (t pl.) - 260 ° C,
- temperatura de transición vítrea (t st.) - 70 ° C,
- temperatura de descomposición - 350 °C.
Insoluble en agua y disolventes orgánicos . No resistente a cetonas , ácidos fuertes y álcalis.
Aplicación
En Rusia, el tereftalato de polietileno se utiliza principalmente para la fabricación de envases de diversos tipos y propósitos (principalmente botellas). En menor medida, se utiliza para el procesamiento en fibras (ver. Fibra de poliéster ), películas, así como para la fundición en diversos productos. En el mundo, la situación se invierte: la mayor parte del PET se destina a la producción de hilos y fibras. El uso del tereftalato de polietileno en la ingeniería mecánica, la industria química, los equipos alimentarios, las tecnologías de transporte y transporte, la industria médica, la fabricación de instrumentos y los electrodomésticos es diverso. Para garantizar las mejores propiedades mecánicas, físicas y eléctricas, el PET se rellena con varios aditivos ( fibra de vidrio , bisulfuro de molibdeno , fluoroplasto ).
El tereftalato de polietileno pertenece al grupo de los poliésteres alifático-aromáticos, que se utilizan para la producción de fibras, películas alimenticias y plásticos, que son una de las áreas más importantes en la industria de los polímeros e industrias afines.
Alcance de los poliésteres:
- la más masiva de todos los tipos de fibras químicas para fines domésticos (ropa) y tecnología;
- recipientes para alimentos líquidos, en particular recipientes ( botellas ) para diversas bebidas;
- el material principal para el refuerzo de neumáticos de automóviles, cintas transportadoras, mangueras de alta presión y otros productos de caucho;
- en el pasado reciente, un material extremadamente importante para los portadores de información es la base de algunas películas fotográficas, cinematográficas y de rayos X modernas ( el triacetato de celulosa se usa principalmente como sustrato para materiales de películas fotográficas ); la base de los soportes de información en tecnología informática (disquetes - disquetes), la base de cintas magnéticas para audio, video y otros equipos de grabación;
- el material para tipos críticos de productos en diversas ramas de la ingeniería mecánica, la ingeniería eléctrica y de radio, por ejemplo, se utiliza como aislante en condensadores eléctricos ;
- material laminar que es transparente a la luz solar (incluidos los rayos UV ) y resistente a las influencias ambientales, utilizado en la agricultura y la construcción;
- La película metalizada se usa ampliamente como material decorativo, de aislamiento térmico, reflectante, arquitectónico y de construcción. [6]
- utilizado como material para casquillos y manguitos de cojinetes.
- materiales aislantes eléctricos, en particular en la composición de cintas aislantes de bobinado para máquinas eléctricas, hilos trenzados .
- en la industria alimentaria, raspadores, guías.
- en la fabricación de cuerdas de arco.
Al cierre de 2015, la producción de tereftalato de polietileno en formas primarias ascendió a 388,8 mil toneladas, un 4,8% más que en 2014 (370,9 mil toneladas) [7] .
Polietilen tereftalato glicol
El polietilen tereftalato glicol (PETG) es un tipo de lámina de PET: una lámina de plástico de alto impacto hecha de polietileno tereftalato con glicol agregado (bajo la designación internacional PET-G).
El PETG no cristaliza cuando se calienta, lo que proporciona resistencia a los productos fabricados con él incluso en diseños complejos. Buena reflectividad, alta transparencia y brillo son las propiedades que hacen que este plástico sea muy utilizado en la industria del embalaje y la publicidad. Los envases de cosméticos se producen a partir de PETG mediante moldeo al vacío, las láminas de plástico se utilizan para crear letreros, escaparates, divisiones de oficinas y equipos médicos.
El PETG se puede teñir, metalizar e imprimir. PETG se utiliza para fabricar filamentos para impresión 3D . [ocho]
Aspectos positivos del PET
El material tiene alta resistencia mecánica, bajo coeficiente de fricción e higroscopicidad, y también es resistente a deformaciones repetidas en tensión o flexión. El tereftalato de polietileno conserva sus características de alta resistencia a los impactos en el rango de temperatura de funcionamiento de -40 °C a +60 °C. El material tiene una alta resistencia química a ácidos, álcalis, sales, alcoholes, parafinas, aceites minerales, gasolina, grasas y ésteres. El PET tiene una plasticidad significativa en estados fríos y calientes. Las propiedades eléctricas del tereftalato de polietileno a temperaturas de hasta 180 °C cambian ligeramente (incluso en presencia de humedad). Las láminas de PET son similares en transmisión de luz (90%) al plexiglás transparente ( acrílico ) y al policarbonato , pero al mismo tiempo, en comparación con ellos, tiene 10 veces más resistencia al impacto.
Desventajas
Las desventajas significativas de los envases de PET son sus propiedades de barrera relativamente bajas. Permite que los rayos ultravioleta y el oxígeno ingresen a la botella y el dióxido de carbono al exterior, lo que degrada la calidad y reduce la vida útil del producto. Esto se debe al hecho de que la estructura de alto peso molecular del tereftalato de polietileno no es un obstáculo para los gases que tienen tamaños moleculares pequeños en relación con las cadenas poliméricas.
Nombres
En la URSS, el tereftalato de polietileno y la fibra obtenida de él se llamaron lavsan , en honor al lugar de desarrollo: el Laboratorio de Compuestos Macromoleculares de la Academia de Ciencias. Materiales de fibra similares fabricados en otros países han recibido otros nombres: terylene ( Gran Bretaña ), dacron ( EE.UU. ), tergal ( Francia ), trevira ( Alemania ), tetoron ( Japón ), poliéster , melinex , milar ( Mylar ), Tecapet (" Tekapet") y Tecadur ("Tekadur") ( Alemania ) y así sucesivamente.
Los plásticos a base de tereftalato de polietileno se denominan PET (en la tradición rusa) o PET (en los países de habla inglesa). Actualmente, ambas abreviaturas se usan en ruso, pero cuando se trata de un polímero, el nombre PET se usa con más frecuencia, y cuando se trata de productos hechos de él, PET.
Conseguir
Hasta mediados de la década de 1960, el PET se producía industrialmente por transesterificación de tereftalato de dimetilo con etilenglicol para obtener tereftalato de diglicol, seguido de policondensación de este último. A pesar de la desventaja de esta tecnología, que consistía en su naturaleza multietapas, el tereftalato de dimetilo era el único monómero para la producción de PET, ya que los procesos industriales que existían en ese momento no permitían el grado de pureza requerido del ácido tereftálico. El tereftalato de dimetilo, que tiene un punto de ebullición más bajo, se purificó fácilmente por destilación y cristalización [9] .
En 1965, Amoco Corporation pudo mejorar la tecnología, lo que resultó en una síntesis generalizada de PET en una sola etapa a partir de etilenglicol y ácido tereftálico (PTA) en un esquema continuo. [9]
Aspectos ambientales de las botellas de PET
En junio de 2017 se producían 20 mil botellas de PET cada segundo en el mundo y se compraba cerca de 1 millón por minuto, se preveía que para 2021 esta cifra se incrementaría en cerca de un 20% [10] .
Comparación del PET con otros materiales
Según un informe de Franklin Associates, que midió las emisiones de CO2, el consumo de energía y los residuos generados por la producción de diversos envases en todas las etapas del ciclo de vida, la botella de PET mostró el mejor resultado en términos de ecología [11] .
| Consumo de energía (kWh) |
Residuos (masa y volumen) | Emisiones de gases de efecto invernadero (en CO2-eq.) | ||
| lata de aluminio | 4689 kWh | 348 kg | 0,7263 m³ | 1255kg |
| Botella de vidrio | 7796 kWh | 2022 kg | 1,6361 m³ | 2199 kg |
| Botella de PET | 3224 kWh | 137 kg | 0,5122 m³ | 510 kg |
En términos de huella de carbono, la botella de PET es la opción de envasado de bebidas más sostenible estudiada. El método de producción más respetuoso con el medio ambiente es la producción de una botella de PET que contiene PET reciclado [11] [12] .
The Coca-Cola Company no tiene intención de deshacerse de las botellas de plástico de un solo uso, ya que usar solo envases de aluminio y vidrio aumentará su huella de carbono. Los representantes de la compañía también dijeron que para 2030, Coca-Cola planea reciclar todo el plástico utilizado para empaquetar. Para la implementación, la empresa va a utilizar al menos un 50% de material reciclado en la producción de envases [13] .
Reciclaje y eliminación
Los métodos existentes para el reciclaje de residuos de tereftalato de polietileno se pueden dividir en dos grupos principales: mecánicos y físico-químicos.
El principal método mecánico de reciclaje de los residuos de PET es la trituración, que se somete a cinta de baja calidad, residuos de moldeo, fibras parcialmente estiradas o sin estirar. Tal procesamiento permite obtener materiales en polvo y virutas para su posterior moldeo por inyección. Durante la molienda, las propiedades fisicoquímicas del polímero prácticamente no cambian.
Cuando se procesan mecánicamente, los envases de PET reciben el llamado. "flexiones", cuya calidad está determinada por el grado de contaminación del material con partículas orgánicas y el contenido de otros polímeros ( polipropileno , cloruro de polivinilo ), papel de etiquetas.
Los métodos fisicoquímicos de procesamiento de residuos de PET se pueden clasificar de la siguiente manera:
- destrucción de residuos para la obtención de monómeros u oligómeros aptos para la obtención de fibras y películas;
- refundición de residuos para obtener granulados , aglomerados y productos por extrusión o moldeo por inyección;
- reprecipitación de soluciones para obtener polvos para recubrimiento; obtención de materiales compuestos;
- modificación química para producir materiales con nuevas propiedades.
El PET se elimina mediante incineración controlada a una temperatura de al menos 850 °C.
El reciclaje y eliminación de PET comenzó casi inmediatamente después de su amplia distribución en el mercado. En 1976, por primera vez, St. Jude Polymers comenzó a reciclar botellas usadas en cepillos para el cabello y cinta plástica. Y ya en 1977 la empresa inició la producción de PET granulado [14] .
El siguiente gran avance en el reciclaje de residuos de PET fue el comienzo de su procesamiento en fibra adecuada para la producción de alfombras y rellenos de fibra por parte de Wellman.
Desde 1994, se ha propuesto un proceso de reciclaje que involucra la producción de PET reciclado, con propiedades cercanas al material virgen. El proceso consiste en la trituración de los residuos de PET, limpieza y procesamiento del material triturado resultante en gránulos. En 1998, una de las empresas en Francia ya producía hasta 30 mil toneladas de gránulos de este tipo por año.
El PET es 100 % reciclable, pero en 2016 menos de la mitad de todas las botellas vendidas se recolectaron para reciclar, y solo el 7 % llegó al final de la cadena como botellas nuevas. Parte de los residuos plásticos (alrededor del 12%) se quema, sin embargo, según los expertos, tal eliminación puede tener consecuencias negativas para el medio ambiente y la salud. Durante la combustión, se pueden liberar varios compuestos tóxicos, incluidas las dioxinas.
Los líderes en la recolección de botellas de PET siguen siendo países occidentales desarrollados, que operan con éxito sistemas para el reciclaje de envases de plástico. Así, en Europa se recicla alrededor del 60 % de las botellas de PET, y en Alemania y los Países Bajos se recicla más del 90 % de todas las botellas de plástico recogidas. Además, en la Unión Europea, la legislación prohíbe el contacto del PET reciclado con un producto alimentario. Esto se debe al hecho de que los envases de productos químicos domésticos u otras sustancias que pueden ser tóxicas pueden entrar en el flujo general de residuos para su reciclaje. Por lo tanto, los fabricantes de envases utilizan PET para la producción de envases no alimentarios o recurren a la tecnología de botella en botella. Esta tecnología supone que el contenido del envase estará en contacto con una capa de material de PET virgen. Este método permite garantizar la producción a partir de material reciclado solo en un 80% [14] .
Si describimos la experiencia rusa, en Rusia se clasifican alrededor de 650 mil toneladas de botellas de PET por año. El sector de las bebidas no alcohólicas representa alrededor del 55% de esta participación, siendo el resto la cerveza con el 18%, la leche con el 13% y los productos de mantequilla con el 8%. Pero aún así, solo se reciclan 170 mil toneladas de residuos de PET. Esto no es más del 26% del número total de botellas recolectadas, aunque las capacidades de las plantas de reciclaje están subutilizadas.
Muchas empresas en Rusia ya se adhieren a un enfoque responsable para hacer negocios y utilizan materias primas secundarias en la producción de envases para sus propios productos. Por ejemplo, Bavaria ya utiliza un 10 % de materias primas recicladas en la producción de envases de PET, y Unilever utiliza envases de PET 100 % reciclados [15] .
La empresa de la industria petroquímica SIBUR anunció su intención de organizar el procesamiento de envases de PET en la planta de Polief ubicada en Bashkiria. Está previsto producir gránulos a partir de envases con un 25 % de PET reciclado e incluirlo en la producción de PET primario [16] .
Además de las botellas, uno de los usos del PET reciclado es la producción de fibras utilizadas en telas no tejidas, alfombras, prendas básicas para ropa y sacos de dormir, entre otros. El PET reciclado también se utiliza para fabricar cintas, cuerdas, láminas, baldosas de arena polimérica, bloques de pared, losas de pavimento, etc. [14] .
Perspectivas para el procesamiento biológico de PET
En 2016, científicos japoneses descubrieron la bacteria Ideonella sakaiensis (línea 201-F6), que es capaz de degradar el PET en ácido tereftálico y etilenglicol en unas seis semanas [17] . Este descubrimiento mostró que existen posibilidades para la biorremediación de PET [18] . En 2018 se demostró que la ingeniería genética podría aumentar la eficiencia de la enzima PETPasa responsable de la degradación del PET en Ideonella sakaiensis . Esto se logró cambiando dos residuos de aminoácidos en el sitio activo de la enzima. También resultó que la enzima PETPasa modificada es capaz de descomponer otro plástico, el polietilenfurandicarboxilato , es decir, la modificación de la enzima propició la aparición de un nuevo sustrato para su acción [19] .
Véase también
Notas
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 A. K. van der Vegt y L. E. Govaert. Polymeren, van keten tot kunstof. - 2003. - Pág. 279. - ISBN 90-407-2388-5 .
- ↑ 1 2 3 Cohete NXT
- ↑ 1 2 J. G. Speight, Norbert Adolph Lange. El manual de química de Lange. - edición 16. - McGraw-Hill, 2005. - S. 2.807-2.758. - Pág. 1000. - ISBN 0071432205 .
- ↑ Wyeth, Nathaniel C. "Botella de poli (tereftalato de etileno) orientado biaaxialmente" Patente de EE. UU. 3733309 Archivado el 22 de mayo de 2013 en Wayback Machine , emitido en mayo de 1973
- ↑ Historia del PET . Consultado el 25 de marzo de 2017. Archivado desde el original el 26 de marzo de 2017.
- ↑ PELÍCULAS DE PET: tipos y propiedades Copia de archivo del 10 de abril de 2015 en Wayback Machine
- ↑ Producción de los principales tipos de productos en términos físicos desde 2010 (de acuerdo con OKPD) . Consultado el 25 de marzo de 2017. Archivado desde el original el 26 de marzo de 2017.
- ↑ Cómo imprimir PETG en una impresora 3D . Make-3d.ru (27 de agosto de 2019). Consultado el 1 de septiembre de 2019. Archivado desde el original el 1 de septiembre de 2019.
- ↑ 1 2 Tereftalato de polietileno (PET) . Consultado el 20 de diciembre de 2010. Archivado desde el original el 20 de marzo de 2012.
- ↑ Un millón de botellas por minuto: el atracón de plástico en el mundo 'tan peligroso como el cambio climático'. Archivado el 13 de agosto de 2021 en Wayback Machine . The Guardian .
- ↑ 1 2 Inventario del ciclo de vida de tres envases de refrescos de una sola porción Archivado el 31 de marzo de 2020 en Wayback Machine Franklin Associates
- ↑ La nueva economía de los plásticos repensando el futuro de los plásticos . Archivado el 16 de junio de 2020 en Wayback Machine McKinsey .
- ↑ Davos 2020: La gente todavía quiere botellas de plástico, dice Coca-Cola. Archivado el 30 de enero de 2020 en BBC Wayback Machine .
- ↑ 1 2 3 Reciclaje de PET: cómo hacer una botella nueva a partir de una vieja Archivado el 16 de junio de 2020 en Wayback Machine Plasinfo
- ↑ "El reciclaje de PET es la base de la nueva economía" Archivado el 16 de junio de 2020 en Wayback Machine plus -one.rbc
- ↑ Sibur planea implementar envases de PET en Polief Copia de archivo con fecha del 16 de junio de 2020 en Wayback Machine Kommersant
- ↑ Mathiesen, Karl . ¿Podría una nueva bacteria come plásticos ayudar a combatir este flagelo de la contaminación? (inglés) , The Guardian (10 de marzo de 2016). Archivado el 22 de mayo de 2019. Consultado el 24 de marzo de 2019.
- ↑ Los japoneses descubren una bacteria que descompone el plástico. Archivado el 12 de marzo de 2016 en Wayback Machine . lenta.ru
- ↑ Peter Dockrill. Los científicos han creado accidentalmente una enzima mutante que come desechos plásticos . https://www.sciencealert.com/ . ScienceAlert Pty Ltd (17 de abril de 2018). Consultado el 28 de enero de 2019. Archivado desde el original el 17 de abril de 2018.
Enlaces
- Aizenshtein E.M. Tereftalato de polietileno // Enciclopedia química : en 5 volúmenes / Cap. Ed.: I. L. Knunyants (T. 1-3), N. S. Zefirov (T. 4-5). - M. : Enciclopedia soviética (V. 1-2); Gran Enciclopedia Rusa (T. 3-5), 1988-1998. - ISBN 5-85270-008-8 .
- Aizenshtein E. M. Fibras de poliéster // Enciclopedia química : en 5 volúmenes / Cap. Ed.: I. L. Knunyants (T. 1-3), N. S. Zefirov (T. 4-5). - M. : Enciclopedia soviética (V. 1-2); Gran Enciclopedia Rusa (T. 3-5), 1988-1998. - ISBN 5-85270-008-8 .
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