Полиэфиры


Для получения краткой сводки информации о полиэтилентерефталате, нажмите сюда!

Полиэфиры - это полимеры в форме волокон, которые использовались в семидесятых годах двадцатого века для создания всей этой замечательной одежды для дискотек, типа той, что вы видите на рисунке справа. Но с тех пор многие народы в мире стремились найти менее безвкусные применения для полиэфиров, как например вот эти симпатичные небьющиеся бутылки для ваших любимых прохладительных напитков вроде той синей, что показана на рисунке внизу. Так что вы видите, что полиэфиры могут быть как пластиками, так и волокнами. Другие вещи, в которых вы можете обнаружить полиэфиры - это воздушные шарики. Но не те простые и дешевые, что сделаны из натурального каучука. Я имею в виду те веселые, которые вам дарят, если вы окажетесь в больнице. Они сделаны из полиэфирной пленки под названием Майлар (Mylar), производимой фирмой ДюПонт (DuPont). Точнее, эти шарики сделаны из "бутерброда", состоящего из Майлара и алюминиевой фольги. Материалы такого типа, сделанные из двух различных веществ, называются композиционными материалами.

Особым семейством полиэфиров являются поликарбонаты.

Углеводородные основные цепи молекул полиэфиров содержат эфирные связи, отсюда и происходит название полиэфиры.

Структура, показанная на рисунке, называется полиэтилентерефталат, сокращенно ПЭТ, поскольку она сделана из этиленовых групп и групп терефталата (ух!). Я понимаю, что слово терефталат не из тех, что большинство англоговорящих людей, привыкло произносить. Поупражнявшись, вы вполне сможете произносить его так, что останется лишь легкое чувство неудобства, когда оно скатывается у вас с языка.

Эфирные группы в цепочке полиэфира полярны, причем входящий в состав карбонильной группы атом кислорода несет на себе частичный отрицательный заряд, а связанный с ним карбонильный атом углерода обладает частичным положительным зарядом. Положительные и отрицательные заряды различных эфирных групп притягиваются друг к другу. Это позволяет эфирным группам соседних цепочек выстраиваться, образуя при этом кристаллическую структуру. Вот почему полиэфиры могут образовывать прочные волокна.

Изобретатель, который впервые обнаружил, как можно делать бутылки из полиэтилентерефталата, был Натаниель Уайет (Nathaniel Wyeth). Это брат знаменитого художника Эндрю Уайета (Andrew Wyeth). Но и до того другие люди пытались добиться того же. Пойдите на следующую страницу и прочитайте историю о человеке, который, возможно, был первым, кто попытался сделать небьющуюся бутылку.

А теперь, я уверен, все из вас просто умирают от любопытства, пытаясь узнать ответ на следующие два вопроса. Первый из них такой:

Почему вы не можете сдавать пластиковые бутылки из под прохладительных напитков, получая за это по пятачку центов за бутылку, как вы можете это сделать со старыми стеклянными бутылками?


И второй вопрос, на которым, я совершенно уверен, все ломают голову, таков:

Почему это арахисовое масло продается в симпатичных небьющихся банках, а варенье - нет?


Ответ на эти захватывающие вопросы, как оказывается, один и тот же. Он заключается в том, что у полиэтилентерефталата слишком низкая температура стеклования, то есть температура, при которой ПЭТ становится мягким. А для повторного использования бутылок из под прохладительных напитков требуется их стерилизация, прежде чем в них можно будет наливать новый продукт. А это означает, что их необходимо мыть при очень высоких температурах, слишком высоких для ПЭТ. Наполнение банки вареньем также происходит при высоких температурах. На вашей местной консервной фабрике варенье разливается по банкам в горячем виде, при температурах, при которых ПЭТ становится мягким. Поэтому полиэтилентерефталат и не подходит в качестве банок для варенья.

На помощь приходит ПЭН!

Существует новый тип полиэфира, который как раз подходит для изготовления банок для варенья и бутылок, которые можно было бы повторно использовать. Это полиэтиленнафталат или сокращенно ПЭН.

ПЭН обладает более высокой температурой стеклования, чем ПЭТ. Температура стеклования полиэтиленнафталата столь высока, что он может выдерживать высокую температуру и при стерилизации и мытье бутылок, и при разливании по банкам горячего варенья. ПЭН настолько хорошо выдерживает высокие температуры, что даже нет необходимости делать из него всю бутылку целиком. Достаточно примешать немного полиэтиленнафталата к старому доброму полиэтилентерефталату, чтобы получить бутылку, которая будет выдерживать высокие температуры намного лучше, чем простой ПЭТ.

Хорошо, этот материал полиэфир - это самое лучшее на свете после нарезанного хлеба.
Согласны. Но как же его делают?

Итак, поехали...

На больших заводах по изготовлению полиэфира обычно начинают с соединения под названием диметилтерефталат. Он взаимодействует с этиленгликолем посредством реакции называемой переэтерификация (transesterification). В результате образуется ди-(2-гидроксиэтил)терефталат и метанол. Но если мы нагреем взаимодействующие вещества примерно до 210 oC, то метанол вскипит и испарится, и нам больше не придется о нем заботиться.

Потом ди-(2-гидроксиэтил)терефталат нагревается до приятной температуры в 270 oC, и вступает в реакцию с образованием полиэтилентерефталата и, как ни странно, этиленгликоля в качестве побочного продукта. Любопытно, но ведь мы и начинали с этиленгликоля.
Если вы хотите знать, как именно происходят все эти реакции, нажмите сюда.

Но в лабораториях ПЭТ делают при помощи других реакций. Терефталевая кислота и этиленгликоль могут полимеризоваться с образованием полиэтилентерефталата, если их нагреть в присутствии кислотного катализатора. Возможно также получить ПЭТ из терефталоилхлорида и этиленгликоля. Эту реакцию проще осуществить, но терефталоилхлорид гораздо дороже, чем терефталевая кислота, а к тому же он намного более опасен.

Существует еще два полиэфира, родственных полиэтилентерефталату и выпускаемых в промышленных масштабах. Это полибулентерефталат (ПБТ) и политриметилентерефталат. Они обычно используются точно так же, как и полиэтилентерефталат, но в некоторых слючаях они ведут себя лучше.
К другим полимерам, используемым в качестве пластиков, относятся также: К другим полимерам, используемым в качестве волокон, относятся также:
Полипропилен Полипропилен
Полиэтилен Полиэтилен
Полистирол Найлон
Поликарбонат Кевлар и Номекс
Поливинилхлорид Полиакрилонитрил
Найлон Целлюлоза
Полиметилметакрилат Полиуретаны


Вернуться в директорию Второго Уровня

Вернуться в основную директорию Макрогалереи


Авторское право ©1995,1996 | Факультет Науки о Полимерах | Университет Южного Миссисипи