گزارش فیلم پلی اتیلن ترفتالات

چکیده گزارش

این گزارش شرح و تفسیر خواص شیمیایی و فیزیکی فیلم پلی اتیلن ترفتالات و برخی از کاربردهای آن می­باشد. پلیمر سازنده فیلم پلی اتیلن ترفتالات از خانواده بزرگ پلی استرها محسوب می شود که دارای خواص فیزیکی و شیمیایی مخصوص به خود می باشند. پلی اتیلن ترفتالات پلی استر ترموپلاستیک می باشد که دارای خواص برجسته زیر است و به تبع آن فیلم حاصل نیز این خواص را دارد:

- مقاومت بالا در برابر نفوذ گازها بخصوص اکسیژن

- مقاومت شیمیایی و الکتریکی بسیار خوب

- استحکام مکانیکی عالی در برابر تنش های کششی و برشی

- قابلیت شکل دهی به صورت مذاب

- شفافیت و براقیت و امکان انجام عملیات سطحی (متالیز و کرونا)

شکل دهی این فیلم به روش اکستروژن و سپس کششی طولی و عرضی در شرایط دمایی خاص صورت می گیرد. به علت روش خاص شکل دهی فیلم حاصل هم در جهت طولی و هم در جهت عرضی دارای جهت گیری زنجیره های پلیمر بوده و دارای خواص مکانیکی مطلوب می باشد.

مهمترین کاربرد فیلم پلی اتیلن ترفتالات در صنعت بسته بندی است و مصرف در این دارای نرخ رشد بالایی نیز می باشد و انتظار می رود در آینده میزان بالاتری از حجم BOPET دراین زمینه مصرف شود.

تولید فیلم پلی استر تا سال 2010 با رشد 23 درصد و مصرف آن با رشد سالانه 6.1 درصد روبرو خواهد بود (تجارت در این سال نزدیک به 2.5  میلیون تن پیش بینی میشود).

تولید کنندگان جدید فیلم پلی اتیلن ترفتالات در آسیا و بخصوص کشور چین شکل میگیرند. بیش از 50% مصرف آن در صنعت بسته بندی می باشد و کاربرد هایی چون صنایع صوتی و تصویری به فراموشی سپرده خواهند شد.

نمودار شکل 1 وضعیت کاربردهای مختلف فیلم پلی استر در سال 2010 را نشان میدهد.

نمودار و تصاویر در فایل اصلی موجود است)

فصل اول:

شناسایی مشخصات فیزیکی و شیمیایی

فیلم پلی اتیلن ترفتالات

1-1 مقدمه

فیلم پلی اتیلن ترفتالات که بصورت معمول فیلم پلی استرخوانده می شود ازپلی اتیلن ترفتالات که یکی از انواع پلی استرها می باشد تولید می گردد لذا قبل از بررسی فیلم پلی اتیلن ترفتالات و شناسایی خواص شیمیایی و فیزیکی آن بهتر دانستیم درباره پلی استرها و بخصوص پلی اتیلن ترفتالات توضیح مختصری ارائه دهیم.

امتیاز تهیه اولین رزین پلی لستر به افراد مختلف یعنی برزیلیوس در سال 1847 و گی لوساک و پلوز در سال 1883 نسبت داده می شود. اولین کاربرد این مواد حدود سالهای اولیه این قرب برای پوشش سطوح بود که با نام رزین های آلکید معروف بودند و این واژه از الکل و اسید مشتق میشود.

عامل مشترک در پلی استرها وجود اتصالات استری در زنجیره اصلی پلیمر می باشد.

پلی استرها خطی توسط کاروترز در طول تحقیقات کلاسیک او در زمینه ابداع نایلون ها مطالعه شدند. ولی بعدا این مهم به وین فیلد و دیگران واگذاشته شد که به  کشف پلی اتیلن ترفتالات در ساخت یطری های جهت یافته  در دو محور (بطری های با آرایش مضاعف) جهت نوشیدنی های گازدار استفاده می شد.

1-2 طبقه بندی:

پلی استرها به کلیه پلیمرهایی که دارای واحد های تکرار شونده ای از گروه استر (-coo-) در زنجیره پلیمر باشند گفته میشود. عموما پلی استر ها بوسیله تراکم اسیدهای کربوکسیلیک چند عاملی با مشتقاتشان با الکلهای چند عاملی تهیه میشوند. دیگر روشهای تولید شامل بسپارش تراکمی اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک و پلیمریزاسیون استرهای حلقوی (مثل لاکتون ها) است.

بسته به مواد اولیه پلی استرها می توانند با خواص بسیار متفاوتی تولید شوند:

پلی استرهای ترمو پلاستیک

پلی استرهای ترموست

پلی اتیلن ترفتالات از جمله پلی استرهای ترموپلاستیک می باشد لذا در ادامه به شرح پلی استرهای ترموپلاستیک می پردازیم.

1-3 پلی استرهای ترموپلاستیک:

تاریخ پلی استرهای ترموپلاستیک به کار ابتدایی کاروترز در سال 1929 بر می گردد. اولین پلی استرهای قابل فرآورش به طور ترموپلاستیکی از آدیپیک اسید و اتیلن گلایکول ساخته شدند. که توسط خود او در سال 1932 ثبت شده اند.

پلی استرها در سال 1941 با ساخته شدن محصولات با دمای ذوب بالا بر اساس ترفتالیک اسید از جاذبه های صنعتی شدند. توسعه صنعتی سریع پلی استرها بعد از جنگ جهانی دوم ابتدا به الیاف پلی استر بر پایه پلی اتیلن ترفتالات (PET) معطوف شد. سپس پلی استرهای ترموپلاستیک به عنوان مواد ساختمانی در سال 1966 به کار گرفته شد و سپس پلی اتیلن ترفتالات در تولید فیلم نیز استفاده شد.

در سال 1970 پلی استرهای دیگر مثل پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) و پلی اتیلن نفتالیت (PEN) و پلی تری متیلن ترفتالات (PTT) به بازار عرضه شدند.

1-4 مواد اولیه:

همانطور که قبلا اشاره شد در تولید پلی استرها معمولا از اسیدهای چند عاملی با الکلهای چند عاملی بهره گیری می شود.

پلی استرهای ترموپلاستیک عموما از دی کبوکسیلیک اسیدها و دی هیدریک الکل ها تولید می شوند.

معمولترین مواد اولیه عبارتند از:

دی متیل ترفتالات

ترفتالیک اسید

دی متیل ایزو فتالات

ایزوفتالیک اسید

دی متیل آدیپات

آدیپیک اسید

آزئالیک اسید

سباسیک

دود کازئویک اسید

1و4 سیکلوهگزان دی کبوکسیلیک اسید

دی متیل -1و4-سیکلو هگزان دی کربوکسیلات استر

هیدروکسی مربوکسیلیک اسیدها و لاکتون ها:

4- هیدروکسی بنزوئیک اسید

6-هیدروکسی-2- نغتوئیک اسید

پیوالولاکتون

4-کاپرواکتون

الکل های دو عاملی و بیس فنل ها:

اتیلن گلایکول

1و2-پروپان دی ال

1و3-پروپان دی ال

1و4-بوتان دی ال

1و4-سیکلوهگزان دی متانول

2و2-دی متیل-1و3-پروپن دی ال

1و6هگزان دی ال

پلی (تتراهیدروفوران دی ال)

4و4-دی هیدروکسی -1و1-بی فنیل

1و4 هیدروکوینون

در تولید پلی استرها  مهمترین و پر کاربرد ترین دی کربوکسیلیک اسید مصرفی ترفتالیک اسید می باشد. قبلا بدست آوردن این ترکیب به صورت خالص مشکل بود بنابراین عمدتا دی متیل استر اسیدهای دی کربوکسیلیک (مانند DMT) به عنوان ماده اولیه بکار می رفتند. لاکتون ها و هیدروکسی کربقوکسیلیک اسیدها و بیس فنل ها از اهمیت کمتری برخوردارند و مخصوصا اینکه الزامات شدیدی بر میزان خلوص مواد اولیه قرار داده شده اند زیرا ناخالصی ها می توانند بوسیله بسپارش تراکمی از طریق پایان دادن به زنجیره دار کردن (مثلا ترکیبات تک عاملی یا چند عاملی) در فرایند پلیمریزاسون مزاحمت ایجاد کنند و یا می توانند موجب واکنش های ثانویه نامطلوب و رنگ زدایی تحت دماهای واکنش زیاد شوند.

1-7کاربردها:

مواد مصرف عمده پلی استرها در آمریکا و اروپا در تولید الیاف و تهیه لباس و پوشاک می باشد. پلی استرها همچنین در ساخت بطری و فیلم و پوشش سطحی و رنگ و مواد کامپوزیتی نیز کاربرد فراوانی دارد.

 پلی استرهای بلورین مایع از اولین انواع پلیمرهای بلورین مایع به کاربرده شده در صنعت هستند.

رزین های پلی استرترموست در تولید مواد قالب گیری و کامپوزیت های پلیمر- شیشه  و برخی از قطغات خودرو به کار گرفته شده اند.

یکی از کاربردهای عمده پلی استر در صنایع وابسته به چوب می باشد که به عنوان لعاب محافظ چوب و جلا دهنده آن استفاده می گردد.

همانطور که اشاره شد یکی از انواع پلی استرهای ترموپلاست پلی اتیلن ترفتالات می باشد که در ادامه به شرح آن خواهیم پرداخت.

بخش دوم:پلی اتیلن ترفتالات(PET)

2-1مقدمه

پلی اتیلن ترفتالات با نامهای PET و PETE و یا با نامهای غیر متداول PETP یاPET-P نیز معروف است.و در الیاف مصنوعی ظروف نگهداری نوشابه ها و مواد غذلیی و دیگر مایعات و صنایع بسته بندی و الکترونیک و صنایع صوتی و تصویری و همچنین رزین های مهندسی بکار میرود.مهمترین استفاده PET  در تولید الیاف مصنوعی است.پلی اتیلن ترفتالات یک هوموپلیمرترموپلاستیک خطی و نیمه بلورین است که بسته به فرآوری و سابقه دمایی میتواند به صورت ماده غیر بلورین (شفاف) و یا نیمه بلورین (سفید و کدر ) وجود داشته باشد.

مونومر آن میتواند بوسیله استریفیکاسیون بین ترفتالیک اسید و اتیلن گلایکول با خروج آب به عنوان محصول جانبی و یا بوسیله استریفیکاسیون بین اتیلن گلایکول دی متیل ترفتالات و با خروج متانول به عنوان محصول جانبی ساخته شود.پلیمریزاسیون از طریق واکنش تراکم مونومرها (فورا بعد از استری شدن یا تبادل استری انجام می شود) ادامه می یابد.

بیشترین مقدار تولید PET در دنیا برای الیاف مصنوعی و تولید بطری اختصاص داده شده است و عموما در کاربردهای نساجی PET برای سادگی پلی استر نامیده می شود و در حالیکه واژه PET بیشتر در مورد کاربردهای بسته بندی ذکر میشود.

همانند بسیاری از دیگر موارد پلاستیک ساخته شده در تعداد زیادی از کشورها آمار و ارقام ظرفیت و میزان استفده به طور قابل توجهی در معرض عدم قطعیت است.یک برآورد بازار الیاف و فیلامنت را در حدود 72%و محفظه ها 19%و فیلم 7%و مواد قالبگیری 2% نشان میدهد.مقادیر قابل توجهی از بطری PET هر چند برای استفاده مجدد (مثلا در پوشاک بیرونی) به الیاف بازیافت میشود.

2-2 خواص PET

2-2-1 خواص فیزیکی:

PET از مهمترین پلی استرهای ترموپلاستیک است که میتواند تا اندازه ای به عنوان پلیمر بلورین توصیف شود. بلورینگی این ماده از غیر بلورین متغیر است.این ماده میتواند بشدت شفاف و بی رنگ باشد. اما قسمت های ضخیم تر معمولا کدر و مایل به سفید است.

PETیک ماده سخت و سفت و محکم و دارای پایداری ابعادی است که آب خیلی کم را جذب می کند و دارای خاصیت سد گاز است و مقاومت خزشی خوب و ثبات فرم زیادی دارد.

PET میتواند به اجسام قالب گیری نامنظم و با شفافیت زیاد فراورش شود. در گرمایش تامیزان 100-70 در جه سانتی گراد این شفافیت بدلیل POSTCRYSTALLIZATION از بین میرود با این حال اگر زنجیره پلی استر به اجبار جهت دهی شده باشند مثلا توسط کشش دو محوری شفافیت میتواند باقی بماند.(مانند فیلم های BOPET)

TG آن در حدود 78 درجه سانتی گراد و دمای ذوب آن 270 درجه است. میزان بلورینگی PET معمولا رد حدود بین 20 تا 40 درصد و دانسیته آن بین 1.30 و 1.40g/cm3 است.

با اینکه این پلیمر قطبی است ولی خواص عایق الکتریکی آن در دمای اتاق حتی در فرکانس های بالا خوب است و چون دمای اتاق خبلی پایین تر از دمای تبدیل شیشه این ماده است زنجیره های پلیمر دارای حرکت های بسیار محدود می باشد به همین دلیل آرایش دو قطبی پلیمر محدود شده و خواص دی الکتریک از پلیمر مشاهده می گردد.

PET بسته به ضخامتش میتواند از سخت تا نیمه سخت باشد همچنین این پلیمر به علت ساختار خاص در مقابل گاز و رطوبت و حلال ها از مقاومتی بالا برخوردار است.PET محکم بوده و در مقابل ضربه مقاوم است.

2-2-2 ویسکوزیته ذاتی:

یکی از مهمترین مشخصات PET ویسکوزیته ذاتی (I.V) است. ویسکوزیته ذاتی بر حسب dl/g (دسی لیتر بر گرم) سنجیده میشود و به طول زنجیره پلیمر وابسته است و هر چند زنجیره رزین بلند تر باشد ماده سفت تر ایت و بنابراین I.V بالاتر دارد.طول متوسط زنجیره های پلیمر در زمان پلیمریزاسیون میتواند کنترل شود.

محدودهای I.V پلی اتیلن ترفتالات شامل

0.60 برای الیاف

0.65 برای فیلم ها

0.84تا 0.76 برای بطر ها

0.85 برای الیاف ویژه تایر اتومبیل

2-2-3 خواص شیمیایی:

حضور رطوبت در زمان فرآوری (اکستروژن) PET واکنش تراکم را بر می گرداند و درجه ای از وابسپارش (Depolymerization) را تولید می کند.برای کمینه کردن شکست هیدرولیکی و افت خواص قبل از فراورش بایستی محتوی رطوبت کمتر از 0.005% باشد.

PET در دمای اتاق در مقابل آب و اسیدها و بازهای ضعیف و الکل ها و کتون ها و استرها و هیدروکربنهای آلیفاتیک و هیدروکربن های آلیفاتیک کلرینه مقاوم است و حلال های آن عبارتند از :

هگزافلورو-2-پروپانول

هگزافلورواستون و 2-کلروفنل

در هنگام تماس با الکلها برای مقاوم سازی باید یکسری عملیات اضافه هنگام پلیمریزاسیون روی آن صورت گیرد.

This report the description and interpretation of chemical and physical properties of polyethylene terephthalate film and some of its applications.

Manufacturer of polymer films of polyethylene terephthalate is a Large family of polyesters that  physical and chemical properties of its own.

Polyethylene terephthalate is thermoplastic polyester that has the following outstanding properties and consequently the film also has these properties:

- High resistance to penetration of gases, especially oxygen

- Very good chemical resistance and electrical

- High mechanical strength against the tensile and shear stresses

- Capable of forming a molten

- Transparency and gloss and the surface operations (Metalize and corona)

The film forming is the extrusion method and then longitudinal and lateral stretching done at a specific temperature conditions.

Due to the specific method of forming the film in the longitudinal and transverse direction have Orientation polymer chains and is satisfactory mechanical properties.

The most important use of polyethylene terephthalate film is in the packaging industry And consumption in the industry with high growth rate is also And expected in the future higher level of volume of the BOPET be taken in this regard.

Polyester film production by 2010 with growth of 23 percent and consumption of it with annual growth of 6.1% will be met.( Trade in this year is close to 2.5 million tons forecast )

New polyethylene terephthalate film producers in Asia and especially China formed.

More than 50% is consumed in the packaging industry And applications such as audio and video industries, will be forgotten.

Figure 1 charts shows polyester film of various applications in 2010