پلی اتیلن ترفتالات یا PET

 پلی اتیلن ترفتالات (PET) چیست؟

پلی اتیلن ترفتالات پلیمری است که در اغلب کشور ها برای تولید الیاف پلی استر(70 درصد) رزین بطری (22 درصد) فیلم (6 درصد) و رزین های پلی استر مهندسی (2 درصد) به کار رفته ، ولی در ایران این پلیمر بیشتر برای ساخت انواع بطری های آشامیدنی استفاده می شود.

با توجه به مقاومت بالای این بطری ها در برابر شکستگی ، دما و نفوذ گازها ، دارا بودن وزن کم و ارزان بودن قیمت نسبت به سایر مواد بسته بندی همچون شیشه و فلز ، تولید بطری های پلاستیکی از این رزین کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. که بالتبع موجب ورود بطری های PETمصرفی به جریان زباله های شهری می گردد.

بالا بودن حجم این بطری ها نسبت به وزن ، که فضای زیادی را در هنگام حمل و نقل و دفن ف به خود اختصاص می دهند و تجزیه بسیار طولانی آنه در طبیعت (حدود 300 سال) ، باعث گردیده تا مسئله بازیافت این بطری ها، بخصوص در سال های اخیر توجه همگان را به خو جلب نماید.

روش تولید پلی اتیلن ترفتالات (PET )

پلی استرها توسط واكنش دو عاملی اسیدها و الكل ها در حضور یك كاتالیست فلزی تولید می شوند. مرحله پلیمریزاسیون كلیدی به عنوان یك واكنش تغلیظ ، كه مولكولها واكنش داده و آب آزاد می شود ، شناخته شده است كه این توسط واكنش دوم پلیمریزاسیون كه در فاز جامد رخ می دهد دنبال می شود.

واسطه های كاربردی در تولید PET ، ترفتالیك اسید خالص و اتیلن گلیكول میباشند كه از مشتقات نفت خام هستند. در زمان حرارت دادن مواد با یكدیگر، اولین محصولی كه تولید می شود منومر است ( بیس هیدروكسی اتیل ترفتالات ) كه با پلیمرهای با وزن مولكولی پایین مخلوط شده ( الیگومر) سپس مخلوط واكنش داده و اتیلن گلایكول مازاد به صورت تقطیری خارج و PETتشكیل می شود.

PET در این مرحله به صورت یك مایع ویسكوز مذاب است كه با فشار خارج شده و توسط آب خنك شده و به فرم مواد بی شكل شیشه ای در می آید. گاهی PET بر مبنای دی متیل استر از فتالیك اسید نیز تولید میشود. PET با وزن مولكولی بالا توسط مرحله دوم پلیمریزاسیون به صورت جامد در دمای پایین تولید میشود. این روش باعث از بین رفتن تمام ناخالصی های فرار نظیر استالدهید ، گلیكول آزاد و آب میشود. در تهیه PET رسیدن به وزن مولكولی بالا برای ایجاد خصوصیات میكانیكی ، سختی و مقاومت خزشی ضروری است تا انعطاف كافی در برابر شكستن داشته باشد.

خالص سازی پلیمر تشكیل شده خیلی مشكل می باشد به همین دلیل مواد اولیه رمز دستیابی به كیفیت بالای پلیمر برای بسته بندی مواد غذایی است. اتیلن گلایكول به راحتی توسط تقطیر خلاء و اسید توسط تكرار بلورینگی از حلال خالص سازی می شود.چنین موادی با خلوص و وزن مولكولی بالا برای بسته بندی كاربردی مواد غذایی لازم اند.

كاتالیزورها در غلظت های خیلی كم به منظور توسعه واكنشها و تضمین كاربری اقتصادی استفاده می شوند. عمومی ترین كاتالیزور تری اكسید آنتیمونی است اما نمك های از تیتانیوم ، ژرمنیوم ، كبالت ، منگنز ، منیزیم و روی هم گاهی استفاده می شود که مقدار ناچیزی از آن در درون قالب پلیمر یا در خود زنجیره پلیمر باقی می ماند.

PET به عنوان یك پلیمر semi – crystalline طبقه بندی شده و زمانیكه حرارت داده می شود در دمای بالاتر از 72C از حالت سخت شیشه ای به فرم الاستیكی تغیر پیدا می كند.زمانیكه زنجیره های مولكولی پلیمر كشیده شده و در یك راستا قرار می گیرند به فرم رشته ها و یا در دو جهت به شكل فیلم ها و ورقه ها در می آیند.

اگر مواد مذاب سریعا سرد شوند در حالیكه همچنان در حالت كشش نگه داشته شوند.زنجیره ها به صورت جهت دار منجمد شده و سالم باقی می مانند. قرار گرفتن در حالت كشش باعث بروز خصوصیت استحكام می شود. ( خصوصیاتی كه در بطری های PET مشاهده می شود. )

اگر PETدر فرم كشیده شده در دمای 72C نگه داشته شود و به آهستگی بلورینه شود مواد رو به مات شدن میل میكنند ،در نتیجه سختی بیشتر و انعطاف كمتر حاصل میشود.(بعدها آن به عنوان crystalline PET شناخته شد) این فرم قادر است دماهای بالاتر را تحمل كند ومی تواند در تولید سینی و ظروف با تحمل درجه حرارت ملایم گاز استفاده شود. این تكنیك heat setting می باشد كه اغلب خصوصیت مقاومت شستشو و چروك منسوجات پلی استر را بهبود می بخشند.
اصلاح ما بین هر یك از این فرم ها یك محدوده وسیع از محصولات متفاوت را تولید می كند كه تمام گونه ها از همان فرمول شیمیایی اصلی PET اند.

کاربرد ها و خواص PET

امروزهPET عمدتاً از ترکیب اتیلن گلیکول با اسید ترفتالیک با کمک گرما و کاتالیزور بدست می آید که پلیمری خطی و مقاوم در برابر حلال ها است.خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه، PETمانند استحکام مکانیکی بالا استحکام اتصالات ، شفافیت ، وزن سبک ، بی خطر بودن آن از نظر سمیت و نفوذ ناپذیری در برابرco 2 سبب شده است که به طور گسترده ای در ساخت فیلمهای عکاسی ، بطری های نوشیدنی ، و الیاف به کار رود . همچنین در تهیه الیاف پیوسته BCF و نخ صنعتی و Staple ، POY منسوجات و پوشاک کاربرد دارد . به علت اثر نداشتن PET در مزه و پایداری در برابر گرما به عنوان بسته بندی مواد غذایی نیز استفاده می شود

بررسی سمیت پلی اتیلن ترفتالات ( PET )

PET به صورت بیولوژیكی خنثی ، به صورت جلدی مطمئن برای در دست گرفتن می باشد. اگر بلعیده و یا استنشاق شود خطرناك نمی باشد. در مطالعات تغذیه ای صورت گرفته بر روی حیوانات هیچ مدركی مبنی بر سمیت ماده مورد نظر یافت نشد. نتایج منفی از تستهای Ames ومطالعه بر روی DNA سنتزی (غیر قابل برنامه ریزی شده ) نشان داد كه PET سمیتی بر روی ژنها ندارد.

مطالعات مشابه بر روی منومرها و تركیبات واسطه PET نشان می دهد كه این مواد به صورت ضروری سمی نیستند و هیچ تهدیدی برای انسان در بر ندارد. یكی از مواد ویژه كه در سطح وسیع استفاده شده ، تری اكسید آنتیموان است كه باعث سرطان می شود. به هر حال مطالعات كامل بر روی تغذیه حیوانات نشان داد كه هیچگونه ریسكی ناشی از استفاده آنتیمونی در تولید PET وجود ندارد. مطالعه بر روی رژیم غذایی شامل 20 g/Kg تری اكسید آنتیمونی تاثیرات سمی قابل شناسایی بر روی حیوانات نداشت و آزمایشات genotoxin اغلب منفی بود.

غدد درون ریز بدن انسان كه كنترل فرایندهای حیاتی انسان نظیر تولید مثل ، تنظیم متابولیسم و دیگر جنبه های توسعه قبل از تولد را به عهده دارد .مواد شیمیایی مصنوعی ساخت بشر ، در صورت جذب در بدن باعث از هم پاشیدن هورمون استروژن اختلال در چرخه غدد درون ریز ، اختلال در تولید مثل و كاهش در تعداد اسپرم میگردد.پس این نكته مهم است كه تركیبات استفاده شده در PET هیچ مدركی مبنی بر فعالیت استروژنیك نداشته باشند.یك مدرك مهم وجود دارد كه نشان میدهد كه این مواد غیر سرطانی و نسبتا ایمن اند.

مزایا و معایب استفاده از PET

مزیت استفاده از بطری های PET این است که درب بطری به راحتی با می شود و قابلیت بسته شدن مجدد را دارد و همچنین سبک و ارزان قیمت می باشند.PET به طور ذاتی مشخصات پلاستیک های زیست تخریب را دارد و در مدت دو سال در زیر خاک بیش از 30 در صد آن تخریب می گردد که بازیافت PET و تبدیل آن به محصولات قابل مصر ف راه حل مناسب تری است .

این مواد با اینکه در صد وزنی کمی از کل ضایعات جامعه (حدود 7 درصد) را تشکیل می دهند ولی به علت چگالی کم ، حجم بالایی حدود 30 درصد کل ضایعات را در بر دارند . به طور معمول حدود 800 کیلوگرم زباله در هر متر مکعب فضای دفن جای می گیرد در حالیکه یک متر مکعب فضای دفنی تنها می تواند 35 کیلو گرم بطری را در خود جای دهد.

منبع : http://zarplast.ir/