Технология производства КМ на основе ПЭТ (полиэтилентерефталата)

Федеральное агентство по образованию РФ 
 
 
 

Факультет: МТ

Кафедра: ТОПМ  
 
 
 

Курсовая  работа

по дисциплине «Теория и технология композиционных материалов на полимерной матрице»

Тема: «Технология производства КМ на основе ПЭТ(полиэтилентерефталата)» 
 
 

                  Работу выполнил:

ст. группы

Работу  проверил(а): 
 

2010 
 

Содержание

Введение                                                                                                                3

1. Область применения                                                                                  4

1.1 Основные  отрасли – потребители ПЭТФ                                          6

1.2 Волокна  ПЭТ                                                                                        7

1.3 ПЭТ бутылки                                                                                        8

1.4 ПЭТ пленки                                                                                           8

      2. Исходное сырье и материалы                                                                    10

       2.1 Получение нанокомпозитов на основе ПЭТ                                     12

       2.2 Закономерности твердофазной поликонденсации ПЭТ                   15

3. Вторичная переработка  ПЭТ                                                              18

           2.4 Строение полиэтилентерефталата                                                      19

3. Описание технологических операций с составлением схемы техпроцесса и указанием технологических параметров, оборудования, химизма протекающих реакций.                                                                19
1. Характеристики ПЭТ                                                                            21
4. Качественные показатели готовой продукции .                                       24

Выводы                                                                                                                   26

Список литературы                                                                                                27 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

В настоящее  время прогресс стремится всё  больше к идеальным условиям разрабатываются  материалы более дешевые, легкие , экологичные, технологичные и т.д. Одним из таких материалов является полиэтиле́нтерефтала́т (ПЭТФ, ПЭТ) — термопластик, наиболее распространённый представитель класса полиэфиров, известен под разными фирменными названиями (см. Названия). Продукт поликонденсации этиленгликоля с терефталевой кислотой (или её диметиловым эфиром); твёрдое, бесцветное, прозрачное вещество в аморфном состоянии и белое, непрозрачное в кристаллическом состоянии. Переходит в прозрачное состояние при нагреве до температуры стеклования и остаётся в нём при резком охлаждении и быстром проходе через т. н. «зону кристаллизации». Одним из важных параметров ПЭТ является «присущая вязкость» определяемая длиной молекулы полимера. С увеличением присущей вязкости скорость кристаллизации снижается. Прочен, износостоек, хороший диэлектрик. 

Исследования  по полиэтилентерефталату были начаты в 1935 г. в Великобритании Уинфилдом (англ.) (англ. John Rex Whinfield) и Диксоном (англ. James Tennant Dickson), в фирме Calico Printers Association Ltd. Заявки на патенты по синтезу волокнообразующего полиэтилентерефталата были поданы и зарегистрированы 29 июля 1941 года и 23 августа 1943 года. Опубликованы в 1946 году. 

В СССР был впервые  получен в Лаборатории высокомолекулярных соединений Академии наук СССР в 1949 году.

В данной работе проведу анализ и близкое описание этого материала по разным факторам. 
 
 
 
 
 

1. Область применения.

Благодаря широкому спектру свойств, а также возможности  управлять его кристалличностью, полиэтилентерефталат находит разнообразное применение и занимает пятое  место в мире – 6,5% от объема потребления всех полимерных материалов.

Основными областями  использования полиэтилентерефталата  являются производство преформ, волокон и пленок. Конечными потребителями этой продукции выступают производство бутылочной тары и упаковки, текстильная и шинная промышленность, производство фото- и кинопленок, магнитных лент и дисков.

Следует отметить, что структура потребления ПЭТ  в России коренным образом отличается от видовой структуры потребления  в остальном мире, где наибольшая доля производимого ПЭТ (65%) перерабатывается в волокна и нити. Формирование российского рынка ПЭТ находится  в основном под влиянием развития упаковочной отрасли, и крупнейшим сектором потребления ПЭТ (94,8%) является производство преформ для последующего выдува бутылок и других емкостей. Производство волокон и пленок из ПЭТ в России остается крайне неразвитым (4,1%).

Полиэтилентерефталат  перерабатывается литьем под давлением, экструзией, раздувным формованием. Волокна и тонкие пленки из ПЭТ  изготавливают экструзией с охлаждением  при комнатной температуре. Степень  кристалличности может быть отрегулирована отжигом при температуре между  температурами стеклования и  температурой плавления. Литьем под  давлением на специальных комплексах для производства ПЭТ-преформ из полиэтилентерефталата производят преформы для ПЭТ-бутылок. Кроме того, из полиэтилентерефталата производят текстильные волокна, кордные нити, электрическую изоляцию, детали электротехнического назначения, ручки электрических и газовых плит, различные разъемы, детали кузовов автомобилей, двигателей, насосов, компрессоров, корпуса швейных машин, изделия медицинского назначения.

Отдельный сегмент  современного рынка – рециклинг полиэтилентерефталата.

В России несколько  компаний, используя недорогие линии  для переработки ПЭТ, в том  числе и российского производства, специализируются на покупке отходов и продаже вторичного полиэтилентерефталата. Отходы собираются, сортируются вручную или автоматически и поступают на участок дробления. Загрязненная ПЭТ-дробленка проходит несколько контуров мойки, зону отделения примесей, сушку и поступает в зону растарки. Полученные ПЭТ-хлопья (флексы) можно гранулировать или перерабатывать в негранулированном виде. Вторичный ПЭТ хорошего качества можно использовать без органичений, в том числе для упаковки продуктов. Многие производители ПЭТ-преформ с успехом используют вторсырье в своем производстве.

Кроме того, полиэтилентерефталат можно перерабатывать в активированный уголь, получаемый посредством пиролиза ПЭТ.

    Материалы  могут использоваться в различных  отраслях промышленности:

- электротехника  и электроника,

- машино - и автомобилестроение,

- точная механика,

- бытовые приборы.  

    Как  высококачественные технические  полимеры, стеклонаполненные полиэфирные материалы используются для технических деталей, к которым предъявляются высокие требования по нагрузкам. Благодаря хорошей текучести, их них легко изготавливаются методом литья под давлением, сложные и тонкостенные детали.  

    Эти  термопластичные полиэфиры характеризуется  следующими свойствами:

- высокая жесткость  и твердость

- очень хорошая  длительная прочность

- высокая теплостойкость, особенно армированных стекловолокном  марок (эксплуатационная температура  до 140° - 150° C)

- хорошие антифрикционные  свойства и износостойкость

- высокая размерная  точность деталей, малое влагопоглощение

- очень хорошие  диэлектрические свойства

- высокая стойкость  по отношению к химикатам и  к воздействию атмосферных явлений

- стойкость к  воспламенению (UL 94 V-0 при 0,8 мм)  

    Полиэфирный  термопласт стоек к изменению  первоначальной окраски при длительном  воздействии высокой температуры,  что позволяет с успехом применять  его для изготовления деталей  бытовой техники, подвергающихся  нагреву. Температура длительного  использования материала без  изменения механических и диэлектрических  свойств составляет 120° С, а для стеклонаполненного до 150° С. Материал допускает кратковременное воздействие высокой температуры до 210° С. Изготовленные из него изделия жесткие, прочные, с прекрасной поверхностью.

    Образующиеся  при переработке композиционных  материалов твердые отходы (слитки  расплава) нетоксичны, обезвреживания  не требуют, подлежат измельчению  на дробилках и повторной переработке  в чистом или модифицированном  виде. 

1.1 Основные отрасли – потребители ПЭТФ

Сегодня ПЭТ  используется для производства разнообразнейшей упаковки для продуктов и напитков, косметики и фармацевтических средств, ПЭТ материалы незаменимы при  изготовлении аудио, видео и рентгеновских пленок, автомобильных шин, бутылок для напитков, пленок с высокими барьерными свойствами, волокон для тканей. Широкий ряд применений возможен благодаря исключительному балансу возможностей ПЭТ и тому, что в готовом изделии степень кристалличности и уровень ориентации можно контролировать.

Итак, физические свойства ПЭТФ делают его идеальным  материалом для использования в  следующих основных областях:

• изготовление упаковки (бутылки, коррексы, одноразовая посуда и т.д.)

• плёнок (торговое название «лавсан»)

• волокна (торговое название «полиэстер»)

• конструкционные  элементы для строительства, композиционных материалов для машиностроительной промышленности и др

1.2 Волокна ПЭТ

Основной областью использования ПЭТФ в мире является изготовление полиэфирных волокон (лавсан или терилен) и нитей. Если в России на производство волокон уходит всего лишь 2% от совокупного потребления ПЭТФ – гранулята, то в мире – около 68%.

Широкое применение ПЭТФ началось в 60-е годы первоначально  в производстве текстиля. С тех  пор спрос неуклонно растет в  первую очередь в развитых странах. На рынке ПЭТФ в большинстве регионов отмечается чрезвычайно быстрый  рост спроса со стороны продуцентов полиэфирных волокон и нитей. В свою очередь из полиэфирных волокон и нитей ихготавливают полиэфирные (ПЭФ) ткани. Рост спроса на ПЭФ был вызван, в первую очередь, более низкой себестоимостью по сравнению с другими видами химических волокон и нитей. Вторым фактором популярности полиэфира стал широкий спектр применения в связи с прекрасными свойствами материала. По прочности и удлинению полиэфир не уступает полиамиду, а по светоустойчивости превосходит его, по формоустойчивости превосходит самое формоустойчивое из всех природных волокон — шерсть, имеет низкую гигроскопичность и высокую термостойкость, что является достоинством при производстве технических тканей. Различают: Текстильные волокна и нити.

1. Полиэфирные  текстильные волокна - производство  пряжи полиэфирной и смесовой, широко применяется в производстве  хлолпковых, льняных, шерстяных тканей.

2. Полиэфирные  текстильные нити - используются  в производстве широкого ассортимента  различных типов материалов: подкладочные, костюмные ткани и др.