Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для фильма 1981 года см. Полиэстер (фильм) .
Группа сложных эфиров (синяя), определяющая полиэфиры.
Крупный план рубашки из полиэстера
СЭМ- изображение изгиба полиэфирного волокна с большой площадью поверхности и семилопастным поперечным сечением

Полиэфир - это категория полимеров, которые содержат сложноэфирную функциональную группу в каждом повторяющемся звене их основной цепи. [1] Как особый материал , это чаще всего относится к типу полиэтилентерефталата (ПЭТ). Полиэфиры включают в себя природные химические вещества, такие , как в кутине из растений кутикулы , а также синтетические материалы, такие как polybutyrate . Натуральные полиэфиры и некоторые синтетические являются биоразлагаемыми , но большинство синтетических полиэфиров нет. Материал широко используется в одежде.

Иногда полиэфирные волокна прядут вместе с натуральными волокнами, чтобы получить ткань со смешанными свойствами. Смеси хлопка и полиэстера могут быть прочными, устойчивыми к складкам и разрывам, а также уменьшать усадку. Синтетические волокна с использованием полиэстера обладают высокой устойчивостью к воде, ветру и окружающей среде по сравнению с волокнами растительного происхождения. Они менее огнестойкие и могут плавиться при возгорании. [2]

Жидкокристаллические полиэфиры являются одними из первых промышленно используемых жидкокристаллических полимеров . Их используют из-за их механических свойств и термостойкости. Эти свойства также важны при их применении в качестве истираемого уплотнения в реактивных двигателях. [3]

Натуральные полиэфиры могли сыграть значительную роль в зарождении жизни . [4] Известно, что длинные гетерогенные полиэфирные цепи и безмембранные структуры легко образуются в однореакторной реакции без катализатора в простых пребиотических условиях. [5] [6]

Типы [ править ]

Полиэфиры являются одним из наиболее экономически важных классов полимеров, в первую очередь из-за ПЭТ, который входит в число товарных пластмасс; в 2000 году во всем мире было произведено около 30 миллионов тонн. [7] Разнообразие структур и свойств в семействе полиэфиров очень велико, в зависимости от природы группы R (см. Первый рисунок с синей сложноэфирной группой). [1]

Семейство полиэфиров включает: [1]

  • Линейные алифатические высокомолекулярные полиэфиры ( M n > 10 000) представляют собой легкоплавкие (т.пл. 40-80 ° C) полукристаллические полимеры и демонстрируют относительно плохие механические свойства. Присущая им способность к разложению, являющаяся результатом их гидролитической нестабильности, делает их пригодными для применений, где возможное воздействие на окружающую среду является проблемой, например, упаковки, одноразовых предметов или сельскохозяйственных мульчирующих пленок [8] ⁠ или в биомедицинских и фармацевтических приложениях. [9]
  • Алифатические линейные полиэфиры с низкой молярной массой ( M n <10 000) с концевыми гидроксильными группами используются в качестве макромономеров для производства полиуретанов.
  • сверхразветвленные полиэфиры используются в качестве модификаторов реологии в термопластах или в качестве сшивающих агентов в покрытиях [10] из-за их особенно низкой вязкости, хорошей растворимости и высокой функциональности [11]
  • Алифатико-ароматические полиэфиры, включая полиэтилентерефталат и полибутилентерефталат, представляют собой полукристаллические тугоплавкие материалы (температура плавления 160–280 ° C), которые нашли применение в качестве технических термопластов, волокон и пленок.
  • Полностью ароматические линейные сополиэфиры обладают превосходными механическими свойствами и термостойкостью и используются в ряде высокоэффективных приложений.
  • Ненасыщенные сложные полиэфиры получают из многофункциональных спиртов и ненасыщенных двухосновных кислот и после этого сшиваются; они используются в качестве матриц в композиционных материалах. Алкидные смолы производятся из полифункциональных спиртов и жирных кислот и широко используются в производстве покрытий и композитов, поскольку они могут сшиваться в присутствии кислорода. Также существуют резиноподобные полиэфиры, называемые термопластичными полиэфирными эластомерами (сложноэфирные ТПЭ). Ненасыщенные полиэфиры (UPR) - это термореактивные смолы . В жидком состоянии они используются в качестве литейных материалов, в составах для формования листов , в качестве смол для ламинирования стекловолокна и в неметаллических наполнителях кузовов. Они также используются кактермореактивная полимерная матрица в пре-прегах . Ненасыщенные полиэфиры, армированные стекловолокном, находят широкое применение в кузовах яхт и кузовных деталях автомобилей.

В зависимости от химической структуры полиэстер может быть термопластичным или термореактивным . Есть также полиэфирные смолы, отверждаемые отвердителями; однако наиболее распространенными сложными полиэфирами являются термопласты. [12] Группа ОН реагирует с соединением с изоцианатной функциональной группой в двухкомпонентной системе с образованием покрытий, которые необязательно могут быть пигментированы. Полиэфиры, как термопласты, могут изменять форму после воздействия тепла. Несмотря на то, что полиэфиры горючие при высоких температурах, они имеют тенденцию к сжатию от огня и самозатуханию при возгорании. Полиэфирные волокна обладают высокой прочностью и модулем упругости, а также низким водопоглощением и минимальной усадкой. по сравнению с другими промышленными волокнами.

Увеличение ароматической составляющей полиэфиров увеличивает их температуру стеклования, температуру плавления, термическую стабильность , химическую стабильность ...

Сложные полиэфиры также могут быть телехелическими олигомерами, такими как поликапролактондиол (PCL) и полиэтиленадипатдиол (PEA). Затем они используются в качестве форполимеров .

Алифатические и ароматические полимеры [ править ]

Термостойкие полимеры с высокой долей ароматических структур также называют высокоэффективными пластиками ; эта ориентированная на применение классификация сравнивает такие полимеры с инженерными пластиками и товарными пластиками . Температура непрерывной эксплуатации высокоэффективных пластиков обычно указывается как выше 150 ° C [13], тогда как технические пластики (такие как полиамид или поликарбонат) часто определяются как термопласты, сохраняющие свои свойства при температуре выше 100 ° C. [14] ⁠ Товарные пластмассы (такие как полиэтилен или полипропилен) имеют в этом отношении еще большие ограничения, но они производятся в больших количествах по низкой цене.

Поли (сложноэфиримиды) содержат ароматическую имидную группу в повторяющемся звене, полимеры на основе имидов имеют высокую долю ароматических структур в основной цепи и относятся к классу термостабильных полимеров. Такие полимеры содержат структуры, которые придают высокие температуры плавления, устойчивость к окислительной деструкции и устойчивость к излучению и химическим реагентам. К термостабильным полимерам, имеющим коммерческое значение, относятся полиимиды , полисульфоны , полиэфиркетоны и полибензимидазолы . Из них наиболее широко применяются полиимиды. [15]Структура полимеров также приводит к плохим технологическим характеристикам, в частности к высокой температуре плавления и низкой растворимости. Указанные свойства, в частности, основаны на высоком процентном содержании ароматических углеродов в основной цепи полимера, что обеспечивает определенную жесткость. [16] ⁠ Подходы к повышению технологичности включают включение гибких распорок в основу, прикрепление стабильных подвесных групп или включение несимметричных структур. [15] ⁠ Гибкие прокладки включают, например, простые эфирные или гексафторизопропилиденовые, карбонильные или алифатические группы, такие как изопропилиден; эти группы обеспечивают вращение связей между ароматическими кольцами. Менее симметричные структуры, например на основе мета - или орто-связанные мономеры вносят структурный беспорядок и тем самым снижают кристалличность. [7]

В целом плохая технологичность ароматических полимеров (например, высокая температура плавления и низкая растворимость) также ограничивает доступные варианты синтеза и может потребовать сильных электронодонорных сорастворителей, таких как HFIP или TFA для анализа (например, 1 H ЯМР-спектроскопия). которые сами по себе могут ввести дополнительные практические ограничения.

Использование и приложения [ править ]

Ткани, сотканные или связанные из полиэфирной нити или пряжи, широко используются в одежде и предметах интерьера, от рубашек и брюк до курток и шляп, простыней, одеял, мягкой мебели и ковриков для компьютерных мышек. Промышленные полиэфирные волокна, пряжа и канаты используются в армирующих материалах автомобильных шин, тканях для конвейерных лент, ремнях безопасности, тканях с покрытием и пластиковых армирующих материалах с высоким поглощением энергии. Полиэфирное волокно используется в качестве амортизирующего и изоляционного материала для подушек, стеганых одеял и обивки. Полиэфирные ткани очень устойчивы к пятнам - фактически, единственный класс красителей, которые можно использовать для изменения цвета полиэфирной ткани, - это так называемые дисперсные красители . [17]

Полиэфиры также используются для изготовления бутылок, пленок, брезента , парусов (дакрон), каноэ, жидкокристаллических дисплеев , голограмм , фильтров , диэлектрической пленки для конденсаторов , пленочной изоляции для проводов и изоляционных лент . Полиэфиры широко используются в качестве отделки высококачественных деревянных изделий, таких как гитары , пианино и интерьеры автомобилей / яхт. ТиксотропныйСвойства наносимых распылением полиэфиров делают их идеальными для использования на древесине с открытой структурой, так как они могут быстро заполнять структуру древесины с большой толщиной пленки на один слой. Затвердевшие полиэфиры можно шлифовать и отполировать до глянцевого и прочного покрытия.

Промышленность [ править ]

Основы [ править ]

Полиэтилентерефталат , полиэфир с наибольшей долей на рынке, представляет собой синтетический полимер, сделанный из очищенной терефталевой кислоты (PTA) или ее диметилового эфира диметилтерефталата (DMT) и моноэтиленгликоля (MEG). С долей рынка 18% всех производимых пластиковых материалов он занимает третье место после полиэтилена (33,5%) и полипропилена (19,5%) и считается товарным пластиком .

Существует несколько причин важности полиэтилентерефталата:

  • Относительно легкодоступное сырье PTA или DMT и MEG
  • Очень хорошо понятый и описанный простой химический процесс его синтеза
  • Низкий уровень токсичности всего сырья и побочных продуктов при производстве и переработке.
  • Возможность производства ПЭТ в замкнутом цикле с низкими выбросами в окружающую среду.
  • Превосходные механические и химические свойства
  • Возможность вторичной переработки
  • Большой выбор промежуточных и конечных продуктов.

В следующей таблице показано примерное мировое производство полиэстера. Основные области применения - текстиль , полиэфирная смола для бутылок, полиэфирная пленка, в основном, для упаковки и специальные полиэфиры для инженерных пластиков. Согласно этой таблице, общее производство полиэфира в мире может превысить 50 миллионов тонн в год до 2010 года.

Мировое производство полиэстера по годам
Тип продукта2002 (млн т / год)2008 (млн т / год)
Текстиль-ПЭТ2039
Смола, бутылка / A-PET916
Пленка-ПЭТ1.21.5
Специальный полиэстер12,5
Общий31,259

Обработка полиэстера [ править ]

После первой стадии производства полимера в фазе расплава поток продукта делится на две различные области применения, которые в основном представляют собой текстильную промышленность и упаковку. В следующей таблице перечислены основные области применения текстиля и упаковки из полиэстера.

Список приложений для текстильных и упаковочных полиэфиров (расплав или гранулы)
ТекстильУпаковка
Штапельное волокно (PSF)Бутылки для CSD, воды, пива, сока, моющих средств и т. Д.
Нити POY, DTY, FDYПленка A-PET
Техническая пряжа и шинный кордТермоформование
Флизелин и спанбонддвухосно-ориентированная пленка (BO-PET)
МононитьОбвязка

Сокращения:

PSF
Полиэфирно-штапельное волокно;
POY
Частично ориентированная пряжа;
DTY
Тянутая фактурная пряжа;
FDY
Полностью вытянутая пряжа;
CSD
Газированный безалкогольный напиток;
ДОМАШНЕЕ ЖИВОТНОЕ
Аморфная полиэтилентерефталатная пленка;
БО-ПЭТ
Биаксиально ориентированная полиэтилентерефталатная пленка;

Сравнимый небольшой рыночный сегмент (намного меньше 1 миллиона тонн в год) полиэстера используется для производства конструкционных пластмасс и маточных смесей .

Для производства расплава полиэстера с высокой эффективностью необходимы такие высокопроизводительные технологические операции, как штапельное волокно (50–300 тонн / день на прядильную линию) или POY / FDY (до 600 тонн / день, разделенных примерно на 10 прядильных машин). Между тем все больше и больше вертикально интегрированных прямых процессов. Это означает, что расплав полимера напрямую превращается в текстильные волокна или нити без обычного этапа гранулирования . Мы говорим о полной вертикальной интеграции, когда полиэфир производится на одном предприятии, начиная с сырой нефти или дистилляции.продукты в цепи: масло → бензол → PX → PTA → расплав ПЭТ → волокно / нить или смола бутылочного сорта. Между тем такие интегрированные процессы внедряются в более или менее прерванные процессы на одной производственной площадке. Компания Eastman Chemicals была первой, кто предложил замкнуть цепочку от полимера PX до полимера PET с помощью так называемого процесса INTEGREX. Мощность таких вертикально интегрированных производственных площадок составляет> 1000 тонн в день и может легко достигать 2500 тонн в день.

Помимо вышеупомянутых крупных перерабатывающих установок для производства штапельного волокна или пряжи, существует десять тысяч малых и очень маленьких перерабатывающих предприятий, так что можно оценить, что полиэфир перерабатывается и перерабатывается на более чем 10 000 заводов по всему миру. И это без учета всех компаний, занимающихся поставками, начиная с инженерных и обрабатывающих машин и заканчивая специальными добавками, стабилизаторами и красителями. Это гигантский промышленный комплекс, который продолжает расти на 4–8% в год, в зависимости от региона мира.

Синтез [ править ]

Синтез сложных полиэфиров обычно осуществляется реакцией поликонденсации. См. « Реакции конденсации в химии полимеров». Общее уравнение реакции диола с двухосновной кислотой:

(n + 1) R (OH) 2 + n R´ (COOH) 2 → HO [ROOCR´COO] n ROH + 2n H 2 O.

Сложные полиэфиры могут быть получены с помощью широкого ряда реакций, наиболее важными из которых являются реакция кислот и спиртов, алкоголиз и / или ацидолиз низкомолекулярных сложных эфиров или алкоголиз ацилхлоридов. На следующем рисунке представлен обзор таких типичных реакций поликонденсации при производстве полиэфиров. Кроме того, сложные полиэфиры доступны посредством полимеризации с раскрытием цикла.

Этерификация азеотропа [ править ]

В этом классическом методе спирт и карбоновая кислота реагируют с образованием сложного эфира карбоновой кислоты. Чтобы собрать полимер, воду, образовавшуюся в результате реакции, необходимо постоянно удалять азеотропной перегонкой.

Этерификация расплава [ править ]

Когда точки плавления мономеров достаточно низкие, полиэфир может быть образован путем прямой этерификации при удалении реакционной воды с помощью вакуума.

Прямая полиэтерификация в массе при высоких температурах (150 - 290 ° C) хорошо подходит и используется в промышленном масштабе для производства алифатических сложных полиэфиров, ненасыщенных сложных полиэфиров и ароматических-алифатических сложных полиэфиров. Мономеры, содержащие фенольные или третичные гидроксильные группы, проявляют низкую реакционную способность с карбоновыми кислотами и не могут быть полимеризованы путем прямой полиэтерификации на основе кислого спирта. [7] ⁠ В случае производства ПЭТ, однако, прямой процесс имеет несколько преимуществ, в частности, более высокую скорость реакции, более высокую достижимую молекулярную массу, выделение воды вместо метанола и более низкие затраты на хранение кислоты по сравнению с сложный эфир за счет меньшего веса. [1]

Алкогольная переэтерификация [ править ]

Основная статья: Переэтерификация

Переэтерификация : олигомер с концевыми спиртовыми группами и олигомер с концевыми сложноэфирными группами конденсируются с образованием сложноэфирной связи с потерей спирта. R и R 'представляют собой две цепи олигомера, R' 'представляет собой жертвенное звено, такое как метильная группа ( метанол является побочным продуктом реакции этерификации).

Термин переэтерификация обычно используется для описания реакций обмена гидроксиэфира, карбоксиэфира и сложного эфира-сложного эфира. Реакция обмена гидрокси-сложного эфира имеет самую высокую скорость реакции и используется для производства множества ароматических-алифатических и полностью ароматических сложных полиэфиров. [7] Синтез на основе переэтерификации особенно полезен, когда используются высокоплавкие и плохо растворимые дикарбоновые кислоты. Кроме того, спирты как продукт конденсации более летучие и поэтому их легче удалить, чем вода. [18]

Высокотемпературный синтез в расплаве между диацетатами бисфенола и ароматическими дикарбоновыми кислотами или наоборот между бисфенолами и дифениловыми эфирами ароматических дикарбоновых кислот (проводимый при 220-320 ° C после высвобождения уксусной кислоты), помимо синтеза на основе ацилхлорида, является предпочтительный способ получения полностью ароматических сложных полиэфиров. [7]

Ацилирование [ править ]

При ацилировании кислота начинается как хлорангидрид , и, таким образом, поликонденсация протекает с выделением соляной кислоты (HCl) вместо воды.

Взаимодействие между диацилхлоридами и спиртами или фенольными соединениями широко применялось для синтеза полиэфиров и было предметом многочисленных обзоров и глав книг. [7] ⁠ [19] [20] [21] Реакция проводится при более низких температурах, чем равновесные методы; возможными типами являются высокотемпературная конденсация в растворе, катализируемые амином и межфазные реакции. Кроме того, использование активирующих агентов считается неравновесным методом. Константы равновесия для конденсации на основе ацилхлорида с получением арилатов и полиарилатов действительно очень высоки и, как сообщается, составляют 4,3 × 10 3 и 4,7 × 10 3., соответственно. Таким образом, эту реакцию часто называют «неравновесной» полиэтерификацией. Даже несмотря на то, что синтез на основе ацилхлорида также является предметом сообщений в патентной литературе, маловероятно, что эта реакция будет использоваться в промышленных масштабах. [22] Метод ограничен дороговизной дихлоридов кислот, их чувствительностью к гидролизу и возникновению побочных реакций. [23]

Высокотемпературная реакция (от 100 до> 300 ° C) диацилхлорида со спиртом дает полиэфир и хлористый водород. При этих относительно высоких температурах реакция протекает быстро без катализатора: [21]

За превращением реакции можно следить путем титрования выделившегося хлористого водорода. Было описано большое количество растворителей, включая хлорированные бензолы (например, дихлорбензол), хлорированные нафталины или дифенилы, а также нехлорированные ароматические соединения, такие как терфенилы, бензофеноны или дибензилбензолы. Реакция также была успешно применена для получения высококристаллических и плохо растворимых полимеров, которые требуют высоких температур для поддержания в растворе (по крайней мере, пока не будет достигнута достаточно высокая молекулярная масса). [24]

В межфазной реакции на основе ацилхлорида спирт (обычно на самом деле фенол) растворяют в форме алкоксида в водном растворе гидроксида натрия , ацилхлорид в органическом растворителе, не смешивающемся с водой, таком как дихлорметан , хлорбензол или гексан. , реакция происходит на границе раздела при высокоскоростном перемешивании, близком к комнатной температуре. [21]

Метод используется для производства полиарилатов (полиэфиров на основе бисфенолов), полиамидов , поликарбонатов , поли (тиокарбонатов) и других. Поскольку молекулярная масса продукта, полученного высокотемпературным синтезом, может быть серьезно ограничена побочными реакциями, эта проблема решается за счет умеренных температур межфазной поликонденсации. Эта процедура применяется к промышленному производству полиарилатов на основе бисфенола-A, таких как U-Polymer Unitika. [7] В некоторых случаях воду можно заменить несмешивающимся органическим растворителем (например, в системе адипонитрил / четыреххлористый углерод ). [21]Этот метод мало применим при производстве сложных полиэфиров на основе алифатических диолов, которые имеют более высокие значения p K a, чем фенолы, и поэтому не образуют ионы алкоголятов в водных растворах. [7] Катализируемая основанием реакция ацилхлорида со спиртом также может быть проведена в одну фазу с использованием третичных аминов (например, триэтиламина , Et 3 N) или пиридина в качестве акцепторов кислоты:

В то время как полиэтерификации на основе ацилхлорида без катализатора протекают очень медленно при комнатной температуре, амин ускоряет реакцию несколькими возможными способами, хотя механизм полностью не изучен. [21] Однако известно, что третичные амины могут вызывать побочные реакции, такие как образование кетенов и димеров кетена. [25]

Силиловый метод
В этом варианте метода HCl хлорид карбоновой кислоты превращается в триметилсилиловый эфир спиртового компонента, и получается триметилсилилхлорид.

Ацетатный метод (эстерификация) [ править ]

Силилацетатный метод

Полимеризация с раскрытием кольца [ править ]

Алифатические полиэфиры могут быть собраны из лактонов в очень мягких условиях, катализированы анионно , катионно , металлоорганически или на основе ферментов [26] [27]. Недавно было показано, что ряд каталитических методов сополимеризации эпоксидов с циклическими ангидридами обеспечивает широкий спектр массив функционализированных полиэфиров, как насыщенных, так и ненасыщенных. Полимеризация с раскрытием кольца лактонов и лактидов также применяется в промышленных масштабах. [28] [29]

Другие методы [ править ]

Сообщалось о множестве других реакций синтеза выбранных сложных полиэфиров, но они ограничиваются синтезом в лабораторном масштабе с использованием определенных условий, например с использованием солей дикарбоновых кислот и диалкилгалогенидов, или реакций между бискетенами и диолами. [7]

Вместо ацилхлоридов можно использовать так называемые активирующие агенты, такие как 1,1'-карбонилдиимидазол , дициклогексилкарбодиимид или трифторуксусный ангидрид . Поликонденсация протекает через превращение карбоновой кислоты in situ в более реакционноспособный промежуточный продукт, в то время как активирующие агенты расходуются. Реакция протекает, например, через промежуточный N- ацилимидазол, который реагирует с каталитически действующим алкоксидом натрия: [7]

Использование активирующих агентов для производства тугоплавких ароматических полиэфиров и полиамидов в мягких условиях является предметом интенсивных академических исследований с 1980-х годов, но реакции не получили коммерческого признания, поскольку аналогичные результаты могут быть достигнуты с более дешевыми реагентами. [7]

Термодинамика реакций поликонденсации [ править ]

Некоторые авторы [7] [19] подразделяют полиэстерификации на две основные категории: а) равновесные полиэтерификации (в основном спирто-кислотные реакции, реакции обмена спирт-эфир и кислотно-эфирные реакции, проводимые в массе при высоких температурах) и б) неравновесные полиэтерификации с использованием мономеров с высокой реакционной способностью (например, хлорангидридов или активированных карбоновых кислот, в большинстве случаев проводимых в растворах при более низких температурах).

Полиэтерификация на основе кислоты и спирта является одним из примеров равновесной реакции. Соотношение между образующей полимер сложноэфирной группой (-C (O) O-) и продуктом конденсации водой (H 2 O) по отношению к мономерам на основе кислоты (-C (O) OH) и спирта (-OH) описывается равновесной константой к с .

Константа равновесия полиэтерификации на основе кислоты и спирта обычно составляет K C ≤ 10, что недостаточно для получения высокомолекулярных полимеров ( DP n ≥ 100), поскольку можно рассчитать среднечисловую степень полимеризации ( DP n ). от равновесной константы к с . [20]

Следовательно, в равновесных реакциях необходимо непрерывно и эффективно удалять продукт конденсации из реакционной среды, чтобы приблизить равновесие к полимеру. [20] Поэтому продукт конденсации удаляется при пониженном давлении и высоких температурах (150–320 ° C, в зависимости от мономеров), чтобы предотвратить обратную реакцию. [9] По мере прохождения реакции концентрация активных концов цепи уменьшается, а вязкость расплава или раствора увеличивается. Для увеличения скорости реакции реакцию проводят при высокой концентрации концевых групп (предпочтительно в объеме), чему способствуют повышенные температуры.

Константы равновесия величиной K C ≥ 10 4 достигаются при использовании реакционноспособных реагентов ( хлорангидридов или ангидридов кислот ) или активирующих агентов, таких как 1,1'-карбонилдиимидазол . Используя эти реагенты, можно достичь молекулярных масс, необходимых для технических применений, даже без активного удаления продукта конденсации.

История [ править ]

В 1926 году американская компания EI du Pont de Nemours and Co. начала исследования больших молекул и синтетических волокон. Это раннее исследование, возглавляемое WH Carothers, было сосредоточено на том, что стало нейлоном , который был одним из первых синтетических волокон. [30] В то время Карозерс работал на DuPont. Исследования Каротера были неполными и не продвинулись до исследования полиэфира, образующегося при смешивании этиленгликоля и терефталевой кислоты. В 1928 году полиэстер был запатентован в Великобритании международной компанией General Electric. [31] Проект Карозерса был возрожден британскими учеными Уинфилдом и Диксоном, которые запатентовали полиэтилентерефталат.(ПЭТ) или ПЭТФ в 1941 году. Полиэтилентерефталат составляет основу синтетических волокон, таких как дакрон , терилен и полиэстер. В 1946 году DuPont выкупила все законные права у Imperial Chemical Industries (ICI). [32]

Биодеградация и экологические проблемы [ править ]

Основная статья: Биодеградация

Дом футуро был сделан из полиэфирного пластика, армированного стекловолокном; полиэфир-полиуретан и поли (метилметакрилат), один из них, как было установлено, разлагается цианобактериями и архей . [33] [34]

Перекрестные ссылки [ править ]

Ненасыщенные полиэфиры - это термореактивные смолы. Обычно они представляют собой сополимеры, полученные полимеризацией одного или нескольких диолов с насыщенными и ненасыщенными дикарбоновыми кислотами ( малеиновая кислота , фумаровая кислота ...) или их ангидридами . Двойная связь ненасыщенных сложных полиэфиров реагирует с виниловым мономером, обычно стиролом , в результате образуется трехмерная сшитая структура. Эта структура действует как термореактивный материал. Экзотермическая сшивающая реакция инициирует через катализатор , обычно представляет собой органический пероксид , такие как метил - этил - кетон пероксид или бензоил пероксид .

Загрязнение пресноводных и морских местообитаний [ править ]

Команда из Плимутского университета в Великобритании провела 12 месяцев, анализируя, что произошло, когда некоторые синтетические материалы были промыты при разных температурах в домашних стиральных машинах с использованием различных комбинаций моющих средств, чтобы количественно определить объем микроволокон. Они обнаружили, что при средней загрузке белья в 6 кг может высвободиться примерно 137 951 волокна из ткани из смеси полиэстера и хлопка, 496 030 волокон из полиэстера и 728 789 волокон из акрила. Эти волокна добавляют к общему загрязнению микропластиком . [35] [36] [37]

Невозобновляемый [ править ]

Полиэстер представляет собой синтетическое волокно на нефтяной основе и, следовательно, является невозобновляемым углеродоемким ресурсом. [38] Около 70 миллионов баррелей нефти ежегодно используется во всем мире для производства полиэстера, который в настоящее время является наиболее часто используемым волокном для изготовления одежды. Однако на разложение полиэстера требуется более 200 лет. [39]

См. Также [ править ]

  • Джинсовая ткань
  • Глицерин фталат
  • Микрофибра
  • Олигоэстер
  • Полиамид
  • Район
  • Вискоза

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Köpnick H, Schmidt M, Brügging W, Rüter J, Kaminsky W (июнь 2000 г.). «Полиэфиры». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
  2. ↑ Mendelson C (17 мая 2005 г.). Домашний комфорт: искусство и наука ведения домашнего хозяйства . Саймон и Шустер. ISBN 9780743272865.
  3. ^ "Термически истираемые покрытия" . www.gordonengland.co.uk . Проверено 12 декабря 2018 .
  4. ^ Чандру K, Мамаджаны I, Cleaves HJ, Цзя TZ (январь 2020). «Полиэфиры как модельная система для построения примитивных биологических препаратов из небиологической пребиотической химии» . Жизнь . 10 (1): 6. DOI : 10,3390 / life10010006 . PMC 7175156 . PMID 31963928 .  
  5. ^ Цзя TZ, Чандру К, Хонго Y, R Afrin, Узуи Т, Myojo К, Cleaves HJ (август 2019). «Безмембранные микрокапли полиэстера как изначальные компартменты у истоков жизни» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 116 (32): 15830–15835. DOI : 10.1073 / pnas.1902336116 . PMC 6690027 . PMID 31332006 .  
  6. ^ Чандр К, Гуттенберг Н, гири С, Хонго Y, Батч С, Мамаджанами я, Cleaves HJ (31 май 2018 лет). «Простой пребиотический синтез разнообразных динамических комбинаторных полиэфирных библиотек» . Химия связи . 1 (1). DOI : 10.1038 / s42004-018-0031-1 .
  7. ^ a b c d e f g h i j k l Rogers ME, Long TE (2003). Синтетические методы в полимерах ступенчатого роста . Хобокен, Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons, Inc.
  8. Перейти ↑ Kong X, Qi H, Curtis JM (август 2014). «Синтез и характеристика высокомолекулярных алифатических сложных полиэфиров из мономеров, полученных из возобновляемых источников». Журнал прикладной науки о полимерах . 131 (15): 40579–40586. DOI : 10.1002 / app.40579 .
  9. ^ a b Park HS, Seo JA, Lee HY, Kim HW, Wall IB, Gong MS, Knowles JC (август 2012 г.). «Синтез эластичных биоразлагаемых полиэфиров этиленгликоля и бутиленгликоля из себациновой кислоты». Acta Biomaterialia . 8 (8): 2911–8. DOI : 10.1016 / j.actbio.2012.04.026 . PMID 22522011 . 
  10. ^ Gurunathan Т, Mohanty S, Найяк СК (январь 2016). «Сверхразветвленные полимеры для нанесения покрытий: обзор». Технология и инженерия полимеров и пластиков . 55 (1): 92–117. DOI : 10.1080 / 03602559.2015.1021482 . S2CID 100936296 . 
  11. ^ Testud B, Pintori D, Grau E, Taton D, Cramail H (2017). «Сверхразветвленные полиэфиры поликонденсации мономеров AB n-типа на основе жирных кислот». Зеленая химия . 19 (1): 259–69. arXiv : 1911.07737 . DOI : 10.1039 / C6GC02294D . S2CID 102450135 . 
  12. ^ Розато Д.В., Rosato Д.В., Rosato М.В. (2004). Руководство по выбору материалов и процессов из пластмассы . Эльзевир. п. 85. ISBN 978-1-85617-431-2.
  13. ^ Паркер, Дэвид; Бусинк, Ян; ван де Грампель, Хендрик Т .; Уитли, Гэри У .; Дорф, Эрнст-Ульрих; Остлиннинг, Эдгар; Reinking, Клаус; Шуберт, Франк; Юнгер, Оливер (15 апреля 2012 г.), «Полимеры, высокотемпературные» , в Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (ред.), Энциклопедия промышленной химии Ульманна , Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, стр. A21_449.pub3, doi : 10.1002 / 14356007.a21_449.pub4 , ISBN 978-3-527-30673-2, дата обращения 13 декабря 2020
  14. ^ Х.-Г. Элиас и Р. Мюльхаупт, в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм, Германия, 2015 г., стр. 1–70.
  15. ^ Б PE Кэссиди, TM Aminabhavi и VS Редди, в Kirk-Othmer Энциклопедии химической технологии, John Wiley & Sons, Inc., Хобокен, штат Нью - Джерси, США, 2000.
  16. ^ Т. Уилан, Словарь технологии полимеров, Springer, Нидерланды, Дордрехт, 1994.
  17. ^ Шулер MJ (1981). «Часть 8: Крашение дисперсными красителями» . Крашение Грунтовка . AATCC. п. 21. GGKEY: SK3T00EYAFR.
  18. ^ Ravve A (2012). Основы химии полимеров . Нью-Йорк, Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer.
  19. ^ а б Виноградова С.В. (январь 1977 г.). «Основные принципы неравновесной поликонденсации». Полимероведение СССР . 19 (4): 769–808. DOI : 10.1016 / 0032-3950 (77) 90232-5 .
  20. ^ a b c Дуда А., Пенчек С. (2005). «Механизмы образования алифатических полиэфиров». В Doi Y, Steinbüchel A (ред.). Биополимеры онлайн . Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. С. 371–383. DOI : 10.1002 / 3527600035.bpol3b12 .
  21. ^ а б в г д Пилати Ф (1989). «Полиэфиры». Комплексная наука о полимерах и пищевых добавках . 5 . Эльзевир. С. 275–315.
  22. ^ Lienert KW (1999). «Поли (эфир-имиды) промышленного назначения». В Kricheldorf HR (ред.). Успехи в химии полиимида II . Достижения в науке о полимерах. 141 . Берлин, Гейдельберг: Springer. С. 45–82. DOI : 10.1007 / 3-540-49814-1_2 . ISBN 978-3-540-64963-2.
  23. ^ Сокольских-Папки M, Langer R, Domb AJ (апрель 2011). «Синтез алифатических сложных полиэфиров поликонденсацией с использованием неорганической кислоты в качестве катализатора» . Полимеры для передовых технологий . 22 (5): 502–511. DOI : 10.1002 / pat.1541 . PMC 4249767 . PMID 25473252 .  
  24. ^ Сокольских-Папки M, Langer R, Domb AJ (апрель 2011). «Синтез алифатических сложных полиэфиров поликонденсацией с использованием неорганической кислоты в качестве катализатора» . Полимеры для передовых технологий . 22 (5): 502–511. DOI : 10.1002 / pat.1541 . PMC 4249767 . PMID 25473252 .  
  25. ^ Kricheldorf HR, Nuyken O, Swift G (2004). Справочник по синтезу полимеров (2-е изд.). CRC Press. ISBN 0-367-57822-0. OCLC  1156408945 .
  26. ^ Варма IK, Albertsson AC, Rajkhowa R, Шривастава РК (октябрь 2005). «Ферментно-катализируемый синтез сложных полиэфиров». Прогресс в науке о полимерах . 30 (10): 949–81. DOI : 10.1016 / j.progpolymsci.2005.06.010 .
  27. ^ Nuyken O, Pask SD (апрель 2013). «Полимеризация с раскрытием кольца - вводный обзор» . Полимеры . 5 (2): 361–403. DOI : 10,3390 / polym5020361 . ISSN 2073-4360 . 
  28. Перейти ↑ Jérôme C, Lecomte P (июнь 2008 г.). «Последние достижения в синтезе алифатических сложных полиэфиров путем полимеризации с раскрытием цикла». Расширенные обзоры доставки лекарств . 60 (9): 1056–76. DOI : 10.1016 / j.addr.2008.02.008 . PMID 18403043 . 
  29. ^ Деши-Кабаре O, Martin-Вака B, Bourissou D (декабрь 2004). «Контролируемая полимеризация с раскрытием цикла лактида и гликолида». Химические обзоры . 104 (12): 6147–76. DOI : 10.1021 / cr040002s . PMID 15584698 . 
  30. ^ «Как производится полиэстер - материал, производство, изготовление, история, использование, структура, шаги, продукт, история» . www.madehow.com . Проверено 4 декабря 2018 .
  31. ^ Loasby G (1951). «Развитие синтетических волокон». Журнал Труды Текстильного института . 42 (8): P411 – P441. DOI : 10.1080 / 19447015108663852 .
  32. ^ «История полиэстера | Что такое полиэстер» . www.whatispolyester.com . Проверено 4 декабря 2018 .
  33. ^ Cappitelli F, P Principi, Sorlini C (август 2006). «Биоразрушение современных материалов в современных коллекциях: может ли помочь биотехнология?». Тенденции в биотехнологии . 24 (8): 350–4. DOI : 10.1016 / j.tibtech.2006.06.001 . PMID 16782219 . 
  34. ↑ Rinaldi A (ноябрь 2006 г.). «Спасение хрупкого наследия. Биотехнология и микробиология все чаще используются для сохранения и восстановления мирового культурного наследия» . EMBO Reports . 7 (11): 1075–9. DOI : 10.1038 / sj.embor.7400844 . PMC 1679785 . PMID 17077862 .  
  35. ↑ O'Connor MC (27 октября 2014 г.). «Внутри одинокой борьбы против самой большой экологической проблемы, о которой вы никогда не слышали» . Хранитель .
  36. ^ Уильямс А. «Стирка одежды выделяет в окружающую среду тысячи микропластических частиц, как показывают исследования» . Плимутский университет . Проверено 9 октября +2016 .
  37. ^ Napper IE, Томпсон RC (ноябрь 2016). «Выделение синтетических микропластических пластиковых волокон из бытовых стиральных машин: влияние типа ткани и условий стирки». Бюллетень загрязнения моря . 112 (1–2): 39–45. DOI : 10.1016 / j.marpolbul.2016.09.025 . ЛВП : 10026,1 / 8163 . PMID 27686821 . 
  38. ^ «Воздействие полиэстера на окружающую среду» . черепаха и леди грей . 29 августа 2016 . Проверено 12 декабря 2018 .
  39. ^ Конка Дж. «Сделать изменение климата модным - швейная промышленность берет на себя глобальное потепление» . Forbes . Проверено 12 декабря 2018 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Текстиль Сары Кадольф и Анны Лэнгфорд. 8-е издание, 1998 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • Катализируемая липазой полиэтерификация: полимеризация, катализируемая ферментами, полимеров с концевыми функциональными группами в микрореакторе