Кіріспе
Полимерлер санаты, онда мономерлер эфирлік байланыстар арқылы біріктіріледі. 1981 жылғы фильм. Полиэстер – негізгі тізбегінің әрбір қайталама бірлігінде эфирлік функционалдық топты қамтитын полимерлер санаты. Нақты материал ретінде, ол көбінесе полиэтилен терефталат (ПЭТ) деп аталатын түрімен байланысты. Полиэстерлерге табиғи түрде кездесетін химиялық заттар, мысалы, өсімдіктер мен жәндіктердегі заттар, сондай-ақ полибутират сияқты синтетикалық заттар жатады. Табиғи полиэстерлердің және кейбір синтетикалық полиэстерлердің биодеградациялық қасиеттері бар, бірақ көптеген синтетикалық полиэстерлер биодеградацияланбайды. Синтетикалық полиэстерлер киім-кешек өндірісінде кеңінен қолданылады. Полиэстер талшықтары кейде табиғи талшықтармен араластырылып, біріктірілген қасиеттері бар мата жасалады. Мақта-полиэстер қоспалары берік, бүршіктелмейтін, жыртылмайтын және киімнің қысқаруын азайтуға мүмкіндік береді. Полиэстерді пайдаланатын синтетикалық талшықтар, өсімдік тектес талшықтармен салыстырғанда, суға, желге және қоршаған ортаның әсеріне жоғары төзімді. Олар отқа төзімділігі төмен және тұтанғанда балқып кетуі мүмкін. Сұйық кристалды полиэстерлер – өнеркәсіпте алғаш қолданылған сұйық кристалды полимерлердің бірі. Олар механикалық қасиеттері мен жылуға төзімділігі үшін қолданылады. Бұл қасиеттер реактивті қозғалтқыштардағы тозуға төзімді тығыздағыш ретінде қолданылуында да маңызды.
the 1981 motion picture
Polyester is a category of polymers that contain the ester functional group in every repeat unit of their main chain. As a specific material, it most commonly refers to a type called polyethylene terephthalate (PET). Polyesters include naturally occurring chemicals, such as in plants and insects, as well as synthetics such as polybutyrate. Natural polyesters and a few synthetic ones are biodegradable, but most synthetic polyesters are not. Synthetic polyesters are used extensively in clothing. Polyester fibers are sometimes spun together with natural fibers to produce a cloth with blended properties. Cotton polyester blends can be strong, wrinkle and tear resistant, and reduce shrinking. Synthetic fibers using polyester have high water, wind, and environmental resistance compared to plant derived fibers. They are less fire resistant and can melt when ignited. Liquid crystalline polyesters are among the first industrially used liquid crystal polymers. They are used for their mechanical properties and heat resistance. These traits are also important in their application as an abradable seal in jet engines.
Түрлері
Полиэстерлер – полимерлердің ең маңызды экономикалық кластарының бірі, оның негізгі драйверы ПЭТ болып табылады, ол тауарлық пластиктерге жатады; 2019 жылы әлем бойынша шамамен 30,5 миллион метрикалық тонна өндірілді, бұл оларға "полиэстер аралары" деген есімді сыйлады.
Алифалық және ароматты полимерлер
Термиялық тұрақты полимерлер, әдетте ароматтық құрылымдардың жоғары үлесіне ие, сонымен қатар жоғары өнімділік пластиктер деп аталады. Бұл қолданысқа бағытталған жіктемеде мұндай полимерлер инженерлік пластиктермен және тауарлық пластиктермен салыстырылады. Жоғары өнімділік пластиктердің үздіксіз пайдалану температурасы әдетте 150 °C-тан жоғары болады, ал инженерлік пластиктер (мысалы, полиамид немесе поликарбонат) көбінесе 100 °C-тан жоғары температурада қасиеттерін сақтайтын термопласттар ретінде анықталады. Тауарлық пластиктер (мысалы, полиэтилен немесе полипропилен) бұл жағынан одан да көп шектеулерге ие, бірақ олар төмен құнмен үлкен көлемде өндіріледі. Полиэстер имидтері қайталанатын бөлігінде ароматты имид тобын қамтиды, имид негізіндегі полимерлер негізгі тізбекте ароматтық құрылымдардың жоғары үлесіне ие және термиялық тұрақты полимерлер класына жатады. Мұндай полимерлерде жоғары балқу температурасын, тотығуға төзімділікті, сондай-ақ радиация мен химиялық реагенттерге тұрақтылық беретін құрылымдар бар. Коммерциялық маңызы бар термиялық тұрақты полимерлердің қатарында полиимидтер, полисульфондар, полиэфиркетондар және полибензимидазолдар бар. Олардың ішінде полиимидтер ең көп қолданылады. Полимерлердің құрылымы сонымен қатар өңдеудің нашар сипаттамаларына, атап айтқанда жоғары балқу температурасына және төмен ерігіштігіне әкеледі. Аталған қасиеттер, әсіресе, полимер тізбегіндегі ароматты көміртектердің жоғары пайызына негізделген, бұл белгілі бір қатаңдық тудырады. Өңдеуді жақсартуға бағытталған тәсілдерге тізбекке икемді аралықтарды енгізу, тұрақты бүйірлік топтарды қосу немесе симметриясыз құрылымдарды енгізу кіреді. Полиэстерлер сонымен қатар бөтелкелер, пленкалар, брезенттер, желкендер (Dacron), каноэлер, сұйық кристалды дисплейлер, голограммалар, сүзгілер, конденсаторларға арналған диэлектрлік пленка, сымдарға арналған пленка оқшаулағыштары және оқшаулағыш таспалар жасауға қолданылады. Полиэстерлер гитаралар, пианинолар және көлік құралдарының/яхталардың ішкі бөліктері сияқты жоғары сапалы ағаш өнімдерін аяқтау үшін кеңінен қолданылады. Спрейленетін полиэстерлердің тиксотроптық қасиеттері оларды ашық түйірлі ағаштарды пайдалану үшін өте қолайлы етеді, өйткені олар ағаш түйірлерін жылдам толтыра алады және әр қабаттың қалыңдығы жоғары болады. Оны сәнді киімдерге қолдануға болады, бірақ оны жуу кезінде бүкілмеуге және қысқармауға қарсы тұру қабілеті үшін ерекше бағаланады. Оның беріктігі балалар киімі үшін жиі таңдауға айналдырады. Полиэстерді көбінесе мақта сияқты басқа талшықтармен араластырып, екі материалдың да қалаулы қасиеттерін алуға болады. Қаттыланған полиэстерді шағып, жылтыр және берік жабын жасауға болады.
Сақиналарды ашатын полимерлеу
Алифалық полиэстерлер лактондардан өте жұмсақ жағдайларда, аниондық, катиондық, металлорганикалық немесе ферменттер арқылы катализдену арқылы құрастырылуы мүмкін. Эпоксидтерді циклдік ангидридтермен сополимерлеудің бірнеше каталитикалық әдістері де қаныққан және қанықпаған функционалды полиэстерлердің кең спектрін қамтамасыз ететіні жақында көрсетілді. Лактондар мен лактидтердің сақина ашу полимерленуі өнеркәсіптік деңгейде де қолданылады.
Басқа әдістер
Таңдалған полиэстерлерді синтездеу үшін көптеген басқа реакциялар хабарланған, бірақ олар ерекше жағдайларда, мысалы, дикарбон қышқылы тұздары мен диалкил галоидтарын немесе бискетендер мен диолдар арасындағы реакциялар арқылы зертханалық масштабтағы синтездермен шектелген. Ацил хлоридтерінің орнына, 1,1'-карбонилдиимидазол, дициклогексилкарбодиимид немесе трифторацетат ангидриді сияқты белсендіретін заттар қолданылуы мүмкін. Поликонденсация активтеуші заттар тұтынылғанда карбон қышқылының реактивті аралық затқа ин-ситу түрленуі арқылы жүреді. Реакция, мысалы, катализдік әрекет ететін натрий алкоксидімен реакцияға түсетін N-ацилимидазол аралық зат арқылы өтеді: екі негізгі санатқа: а) тепе-теңдік полиэстерификациялар (негізінен спирт-қышқыл реакциясы, спирт-эфир және қышқыл-эфир алмасу реакциялары, көбінесе жоғары температурада көп мөлшерде жүргізіледі) және б) тепе-теңдіксіз полиэстерификациялар, өте реактивті мономерлерді (мысалы, қышқыл хлоридтері немесе белсенді карбон қышқылы, көбінесе төмен температурада ерітіндіде жүргізіледі) пайдаланады. Қышқыл-спирт негізіндегі полиэстерификация – тепе-теңдік реакциясының бір мысалы. Полимер құрайтын эфир тобы (C(O)O) және конденсация өнімі су (H2O) арасындағы қатынас, қышқыл негізді (C(O)OH) және спирт негізді (OH) мономерлерге қатысты, тепе-теңдік тұрақтысы KC арқылы сипатталады. Қышқыл-спирт негізіндегі полиэстерификациятың тепе-теңдік тұрақтысы әдетте KC ≤ 10 болады, бұл жоғары молекулалық салмақты полимерлерді (DPn ≥ 100) алу үшін жеткіліксіз, себебі полимерленудің орташа дәрежесін (DPn) тепе-теңдік тұрақтысы KC арқылы есептеуге болады. Тепе-теңдік реакцияларында, тепе-теңдікті полимерге қарай жылжыту үшін конденсация өнімдерін реакциялық ортадан үздіксіз және тиімді түрде жою қажет. Ол кезде Каротерс DuPont компаниясы үшін жұмыс істеген. Каротерстің зерттеулері толық емес еді және этиленгликоль мен терефталин қышқылын араластырудан түзілген полиэстерді зерттеуге жетпеді. 1928 жылы Ұлыбританияда International General Electric компаниясы полиэстерді патенттеді. Каротерстің жобасын британдық ғалымдар Уинфилд пен Диксон жаңғыртты, олар 1941 жылы полиэтилентерефталатты (ПЭТ) немесе ПЭТЕ патенттеді. Полиэтилентерефталат – Dacron, Terylene және полиэстер сияқты синтетикалық талшықтардың негізі болып табылады. 1946 жылы DuPont компаниясы Imperial Chemical Industries (ICI) компаниясынан барлық заңдық құқықтарды сатып алды.
Тікелей байланыс
Қанықпаған полиэстерлер термореактивті полимерлер болып табылады. Олар, әдетте, қаныққан және қанықпаған дикарбон қышқылдарымен (малеин қышқылы, фумарин қышқылы және т.б.) немесе олардың ангидридтерімен бір немесе бірнеше диолдарды полимерлеу арқылы алынатын сополимерлер. Қанықпаған полиэстерлердің екі еселі байланысы, көбінесе стирол болатын винил мономерімен реакцияға түсіп, 3D кеңістіктік байланыс құрылымын жасайды. Бұл құрылым термореактивті материал ретінде қатысады. Экзотермиялық байланыс реакциясы, әдетте метилэтилкетон пероксиді немесе бензоил пероксиді сияқты органикалық пероксидтермен катализатордың әсерінен басталады.
Тұщы су мен теңіз суының ластануы
Ұлыбританиядағы Плимут университетінің бір командасы 12 ай бойы үйдегі кір жуғыш машиналарда әртүрлі температурада, әртүрлі жуғыш заттардың комбинацияларын қолдана отырып, бірнеше синтетикалық материалдарды жуғанда түсетін микроталшықтардың мөлшерін анықтау үшін зерттеу жүргізді. Олар 6 кг орташа кір жуу көлемінен полиэстер-мақта қоспасынан шамамен 137 951, полиэстерден 496 030 және акрилден 728 789 талшық бөлінетінін анықтады. Бұл талшықтар жалпы микропластик ластануға қосылады.
Ұрықтық
Ахмед Шафик – жыныс зерттеушісі, ол полиэстердің тышқандар, иттің және адамдардың фертильдігіне қалай әсер ететінін зерттегені үшін Иг Нобель сыйлығына ие болды. Полиэстер синтезінде эндокриндік жүйені бұзатын химиялық зат – бисфенол А қолданылуы мүмкін.
Қайта өңдеу
Полимерлерді қайта өңдеу пластик өндірісі мен қолданылуы үздіксіз өсіп келе жатқандықтан, аса маңызды болып табылады. Егер осы тенденция сақталса, 2060 жылға қарай әлемдік пластик қалдықтары үш есеге жуық артуы мүмкін. Пластмассаны механикалық қайта өңдеу, химиялық қайта өңдеу сияқты әртүрлі әдістермен қайта өңдеуге болады. Қайта өңдеуге жарамды полимерлердің ішінде полиэстер ПЭТ ең көп қайта өңделетін пластиктердің бірі болып табылады. Полиэстерлердегі эстерлік байланыс гидролиз (қышқыл немесе сілтілік ортада), метанолиз және гликолизге бейім, бұл полимерлер класын химиялық қайта өңдеуге ыңғайлы етеді. ПЭТ-ті ферменттік/биологиялық қайта өңдеуді ПЭТ-аза, кутиназа, эстераза, липаза және т.б. сияқты әртүрлі ферменттердің көмегімен жүзеге асыруға болады. ПЭТ-азаның ПЭТ-ке ұқсас ароматты эстерлік байланысы бар басқа синтетикалық полиэстерлерді (PBT, PHT, Akestra™ және т.б.) ферменттік ыдырату үшін де қолданылатыны туралы мәлімделген.