Пластмассы: ПЭТГ

Apr 19, 2024

Вам будет сложно пройти практически по любому проходу современного продуктового магазина и не встретить что-нибудь из пластика. От банок с арахисовым маслом до бутылок с газировкой, а также противней, которые надежно удерживают печенье на месте, чтобы предотвратить его поломку, или позволяют еде попасть прямо из морозильной камеры в микроволновую печь, еда часто находится в очень тесном контакте с пластиком, специально разработанным для Работа: полиэтилентерефталат, или ПЭТ.

Для производителей непродовольственных товаров ПЭТ и, что более важно, его производная PETG также обладают превосходными свойствами, которые делают их лучшим выбором в качестве нити для 3D-печати для некоторых применений. Вот взгляд на химический состав полиэфирных смол и на то, как всего лишь одно небольшое изменение может превратить синтетическое волокно в весьма полезную нить для 3D-печати.

Как и многие пластмассы, имеющие практическое применение, PETG представляет собой сополимер. Гомополимер, на котором он построен, представляет собой ПЭТ или полиэтилентерефталат. Из семейства полиэфирных полимеров ПЭТ был впервые запатентован в 1941 году парой британских химиков Джоном Уинфилдом и Джеймсом Диксоном. Как и многие другие, они искали синтетические волокна, такие как нейлон, который произвел большой фурор, когда компания DuPont представила его за несколько лет до этого.

Уинфилд и Диксон обнаружили, что это реакция конденсации между органической кислотой терефталевой кислотой, соединением, первоначально выделенным из скипидара, и диолэтиленгликолем, который является основным компонентом автомобильного антифриза. Они обнаружили, что мономеры соединяются в длинные цепи, образуя вещество, которое можно втягивать в тонкие волокна и превращать в пряжу. Законы о военной тайне держали их изобретение, получившее название Терилен, в секрете до 1946 года.

Сегодня ПЭТ производится другими процессами. В методе ДМТ используется диметилтерефталевая кислота, которая представляет собой просто терефталевую кислоту с двумя присоединенными метильными группами. Когда этиленгликоль реагирует с ДМТ при высоких температурах и в основных условиях, происходит реакция переэтерификации, связывающая длинные цепи ДМТ вместе с небольшим фрагментом этиленгликоля. В результате этой реакции образуется метанол, который необходимо удалить, чтобы реакция полимеризации продолжалась.

Каким бы универсальным ни был ПЭТ, он не лишен своих недостатков. Хотя он очень хорошо подходит для производства синтетических волокон, он не очень эффективен в тех областях применения, где другие термопласты превосходны, таких как экструзия или литье под давлением. Вот тут-то и приходит на помощь PETG. Буква «G» означает «модифицированный гликолем», что является несколько запутанной номенклатурой. Многие источники полагают, что это означает, что в реакцию полимеризации добавляется гликоль, но, как мы видели, этиленгликоль уже является частью реакции полимеризации. Модификация гликоля означает, что часть этиленгликоля в растущей цепи заменяется другим мономером, в результате чего образуется сополимер со свойствами, отличными от гомополимера.

В случае PETG сомономером является другой диол, циклогександиметанол (ЦГДМ). Эта молекула намного больше, чем компактный этиленгликоль, но подвергается переэтерификации почти так же, как и меньшая молекула. Эффект от добавления CHDM заключается в том, что расстояние между остатками терефталевой кислоты увеличивается, что затрудняет прилегание друг к другу соседних полимерных цепей. В результате получается водопрозрачный пластик с более низкой температурой плавления, чем у ПЭТ, который можно формовать и экструдировать.

Эти свойства делают PETG и другие сополимеры PET чрезвычайно полезными для коммерческих продуктов. Для домашних геймеров PETG является распространенным выбором в качестве нити для 3D-печати. ​​По сути, она сочетает в себе лучшие свойства ABS и PLA в нити, с которой легко работать. Он обладает большей прочностью и большей гибкостью, чем PLA, а его низкая усадка, отличная адгезия слоев и прочное прилегание слоя снижают вероятность его деформации или расслоения во время печати. Одна приятная особенность по сравнению с PLA и ABS заключается в том, что PETG не так сильно пахнет во время печати. Так что, если вам надоели пары, из-за которых в вашем магазине пахнет, как в лаборатории органической химии, возможно, стоит попробовать PETG.