Polyetyleenitereftalaatti

Kimmokerroin, E 2800–3100 MPa Vetolujuus, σt 55–75 MPa Myöntöraja 50–150% Charpy-iskutesti 3.6 kJ/m2 Lasisiirtymälämpötila, Tg 67–81 °C Vicat-pehmenemispiste B 82 °C Lämpölaajenemisen lineaarinen kerroin, α 7·10-5K-1 Veden imeytyminen (ASTM) 0.16 Lähteet 

Polyetyleenitereftalaatti tai polyeteenitereftalaatti eli PET on muovi, jota käytetään erityisesti pakkausteollisuudessa. Muiden muassa virvoitusjuomapullot ja uuninkestävät muovivuoat on usein tehty PET:sta. 

Polyetyleenitereftalaatin moolimassa on yleensä suurempi kuin 10 000 g/mol.

 Historia 
Britannialaiset kemistit John Rex Whinfield ja James Tennant Dickson patentoivat polyetetyleenitereftalaatin (PET) vuonna 1941. He loivat yhdessä keksijöiden WK Birtwhistle ja CG Ritchietheyn kanssa ensimmäisen polyesterikuidun, jota kutsuttiin nimellä Terylene. Edellä mainitut keksijät olivat alun perin Imperial Chemical Industries:ssa (ICI) työskenteleviä keksijöitä, jotka kehittivät Terylenen. Yhdysvaltalainen kemianteollisuuden yritys DuPont kehitti oman polyesterikuitunsa nimeltä Dacron vuonna 1950.

DuPont ja Imperial Chemical Industires kilpailivat polyesterin kehityksestä. He sopivat vuonna 1929 jakavansa tietoja patenttien ja tutkimustöiden kehityksestä. Kuitenkin Dupont päätti keskittyä lupaavampaan nailontutkimukseen. Vuonna 1945 DuPont osti Yhdysvaltojen oikeudet polyesterin jatkotutkimuksiinsa ICI:ltä Terylene-polyesteristä. Dupont valmisti vuonna 1950 Dacron (polyesteriä) kuitua Delawaressa Dupont 17.12.2022.DuPont Viitattu 26.3.2024.Polyesterin historia Viitattu 26.3.2024.
 Ominaisuudet 
PET:iä on olemassa moninaisina modifikaatioina. Esimerkiksi käytöstä poistunut tekninen PETP, on osakiteinen materiaali, mikä tarjoaa vahvuutta, jäykkyyttä, lämpömuovattavuutta, mittatarkkuutta ja kestävyyttä kulutusta vastaan. Materiaalista on myös helppo valmistaa esimerkiksi tarkkojen mittojen mukaan koneen osia esim. venttiilirunkoja ja mäntiä.

Kirkas ja helposti muovattava PET on suosittu materiaali mainosteollisuudessa. Laatuvaihtoehtoja tähän tarkoitukseen ovat APET sekä PETG. Amorfinen polyetyleenitereftalaatti on termoplastinen muovi, jota käytetään monenlaisissa sovelluksissa, kuten elintarvikepakkauksissa. Polyetyylitereftalaattiglykoli puolestaan on monikäyttöinen ja kestävä muovimateriaali. Sitä käytetään laajalti erilaisissa sovelluksissa, kuten elintarvikepakkauksissa, lääkepakkauksissa, kosmetiikkapakkauksissa ja 3D-tulostuksessa. Molempia APET ja PETG on saatavana läpinäkyvänä, mattapintaisena ja UV-suojattuna.PET – Polyetyleenitereftalaatti. Aikolon Viitattu 19.03.2024.Polyeteenitereftalaatti Vink Finland Oy. Viitattu 19.03.2024.
 Käyttö 
Polyeteenitereftalaatti on sopiva materiaali osiin, jotka ovat alttiina suurelle kuormitukselle ja kulumiselle. Sen erinomaisten mekaanisten, lämpö- ja sähköisten ominaisuuksien ansiosta PET-materiaalia käytetään laajalti erilaisissa sovelluksissa, joissa tarvitaan tarkkuutta, vähäistä kitkaa sekä kestävyyttä kulutusta ja kuormitusta vastaan.

Materiaalia käytetään laajalti myös tekstiiliteollisuudessa. Esimerkiksi muotivaatteissa sekoitettuna puuvillan kanssa, lämmöneristyskerroksina lämpövaatteissa, urheilu- ja työvaatteissa sekä autojen verhoilussa.

Suuntaamattomia PET-levyjä voidaan lämpömuovata erilaisiksi pakkauksiksi, kuten tarjottimiksi ja lääkeliuskoiksi (blisterpakkaus). PET siis esiintyy kahdessa erilaisessa muodossa: amorfinen PET, jota voidaan muokata lämmön avulla, ja kiteytynyt PET, joka kestää sekä pakastus- (n. -18) ,että uunilämpötiloja (n. 250–300).

PET:iä voidaan yhdistää esimerkiksi lasikuitujen kanssa termoplastisten hartsien valmistamiseksi. Näitä voidaan ruiskuvalaa osiin, kuten koteloihin, kansiin ja sähkölaitteiden komponentteihin ja sytytysjärjestelmän elementteihin.

pienoiskuva|170x170px|Lääke-blisterpakkaus
tyhjä|pienoiskuva|190x190px|PET pullo

Muita käyttökohteita:
 Vedeneristysmateriaali merenalaisissa kaapeleissa
 Kuituna, jaettu kelloköyden yläosaan estämään köysien kulumista niiden kulkiessa katon läpi
 3D-tulostusmuovi PETG
 Yhtenä kolmesta kerroksesta glitterin valmistuksessa; toimii muoviytimenä, joka on päällystetty alumiinilla ja pinnoitettu muovilla valoa heijastavan pinnan luomiseksi
  Kalvo teippisovelluksiin kuten magneettinauhan pidikkeeksi tai paineherkkien teippien taustaksi
 Vedenkestävä paperi 

 Valmistus 
Polyetyleenitereftalaatti syntyy polykondensaatioreaktion kautta, kun etyleeniglykoli C_2H_6O_2 ja tereftaalihappo C_8H_6O_4 tai sen kemiallinen muunnelma dimetyylitereftalaatti C_10H_10O_4, reagoivat keskenään muodostaen pitkäketjuista polymeeriä. Polykondensaatio on kemiallinen reaktio, jossa monomeerit yhdistyvät toisiinsa askel askeleelta. Kunkin askeleen aikana muodostuu kovalenttinen sidos monomeerien välille, ja samalla prosessissa irtoaa sivutuotteena pienimolekyylinen yhdiste, usein vesi (H_2O). 
Polyeteenitereftalaatti valmistetaan kahdessa vaiheessa, joissa dimetyylitereftalaatti (DMT) ja monoetyleeniglykoli (MEG) reagoivat keskenään.

PET:in valmistuksen ensimmäisessä vaiheessa DMT ja MEG transesterifioituvat tuottaen  bis(2-hydroksietyyli)tereftalaattia. 

Tämä reaktio voidaan kuvata seuraavalla reaktioyhtälöllä:

C_6H_4(CO_2CH_3)_2 + 2HOCH_2CH_2OH->C_6H_4(CO_2CH_2OH)_2 + 2CH_3OH

Toisessa vaiheessa syntyy PET-polymeeri ja vapautuu etyleeniglykolia. Tämä tapahtuu, kun bis(2-hydroksietoksi) tereftalaatti polymeroituu muodostaen polyeteenitereftalaattia:

nC_6H_4(CO_2CH_2CH_2OH)_2-> [(CO)C_6H_4(CO_2CH_2CH_2O)]_n + nHOCH_2CH_2OH 

Tässä vaiheessa reaktiossa syntynyt vesi tislataan pois tehden reaktiosta tehokkaamman.

Kokonaisreaktioyhtälö polymeroinnille on: 

nC_6H_4(CO_2H)_2 + nHOCH_2CH_2OH -> [(CO)C_6H_4(CO_2CH_2CH_2O)]_n + (2n-1)H_2O 

keski|pienoiskuva|PET:n polykondensaatioreaktio

 Kierrätys 
pienoiskuva|PET muovin kierrätysmerkki

Polyeteenitereftalaattia tai PET:tä voidaan yleisesti kierrättää useilla eri tavoilla:

1. Mekaaninen PET-kierrätys: Vaiheittainen prosessi raaka-aineeksi

PET voidaan kierrättää kierrätyslaitoksissa, joissa PET-materiaalit erotellaan muunlaisesta jätteestä ja epäpuhtauksista. Kierrätyksessä on neljä vaihetta:
 Ensin PET-tuotteet hienonnetaan.
 Hienonnettu materiaali pestään epäpuhtauksien poistamiseksi.
 Pesun jälkeen hienonnettu materiaali kuivataan.
 Kuivauksen jälkeen PET-materiaalin riippuen kuumennetaan 300 celsiusasteeseen. Pyritään saavuttamaan PET-muovin sulamispiste, jotta se voidaan käyttää uudelleen valmistuksessa.

2. Kemiallinen PET-kierrätys: Hajoamisesta uudelleensynteesiin

Kemiallisessa kierrätyksessä PET hajotetaan sen monomeereiksi tai muiksi käyttökelpoisiksi kemikaaleiksi, jotka voidaan uudelleen polymeroida uudeksi PET:ksi. Suurin osa kierrätetystä PET-muovista hyödynnetään uusissa pulloissa, kun taas loput käytetään kuituina, kalvoina ja lämpömuovattuina pakkauksina. PET-muovi on haluttua polttomateriaalia lämpölaitoksissa, koska se koostuu hiilestä, vedystä ja hapesta. PET:n polttamisen etuna on, että siinä käytetään vain pieniä määriä katalyytteja, eikä palamisessa synny rikkiyhdisteitä. Rikin puuttuminen tekee PET-muovin polttamisesta ympäristöystävällisempää, koska se vähentää rikkipäästöjen syntymistä. 

 Lähteet 

 Aiheesta muualla 

Valuatlas: Termoplastiset polyesterit: Polyeteenitereftelaatti (PET) ja polybuteenitereftelaatti (PBT), Sanna Nykänen, Tampereen teknillinen yliopisto  (pdf)
Toxin and Toxin Target Database (T3DB): Polyethylene terephthalate 
KenPlas.com: What is PET (PolyEthylene Terephthalate)  

Luokka:Muovit
Luokka:Polymeerit
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit