پولي‌إستر

(تم التحويل من بوليستر)
صورة لألياف من البولي استر بالمجهر الإلكتروني الماسح تبين الصورة انحناء في أحد أنواع ألياف البولي استر ذو سطح جانبي كبير
صورة مقرّبة لقميص پولي‌إستر
نسيج پولي‌إستر ممطوط

البولي إستر أو ألياف البولي إستر أو ألياف عديد الإستر بالإنگليزية: Polyester هو أحد أنواع الالبوليميرات التي تحتوي زمرة الإستر في سلسلتها الرئيسية.

طبقًا لمعايير الأيزو ISO 2067 فإن ألياف عديد الإستر التي يرمز لها عادة بالرمز PES تعرف بأنها: ألياف تتألف من جزيئات خطية ضخمة تحتوي في سلسلتها مانسبته على الأقل 85% من الوزن من الأملاح العضوية ester مكونة من ديول Diol ومن حمض التيريفتاليك. [1]

يجب الإشارة إلى أن مصطلح بولي استر يشير إصطلاحا إلى نوع محدد من مجموعة البولي استر وهو البولي ايتيلين تيرفتالات بالإنگليزية: Polyethylene terephtalate. البولي استر من مجموعة البوليميرات المتلدنة حراريا، والتي تغير شكلها عند تعرضها للحرارة. ينكمش البولي استر مبتعدا عند تعرضه للهب وينطفئ ذاتيا في حال الإشتعال، وهذه خصائص مهمة في اختيار الألبسة المضادة للحريق.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الأنواع

Polyesters as thermoplastics may change shape after the application of heat. While combustible at high temperatures, polyesters tend to shrink away from flames and self-extinguish upon ignition. Polyester fibers have high tenacity and E-modulus as well as low water absorption and minimal shrinkage in comparison with other industrial fibers.

Unsaturated polyesters (UPR) are thermosetting resins. They are used in the liquid state as casting materials, in sheet molding compounds, as fiberglass laminating resins and in non-metallic auto-body fillers. They are also used as the thermoset polymer matrix in pre-pregs. Fiberglass-reinforced unsaturated polyesters find wide application in bodies of yachts and as body parts of cars.

حسب تأليف سلسلتهم الرئيسية، فإن الپولي‌إسترات يمكن أن تكون:

تأليف
السلسلة الرئيسية
النوع أمثلة
الپولي‌إسترات طرق الصناعة
أليفاتي Homopolymer Polyglycolide or polyglycolic acid (PGA) التكثيف المبلمر لـحمض الگلايكوليك
Polylactic acid (PLA) Ring-opening polymerization of lactide
Polycaprolactone (PCL) Ring-opening polymerization of caprolactone
Polyhydroxyalkanoate (PHA)
Polyhydroxybutyrate (PHB)
البوليمر التساهمي Polyethylene adipate (PEA)
Polybutylene succinate (PBS) التكثيف المبلمر لـ succinic acid مع 1,4-butanediol
Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) التكثيف المبلمر لـ 3-hydroxybutanoic acid و 3-hydroxypentanoic acid,
butyrolactone, و valerolactone (oligomeric aluminoxane كحافز)
شبه أروماتي البوليمر التساهمي Polyethylene terephthalate (PET) التكثيف المبلمر لـ terephthalic acid مع إثيلين گلايكول
Polybutylene terephthalate (PBT) التكثيف المبلمر لحمض terephthalic مع 1,4-butanediol
Polytrimethylene terephthalate (PTT) التكثيف المبلمر لحمض terephthalic مع 1,3-propanediol
Polyethylene naphthalate (PEN) التكثيف المبلمر على الأقل لواحد naphthalene dicarboxylic acid مع إثيلين گلايكول.
أروماتي بوليمر تساهمي Vectran التكثيف المبلمر لـ 4-hydroxybenzoic acid و 6-hydroxynaphthalene-2-carboxylic acid

زيادة الأجزاء aromatic في الپولي‌إسترات يزيد their glass transition temperature، درجة حرارة الانصهار، الثبات الحراري، الثبات الكيميائي...

Polyesters can also be telechelic oligomers like the polycaprolactone diol (PCL) and the polyethylene adipate diol (PEA). ثم يُستخدموا بعد ذلك كـ prepolymers.


الصناعة

الأساسيات

Polyester is a synthetic polymer made of purified terephthalic acid (PTA) or its dimethyl ester dimethyl terephthalate (DMT) and monoethylene glycol (MEG). With 18% market share of all plastic materials produced, it ranges third after polyethylene (33.5%)[بحاجة لمصدر] and polypropylene (19.5%).


In the following table, the estimated world polyester production is shown. Main applications are textile polyester, bottle polyester resin, film polyester mainly for packaging and specialty polyesters for engineering plastics. According to this table, the world's total polyester production might exceed 50 million tons per annum before the year 2010.

الانتاج العالمي للپولي‌إستر حسب السنة
نوع المنتج 2002 (مليون طن/سنة) 2008 (مليون طن/سنة)
Textile-PET 20 39
Resin, bottle/A-PET 9 16
Film-PET 1.2 1.5
پولي‌إستر خاص 1 2.5
الإجمالي 31.2 59

منتـِج المواد الخام

The raw materials PTA, DMT, and MEG are mainly produced by large chemical companies which are sometimes integrated down to the crude oil refinery where p-Xylene is the base material to produce PTA and liquefied petroleum gas (LPG) is the base material to produce MEG.[بحاجة لمصدر]

معالجة الپولي‌إستر

After the first stage of polymer production in the melt phase, the product stream divides into two different application areas which are mainly textile applications and packaging applications. In the following table, the main applications of textile and packaging of polyester are listed.

قائمة استخدامات الپولي‌إستر في النسيج والتعليب (منصهر أو حبيبات)
النسيج التعليب
Staple fiber (PSF) زجاجات للـ CSD، ماء، جعة، عصير، منظف، إلخ.
فتائل POY, DTY, FDY A-PET film
غزل تقني وأحبال إطارات سيارات Thermoforming
غير المنسوجة و spunbond رقاقة ثنائية المحاور (BO-PET)
أحادية الفتيلة Strapping

الاختصارات:

PSF
Polyester-staple fiber;
POY
Partially oriented yarn;
DTY
Drawn textured yarn;
FDY
Fully drawn yarn;
CSD
Carbonated soft drink;
A-PET
Amorphous polyester film;
BO-PET
Biaxial-oriented polyester film;

A comparable small market segment (much less than 1 million tonnes/year) of polyester is used to produce engineering plastics and masterbatch.

التخليق

Synthesis of polyesters is generally achieved by a polycondensation reaction. انظر "condensation reactions in polymer chemistry". The general equation for the reaction of a diol with a diacid is :

(n+1) R(OH)2 + n R´(COOH)2 → HO[ROOCR´COO]nROH + 2n H2O


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Azeotrope esterification

In this classical method, an alcohol and a carboxylic acid react to form a carboxylic ester. To assemble a polymer, the water formed by the reaction must be continually removed by azeotrope distillation.

Alcoholic transesterification

Transesterification: An alcohol-terminated oligomer and an ester-terminated oligomer condense to form an ester linkage, with loss of an alcohol. R and R' are the two oligomer chains, R'' is a sacrificial unit such as a methyl group (methanol is the byproduct of the esterification reaction).

Acylation (HCl method)

The acid begins as an acid chloride, and thus the polycondensation proceeds with emission of hydrochloric acid (HCl) instead of water. This method can be carried out in solution or as an enamel.

Silyl method
In this variant of the HCl method, the carboxylic acid chloride is converted with the trimethyl silyl ether of the alcohol component and production of trimethyl silyl chloride is obtained

Acetate method (esterification)

Silyl acetate method

Ring-opening polymerization

Aliphatic polyesters can be assembled from lactones under very mild conditions, catalyzed anionically, cationically or metallorganically. A number of catalytic methods for the copolymerization of epoxides with cyclic anhydrides have also recently been shown to provide a wide array of functionalized polyesters, both saturated and unsaturated.

التحلل الحيوي

The futuro house was made of fibreglass-reinforced polyester plastic; polyester-polyurethane, and poly(methylmethacrylate) one of them was found to be degrading by Cyanobacteria and Archaea.[2][3]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تطبيقاته

تعتبر ألياف البولي استر من الألياف الاصطناعية الأكثر شيوعا. تستخدم أقمشة البولي استر في الثياب وأقمشة المفروشات مثل أغطية الأسرة، والملاءة، والستائر والأغطية. ويستخدم في التطبيقات الصناعية كما في إطارات السيارات، والسيور الناقلة، وأحزمة الأمان في جميع السيارات، والأقمشة المطليةبالإنگليزية: Coated textile، واللدائن الداعمة ذات قدرة الامتصاص العالية. وتستخدم ألياف البولي استر أيضا كمواد مالئة كما في الوسائد والحشوات والدثائر المريحة واللحف.

تعرف أقمشة البولي استر لأنها أقل راحة من مثيلاتها المصنوعة من الألياف الطبيعية مثل القطن، ولكنها تتميز عنها بعدة مزايا مثل مقاومة الاهتراء، ومقاومة التجعيد. وللاستفادة من خصائص كلا النوعين من الألياف، عمد إلى إنتاج غزول تحتوي على كلا النوعين وبنسب مختلف طبقا للمواصفات والتطبيقات المحتلفة.

ويستخدم البولي استر في صناعة القوارير، والأغشية الرقيقة، والقماش المشمع، والمصافي والمرشحات، والأغشية العازلة كهربائيا، وأغلفة الأسلاك الكهربائية، إلخ..

يستخدم البولي استر المقسى حراريا بالإنگليزية: Thermosetting Polyester في المواد المركبة، كمادة للتقوية أو كمادة أساس (أنظر المواد المركبة). وجد هذا النوع من البولي ميرات تطبيقات عديدة في صناعة هيكل القوارب، والعديد من أجزاء السيارات.

خصائص ألياف البولي إستر

تمتاز ألياف البولي إستر بمتانتها و مرونتها و تختلف هذه المتانة والمرونة بإختلاف مقدار الشد الواقع عقب الغزل و تمتص أليافالبولي إستر الرطوبة في الظروف العادية بمقدار 0.5 % رطوبة ممتصة في درجات الحرارة العادية كما لا تزيد درجة التشبع عن 0.8 % و لا تنتفخ في الماء إلا بنسبة ضئيلة.

تتحمل ألياف البولي إستر التسخين فترة طويلة بدون أن يحدث يها تحلل محسوس حيث تبلغ درجة إنصهار البولي إستر 249 درجة مئوية و هي أعلى درجة إنصهار للألياف الكيماوية.

لا يمكن صباغة ألياف البولي إستر بسهولة بسبب عدم إنتفاخها و تفتحها و تحتاج عملية صباغتها إلى بعض المواد المساعدة على الإنتفاخ وأحيانا الصباغة في درجات الحرارة المرتفعة للمساعدة على تحلل المادة الصابغة داخل مسام الألياف.

مخاوف بيئية

تلوث موائل الماء العذب وماء البحر

A team at Plymouth University in the UK spent 12 months analysing what happened when a number of synthetic materials were washed at different temperatures in domestic washing machines, using different combinations of detergents, to quantify the microfibres shed. They found that an average washing load of 6 kg could release an estimated 137,951 fibres from polyester-cotton blend fabric, 496,030 fibres from polyester and 728,789 from acrylic. Those fibers add to the general microplastics pollution.[4][5][6]

انظر أيضاً

الهامش

  1. ^ أندريولي, تشيزري; فريتي, فابريتسيو (2004), الألياف الكيميائية, سلسلة كتيبات تقنيات النسيج, ميلانو، إيطاليا: جمعية المصنعين الإيطاليين لماكينات النسيج ACIMIT 
  2. ^ Cappitelli F; Principi P; Sorlini C. (August 2006). "Biodeterioration of modern materials in contemporary collections: can biotechnology help?". Trends in Biotechnology. 24 (8): 350–4. doi:10.1016/j.tibtech.2006.06.001. PMID 16782219.
  3. ^ Rinaldi, Andrea (7 November 2006). "Saving a fragile legacy. Biotechnology and microbiology are increasingly used to preserve and restore the worlds cultural heritage". EMBO Reports. 7 (11): 1075–1079. doi:10.1038/sj.embor.7400844. PMC 1679785. PMID 17077862.
  4. ^ O'Connor, Mary Catherine (27 October 2014) Inside the lonely fight against the biggest environmental problem you've never heard of. The Guardian
  5. ^ Williams, Alan. "Washing clothes releases thousands of microplastic particles into environment, study shows". Plymouth University. Retrieved 9 October 2016.
  6. ^ Napper, I. E.; Thompson, R. C. (2016). "Release of Synthetic Microplastic Plastic Fibres From Domestic Washing Machines: Effects of Fabric Type and Washing Conditions". Marine Pollution Bulletin. 112 (1–2): 39–45. doi:10.1016/j.marpolbul.2016.09.025. PMID 27686821.

للاستزادة

  • Textiles, by Sara Kadolph and Anna Langford. 8th Edition, 1998.

وصلات خارجية

قالب:Clothing materials and parts

خطأ لوا في وحدة:Authority_control على السطر 346: attempt to index field 'wikibase' (a nil value).