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polímero termoplástico Da Wikipédia, a enciclopédia livre
Polietileno tereftalato, ou PET, é um polímero termoplástico patenteado em 1941 por dois químicos britânicos, John Rex Whinfield e James Tennant Dickson, formado pela reação entre o ácido tereftálico e o etileno glicol. Utiliza-se principalmente na forma de fibras para tecelagem e de embalagens para bebidas.
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| Polietileno tereftalato Alerta sobre risco à saúde | |
|---|---|
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| Nome IUPAC | poly(ethylene terephthalate) |
| Abreviação | PET |
| Identificadores | |
| Número CAS | |
| Propriedades | |
| Fórmula molecular | (C10H8O4)n |
| Densidade | 1,3 g·cm-3 (20 °C)[1] |
| Ponto de fusão |
> 250 °C[1] |
| Solubilidade em água | praticamente insolúvel[1] |
| Condutividade térmica | 0.15 W m-1 K-1[2] |
| Índice de refracção (nD) | η20 = 1.57 - 1.58[2] |
| Viscosidade | 0.7 - 1.0 dL/g[3] |
| Compostos relacionados | |
| Polímeros relacionados | Polinaftalato de etileno (PEN, formado por ácido naftaleno dicarboxílico e etilenoglicol) Politereftalato de trimetileno (PTT, formado por ácido tereftálico e propano-1,3-diol) Politereftalato de butileno (PBT, formado por ácido tereftálico e butano-1,4-diol) |
| Compostos relacionados | Ácido tereftálico e Etilenoglicol (monômeros) |
| Página de dados suplementares | |
| Estrutura e propriedades | n, εr, etc. |
| Dados termodinâmicos | Phase behaviour Solid, liquid, gas |
| Dados espectrais | UV, IV, RMN, EM |
| Exceto onde denotado, os dados referem-se a materiais sob condições normais de temperatura e pressão Referências e avisos gerais sobre esta caixa. Alerta sobre risco à saúde. | |
É um poliéster por possuir o grupo funcional éster na sua cadeira principal, e possui propriedades termoplásticas, isto é, pode ser reprocessado diversas vezes pelo mesmo ou por outro processo de transformação. Quando aquecidos a temperaturas adequadas, esse plástico amolece, funde e pode ser novamente moldado.
As garrafas produzidas com este polímero só começaram a ser fabricadas na década de 70, após cuidadosa revisão dos aspectos de segurança e meio ambiente.
No começo dos anos 80, os Estados Unidos e o Canadá iniciaram a coleta dessas garrafas, reciclando-as inicialmente para fazer enchimento de almofadas. Com a melhoria da qualidade do PET reciclado, surgiram aplicações importantes, como tecidos, lâminas e garrafas para produtos não alimentícios.
Mais tarde na década de 90, o governo americano autorizou o uso deste material reciclado em embalagens de alimentos.
ainda é amplamente utilizado para a fabricação de engarrafados, quando na década de 1970, houve a necessidade da produção de garrafas maiores, de peso leve e inquebráveis, para armazenar bebidas carbonatadas, assim, este polímero conseguiu se ajustar perfeitamente às exigências. As características do PET (grau de garrafa) estão relacionadas com a transparência, resistente ao desgaste e resistente à corrosão, possuindo acabamento de alta resistência e suave, sendo amplamente utilizado para garrafas PET de água mineral, suco, óleo comestível, produtos farmacêuticos, cosméticos, etc
O PET também possui uma baixa absorção de água e boa resistência às forças atrativas, pois a resistência à tração do filme de PET é similar à do filme de alumínio, e é três vezes maior que a do filme para PC e PA. O filme de PET é aparentemente transparente e sua resistência à tração pode atingir 1/3 ~ 1/2 da do aço, se for processada por desenho orientado, pois é um dos filmes termoplásticos mais resistentes existentes. Quando esse o PET é queimado, apresenta uma chama de cor amarelada que corre o risco de explodir durante a queima, mesmo quando afastada do fogo, continua a queimar até ser todo consumido.
O polietileno tereftalato tem sua temperatura de transição vítrea em torno de 70 a 120 ºC,[3] e sua cristalinidade acima de 50%,[3] características que auxiliam nas funções em que o polímero é empregado atualmente.
O Polietileno tereftalato é produzido industrialmente em duas etapas: pré-polimerização e a policondensação, em que a primeira etapa corresponde a fabricação do oligômero tereftalato de bis (2-hidroxietileno), BHET, a partir de duas rotas, e a policondensação é responsável pela produção do PET.
A primeira rota é a esterificação direta, onde ocorrerá a reação entre o Ácido tereftálico e o Etilenoglicol, caracterizada por ser heterogênea, autocatalítica, ou seja, não é necessário o uso de catalisadores, com temperatura de trabalho em torno de 240-260 °C. Na segunda rota, ocorre a substituição do Ácido tereftálico pelo Éster tereftalato de dimetileno, com o uso de catalisadores e temperatura de trabalho variando entre 170-210 °C.
Antigamente, utilizava-se mais a segunda rota, pela facilidade de se obter o Éster Tereftalato de dimetileno, todavia, atualmente é mais usual a primeira rota, pelas características de solubilidade entre os dois monômeros. Durante as reações de polimerização por condensação das rotas mencionadas, ocorrem a liberação de água e de metanol. Na policondensação, o BHET é submetido a uma temperatura de 280 °C, com uma pressão interna de 1,3 x 10² Pascal e grau de polimerização equivalente a 100. Após o processo ter finalizado, a massa molar do PET será igual a 33000 gramas por mol, com a viscosidade elevada e diminuição da taxa de reação.[4]
Como mostrado na figura ao lado as duas primeiras reações correspondem a obtenção do BHET, que pode ser produzido pela reação entre o dimetiltereftalato (DMT) e o etileno glicol (EG), ou pela reação entre ácido tereftálico (PTA) e também etileno glicol (EG) e a ultima reação que mostra, por fim, a polimerização do BHET submetido ao calor com liberação de etileno glicol (EG).[3]
A co-polimerização é um método usado afim de se diminuir algumas propriedades não requeridas ao polímero, porém, são intrínsecas do mesmo, como por exemplo no PET, a baixa adesão aos materiais metálicos e a redução a possibilidade de tingimento. Nos dias de hoje, a copolimerização é amplamente empregada ao processamento por sopro, com o objetivo de fabricar embalagens para bebidas carbonatadas.
As propriedades alcançadas durante a produção das embalagens dependem de alguns parâmetros, tais como, cristalinidade, massa molar e cristalização, visto que se a cristalinidade for elevada, têm-se uma melhoria das propriedades mecânicas, em contrapartida, se for baixa, ocorre a degradação. Dessa forma, este método é utilizado para diminuir a taxa de cristalização durante o processamento e aumentar a resistência mecânica. Alguns exemplos de co-monômeros aplicados na síntese do PET são: Isoftalato de etileno, 2,6-naftalato de etileno, 1,4-butanodiol.
No processamento do PET, existem dois métodos de moldagem básicos para garrafas de PET, a de um passo e a de dois passos, as que utilizam o método de um passo (One-Step) com a pré-forma quente e aqueles que utilizam o método dois passos (Two-Step) com a pré-forma fria.
No método de um passo - de grânulos de PET para garrafa acabada -, todos os processos são concluídos em uma máquina integrada, sendo sua maior vantagem a redução no espaço, manuseio dos produtos, a energia utilizada e a qualidade visual, muito maior que o sistema de duas etapas. Isto significa que o pré-molde moldado por injeção, é retirado da cavidade de injeção enquanto ainda está quente o suficiente para ser esticado soprado para formar a garrafa. Não é necessário aquecimento após o processo de injeção, uma vez que as pré-formas não são armazenadas para serem expelidas em uma etapa posterior, mas são recém-moldadas logo após o processo de injeção. Não há riscos de danos na superfície das pré-formas que se tocam durante o armazenamento ou o transporte. O método de um passo (One-Step) é altamente adequado para linhas de produção de pequena e média escala.
O método de dois passos, normalmente, passa pelas seguintes etapas:
A pré-medida quente é simultaneamente esticada e soprada (orientando os cristais e fortalecendo o PET *) em um molde de sopro moldado para formar um recipiente resistente e leve. O PET que é aquecido a uma temperatura em que as moléculas em forma de cadeia são suficientemente móveis para desenrolar em vez de quebrar quando estendido, podem ser orientadas por alongamento. O estiramento aplicado a partir de duas direções em ângulos retos, como na moldagem por sopro por estiramento, dá orientação biaxial. O PET orientado contém cadeias cuidadosamente embaladas alinhadas nas direções do estiramento. O material é mais forte porque as moléculas agem juntas em vez de individualmente. A resistência à tração do PET orientado é várias vezes a do material não esticado e a resistência ao impacto, barreira e resistência química também são significativamente melhoradas, de modo que as garrafas podem ser mais leves sem sacrificar o desempenho.[5]
Pode ser reciclado pelo processo de termo reação, ou a quente, onde em determinada temperatura, o polímero fica líquido, podendo então ser moldado, extrusado e comprimido em outras formas.
As garrafas produzidas com esse polímero podem permanecer na natureza por até 800 anos.
No começo da década de 1980, os Estados Unidos e Canadá iniciaram a coleta dessas garrafas, reciclando-as inicialmente para fazer enchimento de almofadas.
Com a melhoria da qualidade do PET reciclado, surgiram aplicações importantes, como tecidos, lâminas e garrafas para produtos não alimentícios.
Mais tarde na década de 1980, o governo norte americano autorizou o uso destes materiais reciclados em embalagens de alimentos.
A produção cresceu, mas a reciclagem não acompanhou a produção, gerando uma invasão de garrafas de todos os tamanhos e formatos, hoje a produção de pet avançou e é um dos maiores vilões do meio ambiente, poluindo matas, rios e córregos.[6]
Os principais contaminantes do PET reciclado são adesivos plásticos A base ou ("base cup") - a famosa base de alguns refrigerantes de Polipropileno. A maioria dos processos de lavagem não impede que traços destes produtos indesejáveis permaneçam no floco de PET.
A cola age como catalisador de degradação hidrolítica quando o material é submetido à alta temperatura no processo de extrusão, além de escurecer e endurecer o reciclado. O mesmo pode ocorrer com o policloreto de vinilo (PVC), que compõe outros tipos de garrafas e não pode misturar-se com a sucata de PET, pois o PVC reage com o PET, transformando-o em outra substância.
O alumínio existente em algumas tampas é apenas tolerado com teor de até 50 partes por milhão [ppm] no reciclado.
A seleção e pré-processamento da sucata é muito importante para a garantia de qualidade do reciclado. A seleção pode ser feita pelo símbolo que identifica o material ou pela cor (cristal, âmbar ou verde). A separação pode seguir processos manuais ou mecânicos, como sensores ópticos.
No pré-processamento, após a prensagem, é preciso retirar os contaminantes, separando-os por diferença de densidade em fluxo de água (levigação) ou ar. Além do rótulo (polietileno de alta densidade), devem ser retirados da sucata os resíduos de refrigerantes e demais detritos, por meio de processos de lavagem.
Os diferentes tipos de garrafas também podem ser um problema na reciclagem. As garrafas que são usadas para envase de bebidas carbonatadas precisam de um índice de viscosidade maior que o de uma garrafa de água, por exemplo. Dependendo da aplicação da resina reciclada, a mistura dos dois tipos de garrafas pode dar um efeito complicador no futuro processamento.
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