Полиэтилентерефталат свойства

Когда говорят про свойства ПЭТ, часто упускают, что его поведение в композитах сильно зависит от степени ориентации макромолекул – это не просто 'термопласт для бутылок'. На практике даже температура сушки гранул перед переработкой может сдвинуть ударную вязкость на 15-20%, что мы наглядно видели при отладке линии для АО 'Баодин Вайзе Новый Материал Технология'.

Структурные особенности и типичные заблуждения

Многие технологи до сих пор считают ПЭТ материалом с предсказуемой кристаллизацией, но при скоростном литье под давлением мы фиксировали аномальное образование сферолитов размером до 50 мкм – такие включения снижали прочность на разрыв в угловых зонах крепежных кронштейнов для ветроэнергетических установок. Пришлось пересматривать температурные профили на 8-зонных термопластавтоматах.

Особенно критичен момент перехода через Tg – в интервале 70-80°C модуль упругости падает нелинейно, что для конструкционных панелей в транспорте требует особых расчетов. В 2019 году при тестировании обшивки для железнодорожных вагонов мы получили расхождение в 12% между лабораторными данными и реальными нагрузками именно из-за этого эффекта.

Совместно с лабораторией Визайт разрабатывали модифицированный ПЭТ с наноглинами – пытались поднять теплостойкость до 210°C. Но столкнулись с сегрегацией наполнителя при рецикле, что для закрытого цикла в аэрокосмической отрасли было неприемлемо. Пришлось отказаться от этой линии исследований, хотя первоначальные механические показатели выглядели перспективно.

Практические аспекты переработки

Вспениваемый ПЭТ для сэндвич-панелей – отдельная история. Классический пеноагент на основе азода карбонамида давал нестабильную ячеистую структуру при толщине свыше 40 мм. Решение нашли через гибридные системы с CO2 в сверхкритическом состоянии, но это потребовало переделки экструдеров на производстве в Китае.

Для морских применений (судостроение) критична стойкость к гидролизу. Стандартный ПЭТ в соленой воде за 2 года терял до 40% прочности, тогда как специальные марки от Визайт с добавками карбодиимидов показывали деградацию не более 8% за тот же период. Но и стоимость тонны такого материала была в 3.2 раза выше.

При литье крупногабаритных деталей для автомобилей на новых источниках энергии сталкивались с проблемой усадки – разница в 1.2% между продольным и поперечным направлением вынуждала делать пресс-формы с корректировкой на тепловое расширение стали. Опытный образец крышки батарейного отсека переделывали трижды.

Взаимодействие с другими материалами

В композитах с бамбуковым волокном (бальса) ПЭТ вел себя нестабильно – при влажности свыше 60% адгезия падала катастрофически. Пришлось разрабатывать многослойные структуры с ПВХ-прослойкой, хотя это увеличивало вес конструкции на 18%.

Интересный случай был при создании термоформованных панелей для авиационных интерьеров: стандартный клей на эпоксидной основе вызывал кристаллизацию поверхностного слоя ПЭТ, что приводило к расслоению при вибрационных нагрузках. Нашли решение через плазменную активацию поверхности, но это добавило 23% к себестоимости.

С ПМИ-вставками для локального усиления работали по технологии со-экструзии – здесь важно было подобрать скорость охлаждения, чтобы избежать внутренних напряжений в зоне стыка. Для лопастей ветрогенераторов такой подход позволил снизить вес на 15% без потери жесткости.

Особенности контроля качества

Рентгеноструктурный анализ показал, что после 5 циклов переработки степень кристалличности ПЭТ возрастает с 35% до 48%, что категорически недопустимо для ответственных конструкций. Поэтому в Визайт ввели обязательный контроль МРТ для партий, содержащих более 30% регранулята.

УФ-стабилизация – отдельная головная боль. Стандартные добавки типа Tinuvin 234 в толщинах свыше 6 мм создавали градиент свойств по сечению. Пришлось переходить на наноразмерные дисперсии оксида церия, хотя это и удорожало тонну композита на 1200 евро.

Для аэрокосмических применений важен газовыделение – в вакууме стандартный ПЭТ терял до 0.8% массы за 24 часа, что для гермокабин было неприемлемо. Специальная очистка мономера перед полимеризацией снизила этот показатель до 0.05%, но технология оказалась рентабельной только для партий от 20 тонн.

Экономические аспекты и перспективы

Себестоимость вспененного ПЭТ для строительства оказалась на 25% выше, чем у ПВХ-аналогов, но за счет вдвое большего срока службы в агрессивных средах это давало экономию на жизненном цикле. Для морских платформ это оказалось решающим аргументом.

Перспективным направлением считаем гибридные системы с термореактивными смолами – предварительные испытания в исследовательском центре Визайт показали возможность создания материалов с температурой стеклования до 190°C при сохранении ударной вязкости на уровне 45 кДж/м2.

Текущие разработки компании сосредоточены на создании самозатухающих марок ПЭТ для общественного транспорта – уже получены предварительные одобрения по стандарту DIN 5510-2, но есть сложности с сохранением пластичности при низких температурах.