پلیاتیلنترفتالات پنجمین پلیمر پرمصرف در دنیا میباشد که تولید جهانی آن در سال 2017 از مرز 30 میلیون تن گذشت. این پلیمر به سبب داشتن مقاومت شیمیایی مناسب، ممانعت بالا در مقابل عبور آب و بسیاری از گازها و در عین حال فرایندپذیری خوب، در صنایع نساجی، بستهبندی مواد غذایی و آب و انواع نوشیدنیها بسیار پرمصرف میباشد. قیمت مناسب و استحکام بالای این پلیمر سبب شده تا آمیزههای آن با سایر پلیمرها و افزودنیها در تولید انواع قطعات صنعتی از جمله در صنعت خودرو نیز کاربرد زیادی داشته باشد. الیاف شیشه از جمله تقویتکنندههایی میباشد که برای ارتقای خواص مکانیکی پلیاتیلنترفتالات و یا آمیزههای آن در صنایع الکتریکی و خودرو مورد استفاده میباشد. در شکل زیر میزان مصرف جهانی پلیاتیلنترفتالات در سال 2016 قابل مشاهده است. با توجه به این شکل، درصد زیادی از تولیدات پلیاتیلنترفتالات صرف تولید بطریهای آب و سایر نوشیدنیها میشود که در صورت عدم بازیافت آنها میتوان گفت بخش عمدهی تولیدات پلیاتیلنترفتالات پس از مصرف، به ضایعات آلودهکنندهی محیط زیست تبدیل میشوند.
از جمله معضلات موجود در فرایند بازیافت پلیاتیلنترفتالات میتوان به افت جرم مولکولی درنتیجه کاهش محسوس خواص مکانیکی و شیمیایی این پلیمر اشاره نمود.
یکی از راهکارهای جبران افت جرم مولکولی پلیاتیلنترفتالات در فرایند بازیافت، اعمال شرایط حرارتی جهت افزایش مجدد جرم مولکولی میباشد. این روش که به پلیمریزاسیون حالت جامد معروف میباشد، عملاً امکان برگرداندن پلیمر بازیافتی به فرایندهای تولید الیاف، ورق و بطری را فراهم مینماید.
افزایش ویسکوزیتهی پلیاتیلنترفتالات بازیافتی
همانطور که گفته شد، در حین فرایند اکستروژن، به دلیل واکنشهای حرارتی و هیدرولیز، پلیاتیلنترفتالات دچار افت جرم مولکولی میشود. این واکنشها در شکل زیر نشان داده شدهاند. حضور آب و پلیوینیلکلراید سبب واکنش شکست زنجیر پلیاتیلنترفتالات در حین اکستروژن میشود.
بیشتر محصولات تخریب پلیاتیلنترفتالات، جرم مولکولی پایینی دارند که سب افت ویسکوزیته میشود. این محصولات همچنین به عنوان کاتالیزگر عمل کرده و میزان تخریب را افزایش میدهند. به علاوه تولید گروههای کربوکسیل به عنوان یکی از این محصولات، سبب افت پایداری حرارتی پلیاتیلنترفتالات میشود.
پایدارکنندهها
پایدارکنندههای فرایند تولید پلیاتیلنترفتالات میتوانند به عنوان کاهشدهندهی میزان آلودگی پلیوینیلکلراید عمل کنند و نیز نقش تثبیتکنندگی حرارتی دارند. پایدارکنندههای پلیاتیلنترفتالات عمده بر پایه فلز هستند همانند بوتیل قلع مرساپتاید، آنتیموان مرساپتاید و سربفتالات. افزودن فسفات آلی به پلیاتیلنترفتالات در طول فرایند بازیافت با تجزیه گروههای هیدروپروکسید به محصولات غیر رادیکالی به پایداری کمک میکند. مهمترین مشکل استفاده از پایدارکنندهها افزایش هزینه بازیافت است.
با توجه به شکل زیر که واکنشهای تولید پلیاتیلنترفتالات را نشان میدهند، دو واکنش استری شدن در تولید پلیاتیلنترفتالات در جهت رفت سبب تولید و دو واکنش شکل گرفتن استالدهید و گروه وینیل سبب افت جرم مولکولی آن میشوند. حضور رطوبت نیز سبب پیشرفت واکنش استری شدن در جهت عکس میشود (واکنش هیدرولیز). در صورت استفاده از پلیمریزاسیون حالت جامد به دلیل اینکه جلوی واکنشهای تخریب پلیاتیلنترفتالات گرفته شده، جرم مولکولی پلیاتیلنترفتالات بازیافتی نهایی افت کمتری دارد و در نتیجه خواص فیزیکی محصول نهایی بهبود مییابد.
گسترشدهندهی زنجیرها
فرایند اتصال زنجیرهای پلیاتیلنترفتالات بازیافتی فرایندی است که در آن مواد با جرم مولکولی پایین با گروههای پایانی کربوکسیل و یا هیدروکسیل واکنش داده و سبب پیوند دوباره زنجیرهای شکسته شده در حین فرایند ذوبی میشوند.