polyester
Generell struktur av polyestere |
Venstre: Gjenta enhet for polyestere laget av laktoner . Disse polyestere er karboksylsyreestere . Til høyre: Gjenta enheten for polykarbonater , dette er karbonsyreestere (karbonater). De er ofte kondensater av dihydroksyforbindelser og fosgen [Cl− (CO) −Cl]. De to forskjellige esterfunksjonene er merket med blått . R står for "resten" av forbindelsene som brukes til syntesen. |
Gjentatte enheter av polyestere laget av dikarboksylsyrer og dihydroksyforbindelser. R- 1 står for “resten” av dikarboksyl-syren som anvendes, R 2 for “resten” av dihydroksy forbindelsen som benyttes. |
Gjenta enheter i kopolymerer av karbonater og karboksylsyreestere (polyesterkarbonater). R 2 står for “resten” av dikarboksylsyren anvendt, R en for “resten” av dihydroksy forbindelsen som benyttes. |
Polyestere er polymerer med esterfunksjoner - [- CO - O -] - i hovedkjeden. Selv om polyestere også forekommer i naturen, er polyester i dag mer en stor familie av syntetiske polymerer ( plast ), som inkluderer de mye brukte polykarbonatene (PC) og fremfor alt det teknisk viktige termoplastiske polyetylentereftalatet (PET). En annen form er umettede polyesterharpikser (UP-harpikser) som herdes for å danne termohærdninger og brukes som en billig matriksharpiks innen fiberforsterket plast . I tillegg kan aromatiske polyestere arrangeres for å danne væskekrystallinske polymerkjeder, noe som resulterer i egenskapsprofilen til en høyytelsesplast .
historie
Naturlige polyestere har vært kjent siden rundt 1830. Den første syntetiske polyester glycerol ftalat ble anvendt som et impregneringsmiddel under første verdenskrig ; Alkyd-harpikser kom på markedet som Glyptal hos General Electric på 1920-tallet. De ble utviklet som tekstilfibre i Wallace Hume Carothers-gruppen på DuPont , men de var ennå ikke varmebestandige, noe som bare ble oppnådd av John Rex Whinfield i England på begynnelsen av 1940-tallet. Den første fiberen ble produsert som Terylene ved Imperial Chemical Industries like etter andre verdenskrig .
applikasjoner
- Polyesterfibre (PES) for tekstiler , fiberduk og mikrofibre
- PET-flasker
- Folier , f.eks. B. kopierbar film for overheadprojektorer , grunnmateriale for fleksible kretskort ( toaksialt orienterte polyesterfilmer ), dielektrisk for kondensatorer
- fotografiske filmer (ved siden av cellulosetriacetat er polyester det viktigste bærermaterialet)
- umettet polyesterharpiks for støping av harpikser og fiberkompositter
- som alkydharpikser for maling
- Polyesterpolyoler brukes som råmaterialer i reaksjonen av diisocyanater for å danne polyuretaner .
Forkortelser
- PBT: polybutylentereftalat , en polymer av tereftalsyre
- PET: polyetylentereftalat , en polymer av tereftalsyre
- PLA: polylaktid , den biologisk nedbrytbare polymeren av melkesyre . Polymeren av D - (-) - melkesyre er også forkortet som PDLA, den for L - (+) - melkesyre med PLLA. PDLLA er poly-D, L-melkesyre.
- PTT: polytrimetylentereftalat
- PEN: polyetylennaftalat
- PC: polykarbonat , en ester av karbonsyre
- PEC: polyesterkarbonat , samt karboksylsyreestere, samt estere av karbonsyre
- PAR: polyarylater , aromatiske polyestere
- UP: umettet polyesterharpiks
syntese
Generelt foregår polyestersyntese i en polykondensasjonsreaksjon eller ved ringåpningspolymerisasjon .
Azeotrop forestring
Den azeotrope forestringen er en klassisk (laboratorie) metode der en alkohol og en karboksylsyre til en Carbonsäureester reagerer. For å produsere en polymer fra diol og dikarboksylsyre, må vannet som dannes under reaksjonen fjernes konstant ved azeotrop destillasjon for å forskyve den kjemiske likevekten til estersiden. Reaksjonen katalyseres av titan- eller tinn (IV) alkoholater ved 180-240 ° C. Du kan legge til ca 2% xylen som vanntraktor. Ved passende valg av utgangsmaterialene er det mulig å fremstille polyestere som inneholder hydroksylgrupper. Forestringsgraden er vanligvis> 95%, bestemt ved en medfølgende syretallbestemmelse .
Transesterifisering
Under transforestring reageres en diol i smelten med en dikarboksylsyreester (f.eks. Dimetyltereftalat ) ved katalysatorkontakten . Masseplasten polybutylentereftalat (PBT) og polyetylentereftalat (PET) er produsert ved hjelp av denne metoden .
Karboksylsyrekloridmetode
I stedet for karboksylsyrer brukes karboksylsyreklorider . Polykondensasjonen skjer med eliminering av hydrogenklorid (HCl) i stedet for vann. Denne acyleringsmetoden kan utføres i løsningsmidler , som en interfase eller som en smeltereaksjon.
- Silyl-metoden
- I denne varianten av saltsyremetoden blir karboksylsyrekloridet omsatt med trimetylsilyleteren av alkoholkomponenten; trimetylsilylklorid skilles fra.
Acetatmetode (transforestring)
I denne metoden, som bare er egnet for fenoliske hydroksylgrupper, reagerer syren med alkoholkomponenten som allerede er forestret med eddiksyre . Under kondensering dannes eddiksyre, som ikke er like lett å fjerne som vann eller saltsyre, noe som senker pH-verdien og ofte fører til sure bivirkninger.
- Silylacetat-metode
- I denne varianten av acetatmetoden er det ikke karboksylsyren, men dens trimetylsilylester som brukes. Resultatet er trimetylsilylacetat, som ikke er surt.
Ringåpningspolymerisering
Ved ringåpningspolymerisasjon kan alifatiske polyestere produseres fra laktoner via anionisk, kationisk, koordinativ kjedepolymerisasjon eller enzymbasert uten kondensasjonsreaksjon under meget milde forhold .
Handelsnavn
Fibre, tekstiler og Fleecestoffe ( fleece ) av polyester markedsføres under forskjellige handelsnavn som selges:
- Polarguard
- Thermolite
- Trevira
- Dacron
- Dioler
- Sorona , en PTT fra DuPont, som er basert på biobasert 1,3-propandiol (PDO).
- Terylene
- Vestan
- Grisuten
- Tritan
Polyester- og PET-filmer er utmerkede dielektrikum og isolasjonsmaterialer. Filmkondensatorer laget av dette har forkortelsen MKS (WIMA) eller MKT (epcos / TDK). Se også tosidig orientert polyesterfilm (Mylar).
Polyesterlakk
Polyesterlakker er løsninger av umettede polyestere (f.eks. Maleinsyre-glykolester) i en monomer (f.eks. Styren) som organiske peroksider tilsettes som en reaksjonsakselerator. Polyestermaling brukes som løsemiddelfri eller lite løsemiddelmaling. Filmene som er oppnådd har høy motstandsdyktighet mot forvitring og kjemikalier. Hovedområdet for påføring av polyesterlakker er produksjonen av fargeløse og pigmenterte lakker i tre samt fyllstoffer for tre og jern. I tillegg brukes polyester til fremstilling og påføring av pulverlakker.
weblenker
Individuelle bevis
- ^ Wolfgang Kaiser: Kunststoffchemie für Ingenieure , 3. utgave, Carl Hanser, München, 2011, s. 331.
- ↑ Charles Carraher: polyester, forklarte Chemistry " .
- ^ Artikkel Whinfield, Lexikon av viktige kjemikere , Harri Deutsch, 1989.
- ^ Oskar Nuyken, Heidi Samarian, Ilse Wurdack: Polymerer innen medisinsk teknologi. I: ChemgaPedia. ChemgaPedia fra Wiley Information Services GmbH, s. 8 , åpnet 30. august 2016 .
- Ra Indra K. Varma, Ann-Christine Albertsson, Ritimoni Rajkhowa, Rajiv K. Srivastava: Enzymkatalysert syntese av polyestere . I: Progress in Polymer Science . teip 30 , nei 10 , s. 949-981 , doi : 10.1016 / j.progpolymsci.2005.06.010 ( elsevier.com [åpnet 25. januar 2018]).
- ↑ Fachuni Chemie Berlin - plastbord (polykondensater / polyesterblanding) .
- ↑ Henvisning til Grisuten som et varemerke for DDR .
- ^ Encyclopedia- oppføring Lacke , nettside til tidsskriftet 'Spectrum of Science'.