Estrutura química do poliéster: C10H8O4, ligações éster e por que elas são importantes

Uma unidade repetida do poliéster usado em têxteis contém dez átomos de carbono, oito átomos de hidrogênio e quatro átomos de oxigênio: C10H8O4, cerca de 192 g/mol. Perto de 46 por cento dessa massa está dentro de dois grupos éster, os elos -COO- que mantêm a cadeia unida. Esse simples fato explica por que o ANIMAL DE ESTIMAÇÃO derrete perto de 255°C, por que absorve apenas cerca de 0,4% de umidade, por que precisa ser tingido a 130°C sob pressão e por que a soda cáustica quente o dissolve.

A mesma estrutura passa por um fio 75D/72F DTY em uma máquina de tricô circular, um chip de garrafa com viscosidade intrínseca de 0,80 dl/g e um filamento reciclado reconstruído a partir da glicólise. Leia da unidade repetida para cima, a química permanece simples. As consequências comerciais não.

Qual é realmente a estrutura química do poliéster

Um poliéster é qualquer polímero cujas unidades repetidas são unidas por ligações éster, e o poliéster por trás de quase todas as etiquetas têxteis é o poli(tereftalato de etileno), abreviadamente PET.

Dois monômeros constroem PET. O ácido tereftálico fornece dois grupos -COOH em um anel de benzeno para-substituído, e o etilenoglicol fornece dois grupos -OH. O ácido encontra o álcool, uma molécula de água sai, uma ligação éster se forma e a sequência se repete em ambas as direções.

A unidade de repetição -[O-CH2-CH2-O-CO-C6H4-CO]- é um sanduíche de dois segmentos de etileno, um anel aromático e dois carbonos carbonílicos com seus oxigênios ésteres. A colocação do anel é mais importante do que seu tamanho: ele mantém a cadeia reta, então o PET se transforma em cristalitos e derrete perto de 255°C. Troque-o por uma cadeia alifática flexível, como no poli(adipato de etileno), e o ponto de fusão cai para aproximadamente 50-60°C.

Como a ligação éster é construída: polimerização por condensação em quatro estágios

O PET é produzido por polimerização por condensação, e cada ligação éster formada ao longo do caminho libera uma pequena molécula, geralmente água ou metanol.

Os produtores de fibra então escolhem entre chips normais nos graus SD, FD, CD e TBR, porque o brilho e o comportamento de tingimento já são fixados no estágio do chip.

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Da Estrutura ao Desempenho: Cristalinidade, Viscosidade Intrínseca e Ponto de Fusão

Dois números predizem a maior parte do que um fio de poliéster fará: a viscosidade intrínseca, que mede o comprimento da cadeia, e a cristalinidade, que mede o quão firmemente essas cadeias ficam compactadas.

A viscosidade intrínseca é o proxy prático para o peso molecular. Uma lacuna de 0,02 dl/g entre dois chips é aproximadamente 8 a 10 por cento do peso molecular médio e surge como tenacidade, alongamento, absorção de corante e quebra de filamento durante a texturização.

Por que a espinha dorsal decide como o poliéster é tingido

O PET padrão não contém grupos laterais iônicos, portanto não pode ser tingido como o algodão. Os corantes dispersos devem dissolver-se nas regiões amorfas da fibra, e isso só acontece a cerca de 130°C e 2 a 3 bar de pressão.

Os ésteres carbonílicos são fracamente polares, mas não são locais corantes. Abaixo de uma temperatura de transição vítrea próxima de 70-80°C, as cadeias amorfas ficam congeladas e as moléculas de corante não conseguem se espremer entre elas. Acima de 130°C a estrutura se abre, o corante se difunde e permanece preso enquanto a fibra esfria.

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Onde a Estrutura Quebra: Hidrólise, Reciclagem e Comprimento da Cadeia

A ligação éster é o ponto fraco do poliéster, e todas as rotas de reciclagem comercial a atacam deliberadamente.

A reciclagem mecânica mantém a espinha dorsal, mas a encurta. Calor, umidade e cisalhamento durante a refusão das cadeias de corte, de modo que um filamento 100% reciclado pode chegar 0,05-0,10 dl/g abaixo da viscosidade virgem. Sem extensores de cadeia ou uma mistura virgem, a tenacidade e a uniformidade do corante variam.

• Glicólise: o etilenoglicol a 180-240°C quebra as cadeias de volta ao tereftalato de bis(2-hidroxietil), que pode ser repolimerizado em novo PET.
• Metanólise: metanol a 180-280 C e 20-40 bar retorna tereftalato de dimetila e glicol.
• Hidrólise: vapor ou água em alta temperatura e pressão retorna ácido tereftálico e glicol.

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Lendo uma especificação de poliéster: o que a estrutura lhe diz

Uma ficha técnica de poliéster é um relatório estrutural disfarçado, e quatro valores contêm a maior parte das informações de que um comprador precisa.

• Viscosidade intrínseca: 0,62-0,68 dl/g é o grau de fibra normal. Valores mais baixos giram mais frios, mas quebram com mais frequência durante a texturização, enquanto valores mais altos precisam de mais calor para serem extraídos.
• Denier e contagem de filamentos: 75D/72F proporciona um toque macio e drapeado, enquanto 150D/48F proporciona volume e cobertura. A contagem de filamentos também altera a forma como a luz é refletida, o que altera a sombra aparente.
• Conteúdo de comonômero: ácido isoftálico, dietilenoglicol ou 5-sulfoisoftalato de sódio diminuem a cristalinidade e movem o ponto de fusão. Acima de aproximadamente 3% em mol, um PET não é mais adequado para garrafas.
• Umidade e acabamento: o PET recupera cerca de 0,4% de umidade, por isso seca rapidamente, mas cria estática, e o acabamento da fiação decide como ele funciona na máquina de tricô.

Os compradores que necessitam de versões padrão, catiônicas, altamente elásticas e recicladas do mesmo fio em um programa geralmente encurtam o estágio de tentativa e erro trabalhando com um fornecedor diferencial de fios que executa todas as quatro linhas.

Estrutura de poliéster: perguntas frequentes

Qual é a fórmula química do poliéster?

Para PET têxtil a unidade de repetição é C10H8O4 e o polímero é escrito (C10H8O4)n. Uma resina comercial não possui uma fórmula molecular única, porque cada lote é uma distribuição de comprimentos de cadeia em vez de uma molécula. A notação em si é descompactada nesta explicação do poliéster PET fórmula C10H8O4 .

O poliéster têxtil é quimicamente igual ao poliéster de garrafa?

Sim, ambos são PET. A diferença está no comprimento da cadeia e nos aditivos: o tipo de fibra tem viscosidade intrínseca de 0,62-0,68 dl/g, o grau de garrafa é de 0,75-0,85 dl/g, e os tipos de fibra geralmente carregam dióxido de titânio para embotamento ou comonômeros para tingimento.

O poliéster reciclado mantém a mesma estrutura?

A espinha dorsal é idêntica, mas a distribuição do comprimento da cadeia é mais ampla. O PET reciclado mecanicamente geralmente apresenta maior teor de oligômeros e 0,05-0,10 dl/g de viscosidade intrínseca mais baixa, razão pela qual muitas fábricas o misturam com resina virgem ou adicionam extensores de cadeia.

Por que o poliéster precisa de tingimento em alta temperatura?

Porque a fibra não oferece locais de corante iônico e suas regiões amorfas são congeladas abaixo de uma temperatura de transição vítrea próxima de 70-80 C. O corante disperso precisa de aproximadamente 130 C e 2-3 bar para se difundir.