Как ПЭТ и ПЭТГ ведут себя при экстремальных температурах: подробный обзор

Анализ свойств ПЭТ и ПЭТГ в условиях высоких температур

В условиях высоких температур температура тепловой деформации ПЭТ обычно составляет от 60°C до 80°C (от 140°F до 176°F). При превышении этого порога ПЭТ может размягчиться, что приведет к искажению формы и отрицательно скажется на его пригодности к использованию. Кроме того, повышенные температуры приводят к снижению механической прочности и ударной вязкости ПЭТ, что ограничивает его применимость в ситуациях, когда требуются значительные механические нагрузки.

PETG — это модифицированная версия PET, которая обеспечивает улучшенные возможности обработки и улучшенную термостойкость. В условиях высоких температур PETG демонстрирует температуру тепловой деформации приблизительно от 70°C до 80°C. Если эта температура превышена, PETG также может размягчиться, что приведет к потере формы и прочности. Однако PETG сохраняет хорошую прочность, что позволяет ему сохранять определенные механические свойства в условиях высоких температур. Для длительного воздействия повышенных температур рекомендуется выбирать термостойкий модифицированный PETG, чтобы обеспечить стабильность. Wankai New Materials Co., Ltd. успешно разработала высокотемпературные полиэфирные материалы, отвечающие этим требованиям.

В отличие от этого, полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП) демонстрируют превосходную стабильность в высокотемпературных средах. ПЭ имеет температуру тепловой деформации, как правило, в диапазоне от 80°C до 100°C (от 176°F до 212°F), в то время как ПП может достигать температур тепловой деформации, превышающих 100°C. Эта улучшенная термостойкость позволяет ПЭ и ПП сохранять превосходные механические характеристики и стабильность формы в высокотемпературных сценариях, что делает их более подходящими для таких применений, как термоформованная упаковка и высокотемпературные контейнеры для хранения.

Ограничения применения ПЭТ в условиях высоких температур и предлагаемые решения

Обычный ПЭТ подвергается нескольким рискам при воздействии высоких температур, включая тепловую деформацию, химическую миграцию и потенциальное выделение вредных веществ. Температура тепловой деформации для стандартного ПЭТ обычно составляет от 60°C до 80°C. Превышение этого диапазона может привести к размягчению и потере первоначальной формы, что ставит под угрозу удобство использования. Кроме того, повышенные температуры могут способствовать миграции определенных компонентов из ПЭТ в продукты питания или напитки, что создает потенциальные риски для здоровья. Кроме того, нагревание может высвобождать летучие органические соединения (ЛОС) или другие вредные вещества из ПЭТ, что еще больше ухудшает качество воздуха.

Более того, высокие температуры могут снизить механическую прочность и ударную вязкость ПЭТ, увеличивая вероятность поломки или разрушения под внешним давлением. Поэтому рекомендуется избегать нагревания изделий из ПЭТ при высоких температурах, особенно в микроволновых печах или духовках, чтобы снизить потенциальные риски для здоровья и материальный ущерб. Для сравнения, полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП) демонстрируют превосходные характеристики в высокотемпературных средах, что делает их более подходящими для применений, связанных с теплом.

Из-за низких эксплуатационных характеристик ПЭТ в условиях высоких температур его применение ограничено в определенных контекстах. Например, полипропилен стал доминирующим материалом для пластиковой упаковки в индустрии еды на вынос благодаря своей превосходной прочности и безопасности. Хотя ПЭТ занимает меньшую долю рынка, его высокая пригодность к вторичной переработке открывает многообещающие возможности для решений в области устойчивой упаковки.

Компания Wankai разработала инновационные композитные материалы из ПЭТ, которые используют перерабатываемость ПЭТ, обеспечивая при этом возможности быстрого формования и повышенную устойчивость к высоким температурам, эффективно преодолевая ограничения традиционных полиэфирных пищевых контейнеров. Этот передовой материал не только повышает эффективность упаковки, но и безопасность пищевых продуктов, предлагая более экологичное решение для индустрии упаковки на вынос. Модифицированные материалы ПЭТ компании Wankai могут выдерживать циклы термоформования всего за пять секунд и выдерживать температуру до 230 °C в печах в течение 30 минут без деформации, сохраняя при этом достаточную прочность и жесткость.

Подготовка этих модифицированных полиэфирных материалов включает использование композитных зародышеобразователей, специализированных упрочняющих мастербатчей и методов экструзии смешивания. Включение композитных зародышеобразователей значительно повышает скорость кристаллизации материала, сокращает цикл формования и повышает прочность, еще больше повышая производительность материала в высокотемпературных приложениях.

Свойства ПЭТ и ПЭТГ при экстремально низких температурах

Характеристики ПЭТ в условиях низких температур имеют свои нюансы. При крайне низких температурах — обычно около -20°C или ниже — ПЭТ может стать хрупким, что увеличивает риск трещин или поломок. Однако при умеренно низких температурах (примерно от -10°C до 0°C) ПЭТ сохраняет некоторую степень прочности, что делает его пригодным для использования в замороженных продуктах.

Напротив, PETG демонстрирует превосходные характеристики в условиях низких температур. Хотя PETG также может проявлять хрупкость при экстремально низких температурах (например, -20°C или ниже), он, как правило, сохраняет большую гибкость и прочность по сравнению со стандартным PET. Чтобы оптимизировать его характеристики в таких условиях, рекомендуется рассмотреть специально модифицированные материалы PETG и избегать воздействия на материал резких перепадов температур, которые могут вызвать напряжение и нарушить структурную целостность.

Благодаря улучшенным характеристикам PETG он становится более надежным выбором для применений, требующих прочности и устойчивости в холодных условиях, обеспечивая целостность и функциональность продукта даже в экстремальных условиях.

Применение при экстремально низких температурах: модифицированные стаканчики для льда из ПЭТ и ПЭТГ

В последние годы потребление стаканчиков для льда резко возросло в таких странах, как Япония и Южная Корея, достигнув примерно 2,5 млрд штук в год. Коммерческие кубики льда, производимые с использованием специализированного оборудования с более чистой водой и передовой технологией заморозки, прозрачнее и тают медленнее по сравнению с домашними альтернативами.

Выбор правильного материала для стаканчиков для льда имеет важное значение. Хотя полиэтилен (ПЭ) и стандартная мягкая упаковка из ПЭТ могут выдерживать низкие температуры, их гибкость делает их непригодными для стаканчиков для льда. Стандартные стаканчики для напитков, обычно изготавливаемые из ПЭТ-пластика, обеспечивают хорошую прозрачность и прочность при низких температурах, сохраняя гибкость в диапазоне от -10 °C до 0 °C. Однако при экстремально низких температурах (около -20 °C или ниже) ПЭТ становится хрупким и подверженным растрескиванию. Несмотря на свой легкий вес и пригодность к вторичной переработке, ПЭТ может быть испорчен острыми краями льда во время длительного хранения и многократных циклов транспортировки.

Напротив, полиэтилентерефталатгликоль (ПЭТГ), модифицированная версия ПЭТ, значительно улучшает эксплуатационные характеристики. ПЭТГ остается стабильным в диапазоне температур от -40°C до 80°C, демонстрируя отличную устойчивость как к высоким, так и к низким температурам. Эта модификация обеспечивает превосходную прозрачность и прочность, позволяя ему выдерживать давление острых краев льда, тем самым снижая риск поломки.

Более того, модифицированные ПЭТ-материалы часто включают УФ-стабилизаторы и антиоксиданты, повышающие их низкотемпературные характеристики и устойчивость к погодным условиям под воздействием солнечного света. Это снижает риск выцветания и физической деградации, в конечном итоге продлевая срок службы продукта. Wanke добилась значительных успехов в разработке безопасных модифицированных ПЭТ-материалов, особенно в приложениях ПЭТГ, чтобы удовлетворить растущий спрос на прочные стаканчики для льда.

Заключение

PET и PETG демонстрируют различные эксплуатационные характеристики в условиях экстремальных температур. В условиях высоких температур ограничения стандартного PET привели к увеличению спроса на модифицированные материалы, в то время как PETG отлично подходит для низкотемпературных применений, что делает его идеальным для замороженных продуктов. Разработка модифицированных материалов PET и PETG компанией Wankai New Materials Co., Ltd. обеспечивает превосходную стабильность и безопасность для различных упаковочных решений, демонстрируя многообещающее будущее для устойчивой пластиковой упаковки.