Compartilhar artigo
Tereftalato de polietileno (PET): Uma breve introdução
PET é um plástico muito comum, encontrado principalmente em nossas vidas como garrafas PET e como material de embalagem de alimentos. Neste artigo você aprenderá como a espectroscopia NIR pode melhorar a eficiência da sua análise PET em diferentes etapas do ciclo de produção. Antes de entrarmos nisso, vamos apresentar algumas informações básicas sobre PET.
Tereftalato de polietileno (PET)
O tereftalato de polietileno (PET) é um polímero termoplástico de uso geral que pertence à família do poliéster. As resinas de poliéster são conhecidas por sua excelente combinação de propriedades como resistência mecânica, térmica e química, bem como estabilidade dimensional.
O PET é um dos termoplásticos mais reciclados e tem o número 1 como símbolo de reciclagem. O PET reciclado pode ser convertido em fibras, tecidos, folhas para embalagens e fabricação de peças automotivas. PET é uma resina altamente flexível, incolor e semicristalina em seu estado natural. Dependendo de como é processado, pode ser semirrígido a rígido. Apresenta boa resistência ao impacto, umidade, álcoois e solventes.
A fórmula química do PET é (C10H8Ó4)n e sua estrutura molecular é mostrada em Figura 1.
Além do PET linear, existe também uma versão ramificada do polímero. PET ramificado é normalmente misturado com uma pequena porcentagem de ácido isoftálico (C8H₆O4), porque o ácido isoftálico purificado (PIA, Figura 2) reduz a cristalinidade do PET, servindo para melhorar sua clareza e aumentar a produtividade dos processos de fabricação de garrafas.
O dietilenoglicol (DEG) como aditivo também reduz a taxa de cristalização do PET quando cristaliza a partir do fundido, de forma isotérmica e dinâmica.
As principais propriedades e vantagens da resina PET são inúmeras:
- muito forte e leve e, portanto, fácil e eficiente de transportar
- tem boas propriedades de barreira a gases (oxigênio, dióxido de carbono) e umidade, o que significa baixa permeabilidade a gases (particularmente contra CO2)
- apresenta excelentes propriedades de isolamento elétrico
- ampla faixa de temperatura de uso (-60 a 130 °C)
- alta temperatura de distorção térmica (HDT)
- adequado para fins de aplicação transparente
- praticamente resistente a estilhaços – o PET não quebra nem fratura e é usado para substituir o vidro em algumas aplicações
- material reciclável
- transparente à radiação de microondas
- muito resistente a álcoois, hidrocarbonetos alifáticos, óleos, graxas e ácidos diluídos
- moderadamente resistente a álcalis diluídos, hidrocarbonetos aromáticos e halogenados
- PET é aprovado como seguro para contato com alimentos e bebidas pela FDA, Health Canada, EFSA e outras agências de saúde
O que é usado para fazer o tereftalato de polietileno (PET)?
O tereftalato de polietileno é usado em vários tipos de aplicações de embalagens, como mostrado em Figura 3. Devido à sua resistência, leveza e muitas outras propriedades atraentes, o PET se destaca como material de embalagem de alimentos.
O poliéster representa quase dois terços das fibras sintéticas produzidas. Existem muitos tipos diferentes de poliéster, mas o tipo mais produzido para uso em têxteis é o PET. Quando usado em tecido, é mais frequentemente referido como «poliéster» ou «poli» (Figura 4). A produção desse material custa muito pouco, o que é o principal fator para seu uso na indústria têxtil.
Aproximadamente 60% da produção global de PET é usada para fazer fibras para têxteis, enquanto cerca de 30% é usada para fazer garrafas para diversos fins. A sua capacidade de ser reciclada é especialmente atractiva para os fabricantes que procuram poupar custos e operar de uma forma mais ecológica.
Em Na indústria eletrônica, o PET é escolhido para substituir materiais menos ideais devido às suas excelentes propriedades de isolamento elétrico e resistência à distorção mesmo em altas temperaturas. O PET também é usado para fabricar muitas peças no indústria automobilística (Figura 5).
NIRS como ferramenta para avaliar a qualidade do PET
Por mais de 30 anos, a espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS) tem sido um método estabelecido para controle de qualidade rápido e confiável na indústria de PET. Apesar disso, muitos produtores ainda não consideram consistentemente a implementação do NIRS nos seus laboratórios de GQ/CQ. A experiência limitada em relação às possibilidades de aplicação ou uma hesitação geral na implementação de novos métodos são algumas das razões por trás disso.
As vantagens de usar a espectroscopia NIR para GQ/CQ são inúmeras. Uma grande vantagem do NIRS é a determinação de múltiplos parâmetros em apenas 30 segundos com sem preparação de amostra! A interação luz-matéria não invasiva usada pelo NIRS, influenciada pelas propriedades físicas e químicas da amostra, torna o NIRS um método adequado para a determinação de vários parâmetros críticos de qualidade nesses polímeros e muitos mais.
No restante deste artigo, é apresentada uma breve visão geral das aplicações PET, seguida de soluções prontas para PET disponíveis, desenvolvidas de acordo com as diretrizes de implementação do NIRS do ASTM E1655.
Para obter informações mais detalhadas sobre o NIRS como técnica secundária, leia nossas postagens anteriores sobre esse assunto.
Aplicações e parâmetros para PET com NIRS
Durante a produção do PET é importante verificar alguns parâmetros para garantir a qualidade. Esses parâmetros incluem o teor de dietilenoglicol, teor de ácido isoftálico, viscosidade intrínseca (ASTM D4603), e a número ácido (AN). A determinação destes parâmetros é um processo demorado e desafiador devido à solubilidade limitada da amostra e à necessidade de utilizar diferentes métodos analíticos.
As aplicações mais relevantes para análise NIRS de PET estão listadas em tabela 1.
Tabela 1. Notas de aplicação disponíveis para uso de NIRS para PET
| Polímero | Parâmetro | Notas de aplicação NIRS relacionadas |
|---|---|---|
| Tereftalato de polietileno (PET) | Dietilenoglicol, Viscosidade intrínseca, Número ácido, Ácido isoftálico | AN-NIR-023 |
Onde o NIRS pode ser utilizado no processo de produção de PET?
Figura 6 mostra as etapas individuais de produção, desde o produtor de plástico, passando pelo compostor e conversor de plástico, até o produtor de peças plásticas. A primeira etapa na qual os instrumentos de laboratório de infravermelho próximo podem ser usados é quando os polímeros puros como o PET são produzidos e sua pureza precisa ser confirmada. O NIRS também é uma técnica muito útil durante a próxima etapa, onde os polímeros são compostos em produtos intermediários para serem usados em processamento posterior.
Fácil implementação de espectroscopia NIR para produtores de plástico
A Metrohm possui ampla experiência em análise de PET e oferece uma solução chave na mão na forma do Analisador de Polímero DS2500 (Figura 7). Este instrumento é uma solução pronta para uso para determinar múltiplos parâmetros de qualidade em PET.
Exemplo de aplicação: Pré-calibrações disponíveis para a indústria PET no DS2500 Polymer Analyzer
Devido à solubilidade limitada do tereftalato de polietileno e à necessidade de utilizar vários métodos analíticos diferentes, a determinação dos parâmetros listados em mesa 2 é um processo demorado e desafiador com técnicas laboratoriais convencionais.
| Parâmetro | Método primário | Tempo até o resultado (método principal) | Benefícios do NIRS |
| Conteúdo de dietilenoglicol | Extração + HPLC-MS |
45 minutos. preparação + 40 min. HPLC-MS |
Todos os quatro parâmetros são medidos simultaneamente em um minuto, sem preparação de amostra ou necessidade de quaisquer reagentes químicos |
| Conteúdo de ácido isoftálico | Dissolver + HPLC | 45 minutos. preparação + 40 min. HPLC | |
| Viscosidade intrínseca | Dissolver + Viscosímetro | 90 minutos. preparação + 1 min. Viscosímetro | |
| Número ácido | Dissolver + Titulação | 90 minutos. preparação + 10 min. Titulador |
O Modelos de previsão NIRS criados para PET são baseados em uma grande coleção de espectros de produtos reais e são desenvolvidos de acordo com Práticas padrão ASTM E1655 para análise quantitativa multivariada infravermelha. Para informações mais detalhadas sobre este tema, baixe o whitepaper gratuito.
White Paper: Espectroscopia no infravermelho próximo: Análise quantitativa de acordo com ASTM E1655
Para saber mais sobre pré-calibrações para PET, baixe nosso folheto e visite nossa página dedicada.
O resultado desta solução pronta para uso para determinação rápida e não destrutiva dos principais parâmetros de qualidade para PET listados em mesa 2 é mostrado em Figura 8.
Esta solução demonstra a viabilidade da espectroscopia NIR para a análise de múltiplos parâmetros em PET em menos de um minuto, sem preparação de amostra ou uso de quaisquer reagentes químicos. Saiba mais sobre o procedimento em nosso Nota de aplicação gratuita:
Outras parcelas desta série
Este artigo é uma visão detalhada do uso da espectroscopia NIR como a ferramenta ideal de CQ para a análise de tereftalato de polietileno (PET). Outras parcelas desta série são dedicadas a:
Visão geral do NIRS na produção de polímeros
Suas conclusões de conhecimento
Mais informações sobre soluções de espectroscopia fornecidas pela Metrohm
