Worldlex Wiki Le polyester est une catégorie de polymères dont chaque motif de la chaîne principale contient une ou deux liaisons ester . En tant que matériau spécifique , il désigne le plus souvent le polyéthylène téréphtalate (PET). Les polyesters comprennent certains composés chimiques naturels, comme ceux présents dans les plantes et les insectes . Les polyesters naturels et quelques polyesters synthétiques sont biodégradables , contrairement à la plupart des polyesters synthétiques. Ces derniers sont largement utilisés dans l'habillement.
Les fibres de polyester sont parfois mélangées à des fibres naturelles pour produire un tissu aux propriétés mixtes. Les mélanges coton -polyester peuvent être résistants, infroissables et indéchirables, et réduire le rétrécissement. Les fibres synthétiques à base de polyester présentent une résistance élevée à l'eau, au vent et aux intempéries, comparativement aux fibres d'origine végétale. Elles sont cependant moins résistantes au feu et peuvent fondre en cas d'inflammation.
Les polyesters à cristaux liquides figurent parmi les premiers polymères à cristaux liquides utilisés industriellement . Ils sont utilisés pour leurs propriétés mécaniques et leur résistance à la chaleur. Ces caractéristiques sont également importantes pour leur application en tant que joint abrasif dans les moteurs à réaction.
Les polyesters peuvent contenir une liaison ester par unité répétitive du polymère, comme dans les polyhydroxyalcanoates comme l'acide polylactique , ou ils peuvent avoir deux liaisons ester par unité répétitive, comme dans le polyéthylène téréphtalate (PET).
Les polyesters constituent l'une des classes de polymères les plus importantes sur le plan économique, notamment grâce au PET, qui compte parmi les plastiques de grande consommation ; en 2019, environ 30,5 millions de tonnes ont été produites dans le monde. La famille des polyesters présente une grande variété de structures et de propriétés, en fonction de la nature variable du groupe R (voir la première figure avec le groupe ester bleu).
Naturel
Les polyesters présents dans la nature comprennent la cutine, composant des cuticules végétales , constituée d' acides oméga-hydroxy et de leurs dérivés, liés entre eux par des liaisons ester , formant des polymères de polyester de taille indéterminée. Les abeilles du genre Colletes produisent également des polyesters ; elles sécrètent une membrane de polyester semblable à du cellophane pour leurs cellules souterraines de couvain ce qui leur vaut le surnom d'« abeilles à polyester »
Synthétique
La famille des polyesters synthétiques comprend
- Les polyesters aliphatiques linéaires de masse moléculaire élevée ( M <sub>n </sub> > 10 000) sont des polymères semi-cristallins à bas point de fusion ( 40-80 °C) et présentent des propriétés mécaniques relativement faibles. Leur dégradabilité intrinsèque, due à leur instabilité hydrolytique, les rend adaptés aux applications où l’impact environnemental potentiel est une préoccupation, comme l’emballage, les articles jetables ou les films de paillis agricole , ou encore aux applications biomédicales et pharmaceutiques
- Les polyesters aliphatiques linéaires à faible masse molaire ( M n < 10 000) à terminaison hydroxyle sont utilisés comme macromonomères pour la production de polyuréthanes.
- Les polyesters hyperbranchés sont utilisés comme modificateurs de rhéologie dans les thermoplastiques ou comme agents de réticulation dans les revêtements en raison de leur viscosité particulièrement faible, de leur bonne solubilité et de leur haute fonctionnalité
- Les polyesters aliphatiques-aromatiques, notamment le poly(téréphtalate d'éthylène) (PET) et le poly(téréphtalate de butylène) (PBT), le poly(téréphtalate d'hexaméthylène) (PHT), le poly(téréphtalate de propylène) (PTT, Sorona) , etc., sont des matériaux semi-cristallins à point de fusion élevé (mp 160–280 °C) qui ont bénéficié de l'ingénierie des thermoplastiques, des fibres et des films.
- Les copolyesters linéaires entièrement aromatiques présentent des propriétés mécaniques et une résistance à la chaleur supérieures et sont utilisés dans de nombreuses applications de haute performance.
- Les polyesters insaturés sont produits à partir d'alcools multifonctionnels et d'acides dibasiques insaturés, puis réticulés ; ils servent de matrices dans les matériaux composites. Les résines alkydes, composées d'alcools polyfonctionnels et d'acides gras, sont largement utilisées dans les industries des revêtements et des composites, car elles peuvent être réticulées en présence d'oxygène. Il existe également des polyesters de type caoutchouc , appelés élastomères thermoplastiques de polyester (TPEE). Les polyesters insaturés (UPR) sont des résines thermodurcissables . Ils sont utilisés à l'état liquide comme matériaux de fonderie , dans les composés de moulage en feuilles , comme résines de stratification de fibre de verre et comme mastics non métalliques pour la carrosserie automobile. Ils servent également de matrice polymère thermodurcissable dans les préimprégnés . Les polyesters insaturés renforcés de fibre de verre sont largement utilisés dans la construction de coques de yachts et comme pièces de carrosserie automobile.
Selon sa structure chimique, le polyester peut être thermoplastique ou thermodurcissable . Il existe également des résines de polyester durcies par des agents durcisseurs ; cependant, les polyesters les plus courants sont thermoplastiques. Le groupe OH réagit avec un composé isocyanate dans un système à deux composants, produisant des revêtements qui peuvent être pigmentés. Les polyesters thermoplastiques peuvent se déformer sous l’effet de la chaleur. Bien que combustibles à haute température, les polyesters ont tendance à se rétracter au contact des flammes et à s’éteindre spontanément en cas d’inflammation. Les fibres de polyester présentent une ténacité et un module d’Young élevés , ainsi qu’une faible absorption d’eau et un retrait minimal , comparativement à d’autres fibres industrielles.
L'augmentation de la proportion de parties aromatiques dans les polyesters accroît leur température de transition vitreuse , leur température de fusion, leur thermostabilité , leur stabilité chimique et leur résistance aux solvants.
Les polyesters peuvent également être des oligomères téléchéliques comme le polycaprolactone diol (PCL) et le polyéthylène adipate diol (PEA). Ils sont alors utilisés comme prépolymères .
Polymères aliphatiques vs. polymères aromatiques
Les polymères thermostables, qui présentent généralement une forte proportion de structures aromatiques , sont également appelés plastiques haute performance . Cette classification, axée sur les applications, compare ces polymères aux plastiques techniques et aux plastiques de grande consommation . La température de service continue des plastiques haute performance est généralement supérieure à 150 °C , tandis que les plastiques techniques (comme le polyamide ou le polycarbonate) sont souvent définis comme des thermoplastiques qui conservent leurs propriétés au-delà de 100 °C . Les plastiques de grande consommation (comme le polyéthylène ou le polypropylène) présentent à cet égard des limitations encore plus importantes, mais ils sont produits en grande quantité et à faible coût.
Les poly(ester imides ) contiennent un groupe imide aromatique dans leur motif répétitif. Ces polymères à base d'imide présentent une forte proportion de structures aromatiques dans leur chaîne principale et appartiennent à la classe des polymères thermostables. Leurs structures leur confèrent des températures de fusion élevées, une résistance à la dégradation oxydative et une stabilité aux rayonnements et aux réactifs chimiques. Parmi les polymères thermostables d'intérêt commercial figurent les polyimides , les polysulfones , les polyéthercétones et les polybenzimidazoles . Les polyimides sont les plus largement utilisés. La structure de ces polymères leur confère également des caractéristiques de mise en œuvre difficiles, notamment un point de fusion élevé et une faible solubilité. Ces propriétés sont principalement dues à la forte proportion de carbones aromatiques dans le squelette polymère, ce qui lui confère une certaine rigidité. Les approches visant à améliorer la transformabilité comprennent l'incorporation d'espaceurs flexibles dans la chaîne principale, la fixation de groupes pendants stables ou l'incorporation de structures non symétriques. Les espaceurs flexibles comprennent, par exemple, des groupes éther ou hexafluoroisopropylidène, carbonyle ou aliphatiques comme l'isopropylidène ; ces groupes permettent la rotation des liaisons entre les cycles aromatiques. Les structures moins symétriques, par exemple celles basées sur des monomères liés en méta ou en ortho , introduisent un désordre structural, diminuant ainsi la cristallinité.
La faible aptitude générale au traitement des polymères aromatiques (par exemple, un point de fusion élevé et une faible solubilité) limite également les options de synthèse disponibles et peut nécessiter des co-solvants donneurs d'électrons puissants comme le HFIP ou le TFA pour l'analyse (par exemple, la spectroscopie RMN 1H ), ce qui peut introduire d'autres limitations pratiques.
Utilisations et applications
Les tissus tissés ou tricotés à partir de fil de polyester sont largement utilisés dans l'habillement et l'ameublement : chemises, pantalons, vestes, chapeaux, draps, couvertures, meubles rembourrés et tapis de souris. Les fibres, fils et cordes de polyester industriel servent au renforcement des pneus, à la fabrication de bandes transporteuses, de ceintures de sécurité, de tissus enduits et de renforts plastiques à haute absorption d'énergie. La fibre de polyester est utilisée comme matériau de rembourrage et d'isolation pour les oreillers, couettes, peluches et autres articles de décoration. Les tissus en polyester sont très résistants aux taches, car le polyester est un matériau hydrophobe qui absorbe difficilement les liquides. Seules les teintures dispersées permettent de modifier la couleur du polyester .
Les polyesters servent également à fabriquer des bouteilles, des films, des bâches , des voiles ( Dacron ), des canoës, des écrans à cristaux liquides , des hologrammes , des filtres , des films diélectriques pour condensateurs , des films isolants pour câbles et des rubans isolants . Ils sont largement utilisés comme finition sur des produits en bois de haute qualité tels que les guitares , les pianos et les intérieurs de véhicules et de yachts. Les propriétés thixotropes des polyesters pulvérisables les rendent idéaux pour les bois à pores ouverts, car ils imprègnent rapidement le grain du bois, avec une épaisseur de film importante par couche. Ils peuvent être utilisés pour des vêtements à la mode, mais ils sont surtout appréciés pour leur résistance au froissement et au rétrécissement au lavage. Leur robustesse en fait un choix fréquent pour les vêtements d'enfants. Le polyester est souvent mélangé à d'autres fibres comme le coton pour obtenir les propriétés souhaitables des deux matériaux. Les polyesters vulcanisés peuvent être poncés et polis pour obtenir une finition brillante et durable.
Production
L'importance du polyéthylène téréphtalate s'explique par plusieurs raisons :
- Les matières premières relativement faciles d'accès PTA ou DMT et MEG
- Le processus chimique simple de sa synthèse, très bien compris et décrit, est très bien compris.
- Le faible niveau de toxicité de toutes les matières premières et des sous-produits lors de la production et de la transformation
- La possibilité de produire du PET en circuit fermé avec de faibles émissions dans l'environnement
- Les propriétés mécaniques et chimiques exceptionnelles
- La recyclabilité
- La grande variété de produits intermédiaires et finaux.
Le tableau ci-dessous présente une estimation de la production mondiale de polyester. Ses principales applications sont le polyester textile , la résine polyester pour bouteilles, le polyester pour films (principalement pour l'emballage) et les polyesters spéciaux pour les plastiques techniques.
| Type de produit | 2002 | 2008 |
|---|---|---|
| Textile-PET | 20 | 39 |
| Résine, bouteille/A-PET | 9 | 16 |
| Film-PET | 1.2 | 1.5 |
| Polyester spécial | 1 | 2.5 |
| Total | 31.2 | 59 |
Traitement du polyester
Après la première étape de production de polymères en phase fondue, le flux de produits se divise en deux domaines d'application principaux : le textile et l'emballage. Le tableau ci-dessous présente les principales applications du polyester dans ces deux secteurs.
| Textile | Conditionnement |
|---|---|
| Fibre discontinue (PSF) | Bouteilles pour boissons gazeuses, eau, bière, jus, détergents, etc. |
| Filaments POY, DTY, FDY | Film A-PET |
| Fil technique et cordon pour pneumatiques | thermoformage |
| Non-tissés et spunbond | film à orientation biaxiale (BO-PET) |
| Monofilament | Sangles |
Abréviations :
- PSF
- Fibre discontinue de polyester
- POY
- Fil partiellement orienté
- DTY
- Fil texturé étiré
- FDY
- Fil entièrement étiré
- CSD
- Boisson gazeuse
- A-PET
- Film de polyéthylène téréphtalate amorphe
- BO-PET
- Film de polyéthylène téréphtalate biorienté
Un segment de marché comparable, mais de petite taille (bien inférieur à 1 million de tonnes/an), est utilisé pour produire des plastiques techniques et des mélanges-maîtres .
Afin de produire du polyester fondu avec un rendement élevé, les étapes de transformation à haut débit, telles que la production de fibres discontinues (50 à 300 tonnes par jour par ligne de filature) ou de POY/FDY (jusqu'à 600 tonnes par jour réparties sur une dizaine de machines à filer), sont de plus en plus intégrées verticalement. Cela signifie que le polymère fondu est directement transformé en fibres ou filaments textiles, sans l'étape courante de granulation . On parle d' intégration verticale complète lorsque le polyester est produit sur un seul site, à partir de pétrole brut ou de produits de distillation , selon la chaîne suivante : pétrole → benzène → PX → PTA → PET fondu → fibre/filament ou résine pour bouteilles. De tels procédés intégrés sont actuellement mis en place sous forme de processus plus ou moins discontinus sur un même site de production. Eastman Chemicals a été le premier à introduire l'idée de boucler la chaîne, du PX à la résine PET, avec son procédé INTEGREX. La capacité de tels sites de production verticalement intégrés est supérieure à 1000 tonnes/jour et peut facilement atteindre 2500 tonnes/jour.
Outre les grandes unités de transformation mentionnées précédemment pour la production de fibres discontinues ou de fils, on compte des dizaines de milliers de petites et très petites usines de transformation. On peut ainsi estimer que le polyester est transformé et recyclé dans plus de 10 000 usines à travers le monde. Ce chiffre ne tient pas compte de toutes les entreprises de la chaîne d'approvisionnement, depuis la conception et la fabrication des machines jusqu'aux produits contenant des additifs spéciaux, des stabilisants et des colorants. Il s'agit d'un gigantesque complexe industriel qui continue de croître de 4 à 8 % par an, selon les régions du monde.
Synthèse
La synthèse des polyesters est généralement réalisée par une réaction de polycondensation. L'équation générale de la réaction d'un diol avec un diacide est :
- (n+1) R(OH) 2 + n R'(COOH) 2 → HO[ROOCR'COO] n ROH + 2n H 2 O.
Les polyesters peuvent être obtenus par diverses réactions, dont les plus importantes sont la réaction entre acides et alcools, l'alcoolyse et/ou l'acidolyse d'esters de faible masse moléculaire, ou encore l'alcoolyse de chlorures d'acyle. La figure suivante présente un aperçu de ces réactions de polycondensation typiques pour la production de polyesters. Par ailleurs, les polyesters sont également accessibles par polymérisation par ouverture de cycle.
L'estérification azéotropique est une méthode classique de condensation. L'eau formée par la réaction d' un alcool et d'un acide carboxylique est éliminée en continu par distillation azéotropique . Lorsque les points de fusion des monomères sont suffisamment bas, un polyester peut être formé par estérification directe, l'eau de réaction étant éliminée sous vide.
La polyestérification directe en masse à haute température (150-290 °C) est une méthode bien adaptée et utilisée à l'échelle industrielle pour la production de polyesters aliphatiques, insaturés et aromatiques-aliphatiques. Les monomères contenant des groupes phénoliques ou hydroxyle tertiaires présentent une faible réactivité avec les acides carboxyliques et ne peuvent être polymérisés par polyestérification directe en milieu acide-alcool. Dans le cas de la production de PET, le procédé direct présente toutefois plusieurs avantages, notamment une vitesse de réaction plus élevée, une masse moléculaire atteignable plus importante, la libération d'eau au lieu de méthanol et des coûts de stockage de l'acide inférieurs à ceux de l'ester, du fait de sa masse plus faible.
transestérification alcoolique
Transestérification : Un oligomère à terminaison alcool et un oligomère à terminaison ester se condensent pour former une liaison ester, avec perte d’un alcool. R et R’ sont les deux chaînes oligomères, R’’ est une unité sacrificielle telle qu’un groupe méthyle ( le méthanol est le sous-produit de la réaction d’estérification).
Le terme « transestérification » est généralement employé pour décrire les réactions d'échange hydroxy-ester, carboxy-ester et ester-ester. La réaction d'échange hydroxy-ester présente la vitesse de réaction la plus élevée et est utilisée pour la production de nombreux polyesters aromatiques-aliphatiques et entièrement aromatiques. La synthèse par transestérification est particulièrement avantageuse lorsque des acides dicarboxyliques à point de fusion élevé et peu solubles sont utilisés. De plus, les alcools formés par condensation sont plus volatils et donc plus faciles à éliminer que l'eau.
La synthèse par fusion à haute température entre les diacétates de bisphénol et les acides dicarboxyliques aromatiques ou inversement entre les bisphénols et les esters diphényliques d'acides dicarboxyliques aromatiques (réalisée entre 220 et 320 °C avec libération d'acide acétique) est, outre la synthèse à base de chlorure d'acyle, la voie préférée pour obtenir des polyesters entièrement aromatiques.
Acylation
Lors de l'acylation , l'acide commence sous forme de chlorure d'acyle , et la polycondensation se déroule donc avec émission d' acide chlorhydrique (HCl) au lieu d'eau.
La réaction entre les chlorures de diacyle et les alcools ou les composés phénoliques est largement utilisée pour la synthèse des polyesters et a fait l'objet de nombreuses revues et chapitres d'ouvrages. [ on peut citer la condensation en solution à haute température, les réactions catalysées par les amines et les réactions interfaciales. L'utilisation d'agents activateurs est également considérée comme une méthode hors équilibre. Les constantes d'équilibre de la condensation à base de chlorure d'acyle conduisant aux arylates et aux polyarylates sont très élevées et sont respectivement de 4,3 × 10³ et 4,7 × 10³ . Cette réaction est donc souvent qualifiée de polyesterification « hors équilibre ». Bien que la synthèse à base de chlorure d'acyle soit également décrite dans la littérature des brevets, il est peu probable que cette réaction soit utilisée à l'échelle industrielle. La méthode est limitée par le coût élevé des dichlorures d'acide, leur sensibilité à l'hydrolyse et l'apparition de réactions secondaires.
La réaction à haute température (100 à > 300 °C) d'un chlorure de diacyle avec un dialcool donne le polyester et le chlorure d'hydrogène. Sous ces températures relativement élevées, la réaction se déroule rapidement sans catalyseur :
La conversion de la réaction peut être suivie par titrage du chlorure d'hydrogène dégagé. Une grande variété de solvants a été décrite, notamment des benzènes chlorés (par exemple le dichlorobenzène), des naphtalènes ou des diphényles chlorés, ainsi que des composés aromatiques non chlorés comme les terphényles, les benzophénones ou les dibenzylbenzènes. La réaction a également été appliquée avec succès à la préparation de polymères hautement cristallins et peu solubles, qui nécessitent des températures élevées pour être maintenus en solution (au moins jusqu'à l'obtention d'une masse moléculaire suffisamment élevée).
Dans une réaction interfaciale à base de chlorure d'acyle, l'alcool (généralement en fait un phénol) est dissous sous forme d'alcoxyde dans une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium , le chlorure d'acyle dans un solvant organique non miscible à l'eau tel que le dichlorométhane , le chlorobenzène ou l'hexane , la réaction se produit à l'interface sous agitation à grande vitesse à une température proche de la température ambiante.
Ce procédé est utilisé pour la production de de polyamides , de polycarbonates , de poly(thiocarbonates) et autres. La masse moléculaire du produit obtenu par synthèse à haute température pouvant être fortement limitée par des réactions secondaires, ce problème est contourné par les températures modérées de la polycondensation interfaciale. Ce procédé est appliqué à la production industrielle de polyarylates à base de bisphénol A, comme le U-Polymer d'Unitika. L'eau peut, dans certains cas, être remplacée par un solvant organique non miscible (par exemple, dans le système adiponitrile / tétrachlorure de carbone ). Ce procédé est peu utile pour la production de polyesters à base de diols aliphatiques, qui ont des valeurs de pKa supérieures à celles des phénols et ne forment donc pas d'ions alcoolate en solution aqueuse. La réaction catalysée par une base d'un chlorure d'acyle avec un alcool peut également être réalisée en une seule phase en utilisant des amines tertiaires (par exemple la triéthylamine , Et 3 N) ou la pyridine comme accepteurs d'acide :
Alors que les polyestérifications à base de chlorure d'acyle ne se déroulent que très lentement à température ambiante sans catalyseur, l'amine accélère la réaction de plusieurs manières possibles, bien que le mécanisme ne soit pas entièrement compris. Cependant, il est connu que les amines tertiaires peuvent provoquer des réactions secondaires telles que la formation de cétènes et de dimères de cétène.
Méthode Silyle
Dans cette variante de la méthode HCl, le chlorure d'acide carboxylique est converti avec l' éther triméthylsilylé du composant alcool et on obtient du chlorure de triméthylsilyle.
Méthode de l'acétate (estérification)
Polymérisation par ouverture de cycle
Les polyesters aliphatiques peuvent être synthétisés à partir de lactones dans des conditions très douces, par catalyse anionique , cationique , organométallique ou enzymatique. Plusieurs méthodes catalytiques de copolymérisation d'époxydes avec des anhydrides cycliques ont également permis récemment d'obtenir une large gamme de polyesters fonctionnalisés, saturés et insaturés. La polymérisation par ouverture de cycle des lactones et des lactides est également appliquée à l'échelle industrielle.
Autres méthodes
De nombreuses autres réactions ont été rapportées pour la synthèse de polyesters sélectionnés, mais elles sont limitées à des synthèses à l'échelle du laboratoire utilisant des conditions spécifiques, par exemple en utilisant des sels d'acide dicarboxylique et des halogénures de dialkyle ou des réactions entre des biscétènes et des diols.
Au lieu de chlorures d'acyle, on peut utiliser des agents activateurs, tels que le 1,1'-carbonyldiimidazole , le dicyclohexylcarbodiimide ou l'anhydride trifluoroacétique . La polycondensation se déroule par conversion in situ de l'acide carboxylique en un intermédiaire plus réactif, tandis que les agents activateurs sont consommés. La réaction se déroule, par exemple, via un intermédiaire N -acylimidazole qui réagit avec un alcoolate de sodium agissant comme catalyseur :
L'utilisation d'agents activateurs pour la production de polyesters et de polyamides aromatiques à point de fusion élevé dans des conditions douces fait l'objet de recherches académiques intensives depuis les années 1980, mais les réactions n'ont pas été acceptées commercialement car des résultats similaires peuvent être obtenus avec des réactifs moins chers.
Thermodynamique des réactions de polycondensation
Les polyesterifications sont regroupées par certains auteurs en deux catégories principales : a) les polyesterifications à l'équilibre (principalement la réaction alcool-acide, les réactions d'échange alcool-ester et acide-ester, réalisées en masse à haute température), et b) les polyesterifications hors équilibre, utilisant des monomères hautement réactifs (par exemple des chlorures d'acides ou des acides carboxyliques activés, principalement réalisées à des températures plus basses en solution).
La polyestérification à base d'acide-alcool est un exemple de réaction d'équilibre. Le rapport entre le groupe ester formant le polymère (-C(O)O-) et l'eau du produit de condensation (H 2 O) par rapport aux monomères à base d'acide (-C(O)OH) et d'alcool (-OH) est décrit par la constante d'équilibre K C .
La constante d'équilibre de la polyesterification à base d'acide-alcool est généralement K C ≤ 10, ce qui n'est pas suffisamment élevé pour obtenir des polymères de poids moléculaire élevé ( DP n ≥ 100), car le degré moyen de polymérisation en nombre ( DP n ) peut être calculé à partir de la constante d'équilibre K C .
Dans les réactions à l'équilibre, il est donc nécessaire d'éliminer continuellement et efficacement le produit de condensation du milieu réactionnel afin de déplacer l'équilibre vers la polymérisation. Le produit de condensation est ainsi éliminé sous pression réduite et à haute température (150–320 °C, selon les monomères) pour empêcher la réaction inverse. Au fur et à mesure que la réaction progresse, la concentration des extrémités de chaîne actives diminue et la viscosité du polymère fondu ou de la solution augmente. Pour accélérer la réaction, celle-ci est conduite à forte concentration de groupements terminaux (de préférence en masse), favorisée par les températures élevées.
Des constantes d'équilibre de l'ordre de K<sub> C </sub> ≥ 10<sup> 4</sup> sont obtenues avec des réactifs ( chlorures ou anhydrides d'acides ) ou des agents activateurs comme le 1,1′-carbonyldiimidazole . Grâce à ces réactifs, les masses moléculaires requises pour les applications techniques peuvent être atteintes même sans élimination active du produit de condensation.
Histoire
En 1926, la société américaine DuPont entreprit des recherches sur les macromolécules et les fibres synthétiques. Ces premières recherches, dirigées par Wallace Carothers , portèrent sur ce qui allait devenir le nylon , l'une des premières fibres synthétiques. Carothers travaillait alors pour DuPont. Ses recherches étaient incomplètes et n'avaient pas encore porté sur le polyester, obtenu par mélange d'éthylène glycol et d'acide téréphtalique. En 1928, le polyester fut breveté en Grande-Bretagne par la General Electric Company . Le projet de Carothers fut relancé par les scientifiques britanniques Whinfield et Dickson, qui brevetèrent le polyéthylène téréphtalate (PET) ou PETE en 1941. Le polyéthylène téréphtalate est à la base de fibres synthétiques comme le Dacron , le Terylene et le polyester. En 1946, DuPont racheta tous les droits à Imperial Chemical Industries (ICI).
impact environnemental
Biodégradation
Les maisons Futuro étaient fabriquées en plastique polyester renforcé de fibres de verre , en polyester- polyuréthane et en polyméthacrylate de méthyle . Une maison s'est avérée être dégradée par des cyanobactéries et des archées .
réticulation
Pollution des habitats d'eau douce et d'eau de mer
Une équipe de l'Université de Plymouth, au Royaume-Uni, a analysé pendant 12 mois les effets du lavage de divers matériaux synthétiques à différentes températures dans des machines à laver domestiques, avec différentes combinaisons de lessives, afin de quantifier les microfibres libérées. Ils ont constaté qu'une charge de lavage moyenne de 6 kg pouvait libérer environ 137 951 fibres provenant d'un tissu en mélange polyester-coton, 496 030 fibres provenant du polyester et 728 789 fibres provenant de l'acrylique. Ces fibres contribuent à la pollution générale par les microplastiques .
empreinte carbone
Les émissions de carbone liées au cycle de vie d'un t-shirt en polyester sont estimées à plus de 20 kg CO2e, notamment en raison de l'utilisation de polyéthylène téréphtalate ( PET) comme intermédiaire dans sa production. La certification du polyester bas carbone a été proposée. L'empreinte carbone peut être réduite grâce à l'utilisation d'énergies bas carbone lors de sa production.
Sécurité
Fécondité
Ahmed Shafik était un sexologue qui a remporté un prix Ig Nobel pour ses recherches sur la façon dont le polyester peut affecter la fertilité des rats, des chiens, et des hommes.
Le bisphénol A , qui est un perturbateur endocrinien, peut être utilisé dans la synthèse du polyester.
Recyclage
Le recyclage des polymères est devenu crucial face à l'augmentation constante de la production et de l'utilisation du plastique. Si cette tendance se poursuit, la quantité mondiale de déchets plastiques pourrait presque tripler d'ici 2060 . Le recyclage des plastiques peut s'effectuer par divers procédés, tels que le recyclage mécanique et le recyclage chimique. Parmi les polymères recyclables, le polyester PET est l'un des plus fréquemment recyclés . La liaison ester présente dans les polyesters est sensible à l'hydrolyse (en milieu acide ou basique), à la méthanolyse et à la glycolyse, ce qui rend cette classe de polymères adaptée au recyclage chimique . Le recyclage enzymatique/biologique du PET peut être réalisé à l'aide de différentes enzymes comme la PETase , la cutinase , l'estérase et la lipase La PETase a également été utilisée pour la dégradation enzymatique d'autres polyesters synthétiques (PBT, PHT, Akestra™, etc.) contenant une liaison ester aromatique similaire à celle du PET