1. UVOD

              Nafta   je   tečna   do   polučvrsta   prirodna   supstanca   koja   se   nalazi   se   u   zemljinoj   kori.
Sastavljena je pretežno od smjese brojnih ugljovodonika a može da sadrži i sumporne, azotove i
kiseonične organske spojeve i u vrlo malim udjelima određene količine teških metala. Najčešće
je smeđe-zelene do smeđe-crne boje. Nafta se dobija bušenjem zemljine kore do njenih ležišta,
posebnim   postupcima   i   uređajima   do   dubina   od   čak   nekoliko   hiljada   metara,   prevozi   se
cjevovodima, tankerima ili autocisternama i prerađuje u rafinerijama, frakcionom destilacijom i
drugim hemijskim procesima. Najvažniji naftni proizvodi su motorni benzini, dizelska goriva,
goriva   za   avione,   mlazna   goriva,   tečni   naftni   gas,   loživa   ulja,   maziva   ulja   i   petrohemijske
sirovine. Naziv nafta je persijskog porijekla, nastao od glagola

nafata

(znojiti se, znoj zemlje)

Od većeg broja teorija o postanku nafte, danas je uglavnom zastupljena ta da je nafta nastala od
ostataka organskih supstanci taloženih u zemljinim slojevima, biljnog i životinjskog porijekla,
posebno od algi i mikroorganizama kao planktona i bakterija koji se vrlo brzo razmnožavaju. Za
nastajanje   ugljovodonika   iz   tog   mulja   najvažniji   su   bili   procesi   uz   bakterijsko   i   katalitičko
djelovanje pri povišenim temperaturama i pritiscima. Bakterije i enzimi pospješuju promjene
organskih supstanci u proizvode sa većim omjerom ugljenika i vodonika, a pritom nastaju i
velike količine metana (prirodni gas). Nafta je jedna od rijetkih sirovina koja se upotrebljava već
nekoliko hiljada godina a zapisi o njenoj primjeni postoje još iz Egipta, Persije, Kine, za rasvjetu,
podmazivanje   i   balzamiranje.   U   periodu   srednjeg   vijeka   nafta   je   „zaboravljena“   a   moderna
proizvodnja počela je tokom industrijske revolucije, kada je proradila prva bušotina na dubini od
21m, 1859.godine u Pensilvaniji. Otad su pronađena mnoga nalazišta i proizvodnja je postupno
rasla,   uz  razvoj   tehnoloških   procesa   i  primjene.   Potrošnja   je  naročito   porasla   nakon   otkrića
motora sa unutrašnjim sagorijevanjem. Svjetska proizvodnja i potrošnja nafte uzrokovana je
ponajprije energetskim potrebama, a zatim i potrebama petrohemijske industrije. Razvitak u
proizvodnji nafte uslovljen je njenom potrošnjom i u prošlosti on nije bio ravnomjeran. Nafta je
neobnovljivo, fosilno gorivo i prema tome ograničene dostupnosti

Međutim, još dugo vremena

biće glavni izvor energije i to otkrivanjem novih izvora, otkrivanjem novih postupaka vađenja iz
postojećih izvora i poboljšanim procesima prerade

Pored osnovnih naftnih proizvoda u

poslednje vrijeme povećana je potreba za proizvodnjom sintetičkih vlakana jer prirodna ne mogu
da zadovolje potrebe savremenog tržišta. U sadašnjosti se teži tome da se nafta više koristi za
proizvodnju nekih krajnjih proizvoda a ne samo kao fosilno gorivo već da se u mnogome poveća
njeno iskorištenje i da se dobiju proizvodi primjenjivi u mnogim oblastima. Industrija se dosta
razvila pronalaskom polimernih materijala i sintetičkih vlakana na njihovoj bazi što je omogućilo
napredak u mnogim poljima proizvodnje.

        Vlakna su čvrsti materijali koje karakteriše izuzetno velika dužina u odnosu na dijametar.
Mogu   biti   proizvedena   iz   prirodnih   supstanci   kao   što   je   silk,   vuna,   pamuk   ili   izvedeni   iz
prirodnih vlakana kao što je vještačka svila. Oni takođe mogu biti sintetizovani iz određenih
monomera polimerizacijom (sintetička vlakna). U osnovi, polimeri sa visokim tačkama topljenja,
visokom kristalnošću, umjerenom termičkom stabilnošću i zateznom čvrstoćom  su odgovarajući
za proizvodnju vlakana. Ručno pravljena vlakna uključuju, u dodatku sintetičkim vlaknima, ona
dobijena iz celuloze (pamuk, vuna) ali modifikovana hemijskim tretmanom kao što je vještačka
svila,   celofan   i   celulozni   acetat.   Oni   se   ponekad   nazivaju   „regenerisana   celulozna   vlakna“.
Vještačka svila i celofan imaju kraće lance od originalne celuloze zbog degradacije baznim
tretmanom.

1.1 Podjela vlakana

Vlakna se dijele u dvije glavne grupe:

prirodna

sintetička

(industrijski proizvedena). U

prirodna vlakna se ubrajaju  pamuk, svila, vuna, konoplja i njih nije potrebno posebno opisivati
jer su široko poznata. Možda je razlog u tome što su na tržištu puno duže prisutna od vještačkih
vlakana. Pamuk se, na primjer upotrebljivao i u predistorijsko doba, prema nekim podacima čak i
5000   godina   p.n.e.  Vještačka   vlakna  prvi   put   susrećemo   tek   krajem   19.   vijeka,   kada   je
proizvedena tzv.  vještačka svila  (danas poznata pod nazivom  rajon). Industrijski proizvedena
vlakna se dijele u dvije kategorije:  regenerisana vlakna i sintetička vlakna. Regenerisana vlakna
su   dobijena   preradom   iz   prirodnih   sirovina,   na   primjer   celuloze,   dok   su   sintetička   vlakna
proizvedena isključivo hemijskim putem. Sintetička vlakna su obično puno čvršća nego prirodna
i regenerisana vlakna.

Sintetička vlakna

vlakna koja se proizvode tehnološkim postupkom, nazivaju se i

vještačkim vlaknima,

za razliku od prirodnih, koja postoje u nekim biljkama i životinjama pa ih

je dovoljno samo izdvojiti i preraditi za tekstilnu primjenu. Sintetička vlakna mogu biti

filamentna,

tj. velike (neograničene) dužine, i

vlasasta,

tj. male dužine kakvu ima većina

prirodnih vlakana. Sintetička vlakna proizvode se od prirodnih i sintetičkih organskih polimernih
supstanci te od neorganskih supstanci. Oblikovanje i proizvodnja sintetičkih vlakana (osim onih
od neorganskih supstanci) odvija se po istoj šemi. Čvrsti polimerni materijal, građen od velikih
linearnih makromolekula, prevodi se zagrijavanjem ili otapanjem u tečnu fazu i protiskuje kroz
uske otvore, mlaznice, u medijum za očvršćavanje, pri čemu se stvaraju tanke niti – vlakna.
Očvrsle niti iz jedne ili više mlaznica sjedinjuju se u

filamentnu pređu

(s unaprijed određenim

brojem niti) ili u

kabl

(s neodređenim brojem od više hiljada niti), iz kojih se rezanjem dobijaju

vlasasta vlakna željene dužine. Postupak prerade otopljenog polimera u vlaknastu materiju
naziva se

hemijsko ispredanje

(iz rastvora i iz rastopa). Nakon ispredanja nastavlja se naknadna

obradba   –   istezanje,   termofiksiranje,   upredanje,   nanošenje   sredstava   kojima   se   u   vlaknima
postiže odgovarajuća struktura i neophodna upotrebna svojstva. Neka se hemijska vlakna ne
mogu   ispredati   tim   uobičajenim   postupcima   pa   je   razvijeno   ispredanje   iz   suspenzije   (npr.
neorganskih   supstanci   u   rastvoru   polimera).   Za   novija,   visokokvalitetna   vlakna   razrađeni   su
proizvodni postupci koji ne uključuju ispredanje kroz mlaznicu.

Vlakna od prirodnih polimera-

Prirodne polimerne supstance od kojih se izrađuju hemijska

vlakna jesu celuloza i poliizopren. Za tekstilnu primjenu najvažnija su

celulozna vlakna

, od

celuloze izodvojene iz drveta, koja se proizvode ispredanjem iz rastvora. Za rastvaranje celuloze
dobri su se pokazali rastvarači na bazi kompleksnih bakarnih spojeva, pa se vlakna koja se
proizvode pomoću tih rastvarača nazivaju

bakarna vlakna

. U novije vrijeme koriste se i

rastvarači na bazi morfolin-oksida, a dobijena se vlakna nazivaju

liocelna vlakna.

U ostalim

tehnološkim postupcima celuloza se prevodi hemijskom reakcijom u lakše topljive derivate –
celulozni ksantogenat ili celulozni acetat. Iz njihovog rastvora ispredaju se acetatna i triacetatna
vlakna ili se tokom koagulacije ti derivati ponovno prevode u celulozu (regenerisana celulozna
vlakna čiji su glavni predstavnici:

viskozna vlakna

modalna vlakna

). Celulozna vlakna bila su

prva hemijska vlakna koja su se početkom XX. vijeka počela proizvoditi komercijalno,tzv.

I. generacija hemijskih vlakana

, a bila su poznata pod danas napuštenim nazivima kao

rajon,

umjetna svila, acetatna svila, celulozna svila, cel-vlakno

. Ističu se dobrom apsorpcijom vlage,

što daje potrebnu termofiziološku udobnost odjeće, dok su glavni nedostaci sklonost gužvanju i

zaštitnih odijela, predmeta za sport i rekreaciju, a ugljenična vlakna takođe su i važan materijal
za implantate (vještački zglobovi i ligamenti) jer pokazuju izvrsnu kompatibilnost sa ljudskim
tkivom. Zahvaljujući upravo toj grupi hemijskih vlakana, tekstilna vlakna su postala jedan od
najzanimljivijih savremenih tehničkih materijala.

Glavni vlaknasti polimeri su oni od poliestera, poliamida (najlon), poliakrila i poliolefina.
Poliesteri i poliamidi su napravljeni postepenom polimerizacionom reakcijom, dok su poliakrili i
poliolefini sintetizovani polimerizacijom lančanim dodavanjem. Vještačka vlakna od sintetskih
polimera – sintetska vlakna opšti je naziv za mnoga vlakna koja se proizvode od polimera
nastalih industrijskom sintezom. Takvi se polimeri sintetizuju od bifunkcionalnih ili uslovno
bifunkcionalnih monomera, koji pri povoljnim uslovima polimerizuju dajući polimer prikladne
građe i svojstava pogodnih za ispredanje u vlakna.

Poliamidna vlakna

- sintetička vlakna dobijena procesom polimerizacije, koja na tržištu

nalazimo pod raznim komercijalnim nazivima, kao što su na primjer

perlon

najlon

ili

meril

Kod rublja se uglavnom upotrebljavaju u mješavinama s određenim postocima elastanskih
vlakana.

Poliesterska vlakna

- možda najvažnija sintetička vlakna dobijena procesom polimerizacije.

Manje osjetljiva na toplotu od ostalih sintetičkih vlakana. Upotrebljavaju se ili sama ili se
miješaju s drugim (prirodnim) vlaknima. Koriste se u svim vrstama odjeće, remenja i namještaja.
Na tržištu su ova vlakna poznata pod brojnim trgovačkim nazivima:

Terylene

Diolen

Dacron

Tetoron

Polietilenska vlakna

- sintetička vlakna takođe dobijena procesom polimerizacije (polimeri

moraju u svom lancu sadržavati najmanje 85% estara diola i tereftalne kiseline). Polietilenska
vlakna se koriste u izradi policijskih i vojnih balističkih prsluka, kaciga, platna za jedra i za širok
spektar ostale sigurnosne odjeće. Posebno je zanimljivo polietilensko vlakno

Dyneema

, koje se

proizvodi kroz poseban oblik predenja koji kombinuje izuzetnu čvrstoću vlakna s niskom
težinom i mekoćom. Rezultat je vlakno u potpunosti otporno na vlagu, vodu, kemikalije, UV
zračenje i mikroorganizme. Polietilensko vlakno

Dyneema

se često naziva i „najjačim svjetskim

vlaknom".

Polipropilenska vlakna

- sintetička vlakna takođe dobijena polimerizacijom, vinilni polimer,

sličan polietilenu, sa strukturom koja ima metilnu skupinu vezanu na svaki drugi atom ugljenika
u polimernom lancu.

2. PROIZVODNJA POLIESTERSKIH VLAKANA

Poliestri su najbitnija grupa sintetičkih vlakana. U osnovi, poliesteri su nastali reakcijom
esterifikacije dialkohola i dikiselina. Carothers (1930) je bio prvi koji je pokušao da sintetizuje
poliesterska vlakna reakcijom alifatične dikiseline sa diolom. Polimeri nisu bili odgovarajući
zbog njihove male tačke topljenja. Ipak on je bio uspješan u proizvodnji prvog sintetičkog vlakna
(najlon 66). 1946-e, Whinfield i Dickson pripremili su prvi poliesterski polimer korištenjem
tereftalne kiseline (aromatična dikiselina) i etilen glikola. Poliesteri mogu biti proizvedeni
esterifikacijom dikarboksilne kiseline i diola, transesterifikacijom estara dikarboksilne kiseline i
diola, ili reakcijom između kiselog dihlorida i diola. Reakcija polimerizacije može biti u osnovi
predstavljena esterifikacijom dikarboksilne kiseline i diola kao:

n HO

−

COOH

n HOR

∙

OH →

¿¿

(1)

Manje bitne metode su samokondenzacija w-hidroksi kiseline i kružno otvaranje laktonskih i
cikličnih estara. U autokondenzaciji w-hidroksi kiseline, ciklizacija može da ozbiljno parira
linearnoj polimerizaciji, posebno kad je hidroksilna grupa na takvom položaju da daje pet ili šest
članova. Korištenjem aromatičnih monomera razvijen je niz poliesterskih vlakana, ali zbog svoje
široke zastupljenosti obično se pod „poliesterskim vlaknom“ podrazumijeva polietilentereftalno
vlakno.

2.1 Proizvodnja i izdvajanje tereftalne kiseline

Poliesterska vlakna spadaju u grupu polikondenzacionih sintetičkih vlakana. Prva primjena
aromatične kiseline, i to tereftalne, dovela je do otkrića polietilen-tereftalnog vlakna koje danas
predstavlja ubjedljivo najznačajnije sintetičko vlakno. Upotreba tereftalne kiseline kao
monomera daje vlaknu značajno povišenje tačke topljenja i još niz poboljšanja u smislu njegovih
fizičkih svojstava.

tereftalna kiselina

(2)

Međutim, dodatno čišćenje poskupljuje ukupan proces proizvodnje, posebno zbog velike
količine potrebnog rastvarača, te energije. Takođe, dobijanje PET-a iz DMT-a uključuje reakciju
transesterifikacije sa etilen-glikolom pa je potrebno dodatno postrojenje za upotrebu nastalog
metanola, a i manja je iskoristivost procesa.

2.2 Proizvodnja polietilen tereftalata (PET)

Polietilen tereftalat (PET) je proizveden esterifikacijom tereftalne kiseline (TFK) i etilen
glikola ili, u više slučajeva, transesterifikacijom dimetiltereftalata i etilenglikola. Ovaj postupak
je više korišten zato što slobodna kiselina nije rastvorljiva u mnogim organskim rastvaračima.
Reakcija se dešava u dva stadija.

Metanol se oslobađa u prvoj fazi na približno 200°C sa nastankom bis(2-hidroksietil)
tereftalata. Na drugom stadiju, dešava se polikondenzacija i etilen glikol se izvlači vani na
približno 280°C i na nižem pritisku (≈0.01atm):

(3)

        Korištenje viška etilen glikola se često praktikuje jer on dovodi ravnotežu blizu završetka i
mijenja kiseline i grupe. Ovo rezultuje polimerom sa terminalnim –OH. Kada se koristi slobodna
kiselina   (esterifikacija),   reakcija   je   autokatalizovana.   Stoga,   kiseli   katalizator   se   koristi   da
kompenzuje   smanjenje   tereftalne   kiseline   kako   se   esterifikacija   bliži   kraju.   U   dodatku
katalizatora i terminatora, koriste se drugi aditivi kao što su poboljšivači boje i oslabljavajući
agenti. Na primjer PET je poboljšan dodatkom titanijum dioksida. Molekularna masa polimera je
u funkciji proširenja polimerizacije i može biti praćena kroz viskozitet topljenja. Krajnji polimer
može biti direktno ubrizgan ili transformisan u dijelove, koji se skladište. Šaržna polimerizacija
se još uvijek koristi. Stoga, većina novih procesa koriste kontinualnu polimerizaciju i direktno