Как делают пластик

Что такое пластик и из чего его делают?

Нашу цивилизацию можно назвать цивилизацией пластика: разнообразные виды пластмасс и полимерных материалов можно встретить буквально повсюду.

Однако обычный человек вряд ли хорошо представляет себе, что такое пластик и из чего его делают.

Что такое пластик?

В настоящее время пластиками, или пластмассами, называют целую группу материалов искусственного (синтетического) происхождения. Их производят путём цепочки химических реакций из органического сырья, преимущественно из природного газа и тяжёлых фракций нефти. Пластики представляют собой органические вещества с длинными полимерными молекулами, которые состоят из соединённых между собой молекул более простых веществ.

Изменяя условия полимеризации, химики получают пластики с нужными свойствами: мягкие или твёрдые, прозрачные или непрозрачные и т.д. Пластики сегодня используются буквально во всех сферах жизни, от производства компьютерной техники до ухода за маленькими детьми.

Как были изобретены пластмассы?

Первый в мире пластик был изготовлен в английском городе Бирмингем специалистом-металлургом А. Парксом. Это случилось в 1855 году: изучая свойства целлюлозы, изобретатель обработал её азотной кислотой, благодаря чему запустил процесс полимеризации, получив нитроцеллюлозу. Созданное им вещество изобретатель назвал собственным именем – паркезин. Паркс открыл собственную компанию по производству паркезина, который вскоре стали называть искусственной слоновой костью. Однако качество пластика было низким, и компания вскоре разорилась.

В дальнейшем технология была усовершенствована, и выпуск пластика продолжил Дж.У. Хайт, который назвал свой материал целлулоидом. Из него изготавливались самые разные товары, от воротничков, которые не нуждались в стирке, до бильярдных шаров.

В 1899 году был изобретён полиэтилен, и интерес к возможностям органической химии многократно вырос. Но до середины ХХ века пластики занимали довольно узкую нишу рынка, и только создание технологии производства ПВХ позволило изготавливать из них широчайший спектр бытовых и промышленных изделий.

Разновидности пластиков

В настоящее время промышленностью выпускается и используется множество разновидностей пластиков.

По своему составу пластмассы подразделяются на:

– листовые термопластические массы – оргстекло, винилпласты, состоящие из смол, пластификатора и стабилизатора;

– слоистые пластики, армированные одним или несколькими слоями бумаги, стеклоткани и т.д.;

– волокниты – пластики, армированные стекловолокном, асбестовым волокном, хлопчатобумажным и т.д.;

– литьевые массы – пластики, не имеющие в составе других компонентов, кроме полимерных соединений;

– пресс-порошки – пластики с порошкообразными добавками.

По типу полимерного связующего пластики подразделяются на:

– фенопласты, которые изготавливаются из фенолформальдегидных смол;

– аминопласты, изготавливаемые из меламинформальдегидных и мочевиноформальдегидных смол;

– эпоксипласты, использующие в качестве связующего эпоксидные смолы.

По внутренней структуре и свойствам пластики делятся на две большие группы:

– термопласты, которые при нагреве плавятся, но после охлаждения сохраняют свою первоначальную структуру;

– реактопласты, с исходной структурой линейного типа, при отверждении приобретающие сетчатую структуру, но при повторном нагреве полностью теряющие свои свойства.

Термопласты могут использоваться неоднократно, для этого их достаточно измельчить и расплавить. Реактопласты по рабочим качествам, как правило, несколько лучше термопластов, но при сильном нагреве их молекулярная структура разрушается и в дальнейшем не восстанавливается.

Из чего делают пластики?

Исходным сырьём для подавляющего большинства видов пластиков служат уголь, природный газ и нефть. Из них путём химических реакций выделяют простые (низкомолекулярные) газообразные вещества – этилен, бензол, фенол, ацетилен и др., которые затем в ходе реакций полимеризации, поликонденсации и полиприсоединения превращаются в синтетические полимеры. Превосходные свойства полимеров объясняются наличием высокомолекулярных связей с большим числом исходных (первичных) молекул.

Некоторые этапы производства полимеров представляют собой сложные и чрезвычайно опасные для окружающей среды процессы, поэтому производство пластиков становится доступным лишь на высоком технологическом уровне. При этом конечные продукты, т.е. пластмассы, как правило, абсолютно нейтральны и не оказывают никакого негативного воздействия на здоровье людей.

Источник

12 методов изготовления изделий из пластика и примеры их использования [Часть 1]

Производство пластмасс необходимо для большинства отраслей промышленности. От полистироловой упаковки для пищевых продуктов до промышленных компонентов, изготовленных из полиэфирэфиркетона инженерного класса, производство пластмасс вносит огромный вклад в жизнь, какой мы ее знаем. Без возможности изготовления пластмассовых изделий нам пришлось бы разрабатывать принципиально новые системы производства.

В этой первой части данной статьи мы рассмотрим 6 различных методов изготовления пластмасс, раскроем их основные процессы и то, почему они эффективны. Для каждого метода изготовления пластмасс мы приведем несколько примеров того, как его можно использовать для изготовления деталей конечного применения.

1. Литье под давлением

Литье под давлением является наиболее распространенным процессом изготовления пластмасс. Данный метода подходит для обработки термопластичных и термореактивных полимеров.

Этот метод быстрого изготовления пластмасс заключается в нагревании пластиковых гранул до расплавления, затем расплавленный пластик заливается в металлическую форму с помощью возвратно-поступательного шнека. Расплавленный материал остывает, затвердевает и принимает форму полости формы. Затем твердая деталь извлекается из формы.

Литье под давлением подходит для огромного разнообразия материалов и деталей. Детали должны иметь тонкие и ровные стенки, но в остальном могут иметь различные формы и размеры.

Примеры литья под давлением: одноразовые подносы для еды, приборные панели автомобилей, детали LEGO.

2. Выдувное формование

Этот процесс изготовления пластмасс работает с использованием пресс-формы и расплавленной термопластичной трубки, называемой заготовкой (вместо полностью расплавленных гранул). Сжатый воздух поступает в заготовку, заставляя пластик расширяться и соприкасаться с внутренними стенками формы, в конечном итоге принимая вид полости формы.

Выдувное формование подходит для полых пластиковых деталей, таких как пластиковые бутылки для воды, с наиболее распространенным материалом HDPE.

Примеры выдувных деталей: бутылки, бочки, топливные баки.

3. Ротационное формование (центробежное формование )

В процессе ротационного формования порошкообразный пластик помещается в форму, которая нагревается и вращается вокруг двух (или более) осей. Благодаря этому вращению расплавленный пластик покрывает всю внутреннюю поверхность формы и принимает форму полости.

Преимущества ротационного формования включают более простую оснастку, постоянную толщину стенок и прочные внешние углы. Однако процесс может быть медленным, поскольку перед извлечением детали вся форма должна остыть.

Примеры ротационного формования: контейнеры, емкости для хранения, игрушки.

4. Вакуумное литье

Во время этого процесса оператор заливает уретановую смолу в силиконовую форму; затем с помощью вакуума удаляются воздушные карманы и пузырьки, в результате чего получается исключительно гладкая готовая деталь. Затем уретановые детали полимеризуются в печи.

Примеры деталей: корпуса и крышки для электроники, различные прототипы и опытные образцы.

5. Обработка пластмасс

Хотя разные станки работают по-разному, обработка пластмасс обычно подразумевает вырезание участков из пластмассовой заготовки с помощью ручных или управляемых компьютером режущих инструментов.

Обработка пластика также полезна для совмещения деталей, изготовленными с использованием других методов, таких как экструзия.

Примеры обработанных деталей: различные промышленные детали, оснастка и приспособления, автомобильное освещение.

6. Моделирование методом послойного наплавления

FDM работает путем нагрева экструдированной термопластичной нити, а затем выкладывания ее в точные формы из движущегося сопла (прикрепленного к печатающей головке) в соответствии с компьютерными инструкциями. 2D-фрагменты детали печатаются слой за слоем, пока не будет создан полный 3D-объект.

В небольших количествах FDM является очень быстрым и экономически эффективным и может производить широкий спектр форм, включая формы со сложной внутренней геометрией. Однако он не дает особо прочных деталей.

Примеры деталей FDM: различные прототипы, запасные части, композитные промышленные детали.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Источник

Из чего делается пластмасса

Пластмассовые материалы переполнили нашу планету. Разнообразные виды пластика содержаться практически в каждом предмете. Например, игрушки, очки, посуда и т.п-все это содержит полимерные материалы. Однако мало кто задумывается, из чего состоит пластмасса и как его изготавливают. Разберем этот вопрос подробно.

Из чего делается пластмасса?

Наверняка многие люди удивятся, когда узнают, что пластмасса состоит из переработанной нефти и природного газа. Образование полимера происходит из соединения этих двух молекул. Изменяя стадию полимеризации, ученый может получить необходимый вид пластика: твердый, мягкий, темный и т.п.

Пластмассу относят к органическому материалу, состоящую из полимерных частиц.
Сейчас пластмасса используется во всех сферах нашей жизни. В некоторых странах научились изготавливать пластик из отходов, однако в других, менее развитых странах для пластмассы все еще используют нефть и газ, что грозит убытком природных ресурсов.

Классификация пластмасс

Пластмассу принято делить на несколько подвидов. Главные критерии деления это характеристика полимера, его химической состав, жесткость, форма и расположение молекул.

Итак, три вида пластмасса:

Выяснили, что только первый вид пластмасс поддается переработке и может быть использован в быту несколько раз. Опишем виды пластика, идущего на утилизацию и переработку. Выделяют 5 видов переработанного пластика:

Технология производства пластмасс

Основной компонент, который используют при изготовлении пластика это полимер. Вернее сказать, это связующее звено. Конечно, состав пластика это газ и нефть. В отдельных случаях можно выделить изготовление пластика из отходов, но это скорее исключение, чем правило. Выделяют несколько разновидностей полимера, которые используются в качестве изготовления пластика. Это смола, каучук и целлюлоза. Несколько лет назад пластик изготавливали только из целлюлозы, но производители разочаровались в нем, так как пластмасса получалась непрочной и термически нестойкой.

Оборудование для производства и переработки

Переработка пластика это тяжелый процесс, требующий уникального оборудования, проходящий в несколько этапов.

Для производства пластика также потребуется специализированное оборудование, из котрого получиться прочный и качественный пластик. Механизмы, которые потребуется для производства пластика, это: электродвигатели, экструдеры, устройство для вытягивания формы и система охлаждения. Это необходимый набор для нагревания и перемешивания полимерных частиц.

Для переработки пластика потребуется также несколько установок. Это оборудование, в котором сырье очистится и измельчится до мельчайших гранул. В итоге получается сырье, которое может использоваться в создании других элементов.

Способы переработки пластмасс

Как уже было сказано существует несколько видов для переработки пластика. Это 5 видов, которые производители указывают на товарах. Но пластик может быть еще использован как и второсырье для топлива. Для этого пластик нагревают до 100 градусов, вещество становится вязким, и из этого состава получают газ и энергию. Данная технология только начала применяться, но у нее уже есть очевидные преимущества. Также пластик перерабатывается для получения деталей, которые могли бы применяться в экстерьере и интерьере.

Выяснили, что пластик вредное вещество, которое должно быть впоследствии переработано или утилизировано. Однако уже невозможно представить среду без пластик, но в скором времени, специалисты научатся использовать пластик, без вреда природным ресурсам. Однако от людей зависит, будет ли планета Земля перенасыщена вредными испарениями или же мы можем ее спасти, грамотно используя ресурсы окружающей среды.

Источник

Технология изготовления и производства пластмассовых изделий

В XXI веке развитых технологий находят применение искусственно созданные полимеры и пластмассы, этих материалов нет в природе, поэтому для получения качественных экземпляров требуется тщательно налаженный технологический процесс. Пластик из-за специфических свойств находит широкое применение в качестве материала, позволяющего экономить употребление дорогостоящих цветных металлов, снижать массу узлов и деталей. С помощью современных технологий процесс изготовления пластиковых изделий полностью автоматизирован, незначительные операции механической обработки сведены к минимуму.

Выбор пластмасс

Основными условиями выбора служат технологические и эксплуатационные свойства. В помощь технологу созданы сравнительные таблицы, содержащие марки материалов с описанием технических характеристик, при этом указаны радиотехнические и электрические свойства, диэлектрическая проницаемость, механические и прочностные показатели. Указаны коэффициенты износа и трения, Пуассона, показатели теплового расширения и другие характеристики.

Для классификации пластмасс используют следующие признаки:

Производство изделий из пластмасс

Основными операционными процессами переработки пластмасс и полимеров в процессе производства являются:

Горячий метод формования

Главным для производства является получение качественной продукции при высокой производительности. Говоря о качестве изделия, упоминают о структурных молекулярных показателях:

Надкристаллическая структура кристаллизующихся полимеров многообразна, поэтому материалы с одинаковыми свойствами при обработке в различных условиях дают изменяющиеся свойства деталей. Стабильность определенного набора свойств решается с помощью точного выбора и исполнения требуемых режимов обработки полимеров.

Предварительная сушка полимеров

Технологические карты процесса и качество полученной продукции определяются влажностью и температурой пластика. На подготовительном этапе делается сушка или увлажнение для приведения показателей в требуемую норму. Водяные молекулы обладают свойством полярности и быстро вступают в связи с полярными полимерами, из-за этого поглощается влага из окружающей среды. Увеличение полярности способствует усиленному поглощению, и наоборот. Некоторые полимеры изначально негигроскопичны, что не дает возможности на подготовительном процессе насытить их влагой.

Увеличение влажности материала на подготовительной стадии уменьшает его текучесть, избыток влаги снижает взаимодействие молекул и влияет на уровень гидролитической деструкции. Насыщение влагой уменьшает прочность, показатель удлинения при разрыве, сопротивление диэлектрическому проникновению. На поверхности детали после производства появляются белесые и серебристые разводы, волны, вздутия, пузыри, пустые поры, отслоения, трещины. Иногда такие дефекты проявляются только при прессовании.

Низкая влажность ведет к структурированию, которое является одним из видов деструкции, при этом снижается текучесть полимера. Изменение влажности может происходить не только в процессе производства, но и при эксплуатации. При этом разрушение детали повторяется в указанных параметрах. Сушка полимерных материалов используется для уменьшения влажности. Для материалов, склонных к термоокислительной деструкции применяется сушка в вакууме, это позволяет увеличить температуру и уменьшить время сушки.

В процессе сушки применяют типы сушилок:

Чтобы уменьшить влажностные показатели порошкообразных и гранулированных термопластов используют бункер с системой подогрева. Иногда летучие вещества и влагу убирают в процессе расплава, при этом во время пластификации снимают давление на определенном шнековом участке. Как следствие, происходит расширение нагретых газов, которые удаляются с помощью вакуумного отсоса.

Подготовка материалов к переработке

Сушку полимеров заканчивают непосредственно перед обработкой, при этом рекомендуется оставить показатели, которые ниже требуемых. Если требуется некоторое время хранения перед производством, то высушенному материалу организуют тщательные сухие условия. Если гигроскопичность полимеров низкая, то такие материалы не сушат, а только подогревают перед технологическим процессом. Слишком низкая влажность требует повышения показателя выдерживанием экземпляра в воздухе с высокой влажностью или опрыскивания ацетоном, спиртом, водой.

Таблетирование материалов

Формование в условиях сжимания пластмасс порошкообразного типа называется таблетированием для производства определенной формы таблеток с заданными параметрами плотности и размеров. В результате процедуры лучше дозируется сырьевая масса, из материала удаляется большая часть воздуха, что ведет к повышению теплопроводности.

Для процесса применяют таблеточные машины:

Предварительный разогрев материалов

Процедура делается только для реактопластичных заготовок (волокнитов и порошков). Прогрев осуществляется в генераторах, производящих токи с высокой частотой. Иногда используют контактные нагреватели непосредственно перед помещением материала в прессовальную форму для ускорения прессования. Нагрев высокочастотными токами снижает предел прессовальной нагрузки, что продлевает время службы пресса, увеличивает производительность, снижает затраты на выпуск изделий из пластмассы.

Пластмассы относят к диэлектрикам и полупроводникам, они нагреваются в ТВЧ из-за поляризации зарядов элементарного порядка. Малое число свободных зарядов в диэлектрике ведет к появлению тока проводимости. Происходит смещение электрополя с некоторым запаздыванием по частоте из-за трения молекул. Количество тепла на выходе пропорционально частоте поля.

Изготовление пластиковых изделий

Существует несколько способов получения пластиковых деталей

Литье пластика под давлением

Используют для выпуска реакто— и термопластов. При таком способе материал в гранулированной форме идет в цилиндр машины, где происходит его прогревание и перемешивание оборачиваемым шнеком. Если используется не шнековая, а поршневая машина, то пластификация происходит прогревом. Разогрев термопластов ведется до 200−350˚С, реактопласты требуют 85−120˚С. Готовый материал поступает в форму для литья, где охлаждается (термопласты до 25−125˚С, реактопласты — 155−195˚С). В форме бывшее сырье держат для уплотнения под давлением, что влияет на порог усадки, снижая его.

Интрузия

Позволяет на том же агрегате изготовить детали значительно большего размера и объема. При предыдущем процессе литье пластифицируется поворачивающимся червяком, а подается в форму при его поступательном перемещении. Интрузия предполагает использование сопла с имеющимся широким каналом для перетекания литья в форму до начала поступательного движения червяка. Общая продолжительность циклического процесса не становится больше, но метод показывает высокую производительность.

Литье прессованием

В этом случае камера загрузки находится отдельно от полости формирования. Прессованный материал помещается в камеру загрузки, где при действии тепла и сжатия происходит пластификация. Затем материал перетекает в рабочее отделение формы, где отвердевает. Метод прессованного литья используется в случае выпуска деталей с толстыми стенками, армированием, сложной формы. Недостатком способа является небольшой перерасход материала, так как часть его остается в загрузочном отделении.

Заливка

Процесс применяется для выпуска деталей из компаундов или в случае применения изоляции и герметизации компаундами запчастей радио и электронной отрасли. Компаунды — композиции из полимеров, пластификаторов, отвердителей, наполнителей и других добавок. Они являются воскообразными твердыми составами, которые перед применением нагревают до получения жидкого состояния.

Отвердевание происходит при температуре 25—185˚С, процесс занимает по времени около 2−17 часов. Иногда в емкость для раствора насыпают таблетированный материал, затем форму нагревают и сырье расплавляется, чтобы ускорить процедуру используют метод давления.

Метод намотки

Используют для изготовления пластиковых тел вращения, при этом исходным сырьем служит жидкотекучие и стеклянные полимеры. Изготавливают колпаки, трубчатые полости, цилиндрические оболочки. Процесс происходит на намоточных станках с применением оправок, на них наматывают обработанные полимером нити. Намотка осуществляется сухим или мокрым способом.

В первом случае применяют предварительно пропитанную армирующую нить, а во втором случае пропитка происходит перед применением нити. Сухой метод признан более производительным и качественным, в результате используются разнообразные пропитки и связующие, но мокрый метод позволяет выполнять детали сложной фигуры и формы.

Способы дополнительной механической доводки готов изделий

Эта процедура делается для:

Механообработка отличается спецификой из-за вязкости, низкой теплопроводности, именно эти особенности формируют инструмент и станковую оснастку для обработки пластмасс. Различают следующие методы механической обработки:

Первый способ применяется для отделки и удаления наслоений на детали после метода горячего прессования и в виде самостоятельного способа для выточки продукции из поделочных пластиков. Метод обработки резанием состоит из отдельных операций: точения, резки, сверления, фрезеровки, шлифовки, полирования и формирования резьбы.

Штамповку разделительного направления используют в случае применения в качестве заготовок листового пластика. Выполняемые операции: зачистка, вырубка, обрезка, пробивка, разрезка или отрезка.

Точение делают с заглублением инструмента на слой 0,6−3 мм, различаю чистовой вариант и черновую обработку. Сверление делают разными скоростями оборотов, что зависит от марки пластмассы. Фрезерованием обрабатывают на глубину 1−8 мм (реактопласты) и 1−9 мм (термопласты), также различают черновой и чистовой проход.

Нарезка резьбы иногда выполняется сложно из-за обработки слоистых, волокнистых пластиков, на которых появляются срывы ниток, скалывания или трещины. Шлифование делают кругами из карборунда со средними характеристиками твердости, иногда вместо кругов используют шлифовальную бумагу.

Полируют детали для получения на выходе из цеха изделия с высококачественной поверхностью. Для процедуры берут мягкие круги, которые составлены в виде пакета из муслиновых дисков различных диаметров, хорошо работают в шлифовании круги из фетрового материала. Одна часть шлифовочного диска с нанесенным на ней абразивом, вторая свободна от наждачного слоя и применяется для протирки.

Источник

Как производится пластик? Упрощенный процесс производства пластмасс

Как делают пластик?

Пластик является одним из самых широко используемых материалов в мире. Полимер используется в различных областях, начиная от упаковки пищевых продуктов и заканчивая строительством. Синтетический пластик производится из природного газа, которого в изобилии можно найти по всему миру.

Пластик — это то, с чем мы очень хорошо знакомы. Но что именно? Какие существуют типы? Как производят пластик? В этом блоге давайте подробно рассмотрим все, что вам нужно знать о производстве пластика, его переработке и загрязнении пластиком.

Процесс производства пластика упрощен

Пластик — это предмет, который захватил все сферы нашей жизни и проник во все возможные отрасли. Первоначально это рассматривалось как изобретение, которое действительно сделало жизнь людей проще и удобнее. Но с годами тот же пластик стал отравой нашего существования. Чтобы понять пластиковую проблему во всей ее полноте, необходимо в первую очередь понять, как изготавливаются пластмассовые изделия.

Существует два основных способа синтеза пластмасс: они могут быть синтетическими или получены из возобновляемых биопродуктов. Синтетические пластмассы производятся из сырой нефти, природного газа или угля. В наиболее популярном сценарии пластмассы получают из сырой нефти, поскольку это наиболее рентабельный способ выполнения работы.

Но мы также должны отметить, что это также самый вредный способ получения пластика. В зависимости от того, как пластмассы взаимодействуют друг с другом, существует в основном шесть типов пластиков: термопласты, термореактивные пластмассы, аморфные пластмассы, полукристаллические пластмассы, гомополимеры и сополимеры.

Что является основным ингредиентом пластика?

В этой статье для удобства речь пойдет только об искусственно синтезированных пластиках. Основными ингредиентами этих пластмасс являются сырая нефть, уголь и природный газ. Чтобы закупать эти материалы, необходимо много заниматься добычей полезных ископаемых.

Как изготавливают пластик из сырья?

В этом разделе статьи мы дадим пошаговый процесс, который используется для изготовления пластика на промышленном уровне.

1. Извлечение сырья

Чтобы сделать пластик, первым требованием является закупка сырья. Это сырье включает уголь, сырую нефть и природный газ. Закупить их — это только первый шаг.

2. Очистка, чтобы избавиться от нежелательных частиц

После того, как сырье было закуплено, его нельзя сразу использовать. Он смешан с большим количеством примесей, которые необходимо отфильтровать. Этот процесс фильтрации и очистки происходит на нефтеперерабатывающих заводах. Проще говоря, добытая сырая нефть поступает на нефтеперерабатывающий завод, где она разлагается на различные нефтепродукты. Из этого процесса рафинирования мы можем получить мономеры, которые помогают нам в производстве пластмасс.

3. Полимеризация

Это, наверное, самая сложная часть производственного процесса. В этой части процесса такие соединения, как этилен, пропилен, бутилен и т. Д. Превращаются в полимеры с более высокой молекулярной массой. Это также означает, что первоначально мономеры превращались в полимеры. Вот почему этот шаг называется полимеризация. При производстве пластмасс происходит два типа полимеризации:

> Аддитивная полимеризация. В этом типе полимеризации один мономер соединяется со следующим (димером), и цепочка продолжается. По сути, вы продолжаете добавлять больше мономеров к исходному. Для облегчения такого типа полимеризации используется катализатор. Наиболее распространенным катализатором является перекись. Примерами пластмасс, в которых используется дополнительная полимеризация, являются полиэтилен, полистирол и поливинилхлорид.

> Конденсационная полимеризация. Этот тип полимеризации включает соединение 2 или более различных мономеров. Процесс конденсации происходит потому, что более мелкие молекулы, такие как вода, удаляются. Этому процессу также способствуют катализаторы. Примерами пластиков, полученных путем конденсационной полимеризации, являются полиэстер и нейлон.

4. Составление и обработка

Процесс рецептура включает в себя плавление и смешивание различных материалов с образованием единого материала, в данном случае пластика. Затем смесь превращается в гранулы, которые могут быть отлиты в различные предметы в соответствии с потребностями производителя. Эти гранулы могут быть разных цветов, непрозрачности и формы. Все это делается на машине.

Переработка пластика из сырой нефти

Хотя на вопрос «Как производится пластик?» существуют разные ответы. мы рассмотрим один из распространенных способов: из сырой нефти.

Извлечение масла

Первым шагом в этом процессе является добыча сырой нефти из-под земли. Чтобы буровая установка была эффективной, она должна использовать различные инструменты, находящиеся в ее распоряжении. Сюда могут входить буровые долота, разработанные специально для определенных типов горных пород или почвы, в зависимости от типа участка, на котором производится бурение.

После извлечения тяжелую сырую нефть необходимо транспортировать на нефтеперерабатывающий завод для дальнейшей переработки в пластмассы.

Очистка масла

После того, как сырая нефть извлечена из-под земли, ее необходимо очистить, прежде чем ее можно будет использовать в любом процессе производства пластика. Переработка представляет собой сложный процесс, который включает перегонку сырой нефти в различные продукты, такие как бензин, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей и печное топливо. НПЗ бывают двух типов: интегрированные и традиционные. Интегрированные нефтеперерабатывающие заводы — это крупные предприятия, где все этапы переработки сырой нефти происходят на одной площадке. Напротив, обычные нефтеперерабатывающие заводы перерабатывают только определенные части сырой нефти, такие как бензин или дизельное топливо, а другие части отправляют на другие нефтеперерабатывающие заводы для дальнейшей переработки.

Фракционная перегонка

Фракционная перегонка предполагает нагревание смеси до тех пор, пока некоторые компоненты не начнут кипеть.

Этот процесс происходит в колонне фракционной перегонки, где сырая нефть разделяется на различные компоненты путем ее кипячения с паром, а затем охлаждения смеси ниже точки кипения, поэтому она снова конденсируется в жидкость. Полученная жидкость затем разделяется на различные фракции в зависимости от их температуры кипения при атмосферном давлении: легкие или газообразные фракции, средние дистилляты и тяжелые дистилляты. Затем эти фракции хранятся до тех пор, пока они не потребуются для дальнейшей переработки для производства пластика или в целях транспортировки.

Крекинг углеводородов

Крекинг – это процесс расщепления больших молекул углеводородов на более мелкие. Это делается с помощью тепла и давления на нефтеперерабатывающем заводе, известном как катализаторы. Крекинг — это химический процесс, который включает разрыв связей между атомами углерода в молекулах с длинной цепью. Существует два типа крекинга: каталитический крекинг и паровой крекинг.

Крекинг нефтепродуктов, таких как сырая нефть, позволяет использовать их в различных социальных целях. Чаще всего крекинг используется для производства синтетических нефтепродуктов, таких как пластмассы, клеи, текстиль и химикаты, используемые в производстве автомобилей и потребительских товаров.

полимеризация

Полимеризация происходит, когда две или более молекулы соединяются вместе в результате химической реакции. Когда эти молекулы соединяются вместе, они образуют полимеры. Полимерные цепи также могут быть образованы из одной молекулы, если она разбита на более мелкие единицы, называемые мономерами. Эти мономеры затем соединяются вместе с другими мономерами с образованием конечного продукта полимерной цепи.

Прямая полимеризация включает высокую температуру и давление, что приводит к образованию длинных цепочек молекул, образующих желаемый продукт. Косвенная полимеризация требует использования химических веществ, которые используются в качестве катализаторов реакции химических связей между мономерами и другими соединениями.

Окончательный сформированный полиэтилен превращается в гранулы, которые затем могут быть преобразованы в пластиковые изделия посредством выдувного формования, компрессионного формования, ротационного формования или литья под давлением в зависимости от применения, такого как упаковка для пищевых продуктов, пластиковые пакеты, пластиковые контейнеры и другие различные пластмассы.

Переработка пластика из природного газа

Удаление примесей

Первым шагом является удаление любых примесей из природного газа. Это можно сделать с помощью ректификационной колонны, которая отделяет более легкие компоненты (водород, метан) от более тяжелых (этан, пропан).

Растрескивание

Следующим шагом является преобразование этих газов в жидкую форму с помощью крекинга. Обычно используется паровой крекинг, который включает расщепление углеводородов с более высокой молекулярной массой на более мелкие посредством термической обработки при высокой температуре. Конечным продуктом этого этапа является нафта, смесь углеводородов, которую можно использовать для производства пластмасс.

полимеризация

Затем идет полимеризация: объединение мономеров с другими мономерами для создания полимеров. В этом случае этилен и пропилен объединяются в системе автоклавного реактора для создания полиэтилена (ПЭ) посредством дополнительной реакции. Полиэтилен имеет множество применений, включая изготовление пакетов или контейнеров из пластиковых материалов, которые используются для упаковки пищевых продуктов, а также используется в качестве изоляционного материала для холодильников или морозильников.

По окончании процесса полимеризации конечный продукт выглядит как порошкообразный стиральный порошок, который затем берут на формовку.

Экструзия

Затем следует экструзия: подача расплавленного пластика через трубу, разрезанную для формирования пластиковых гранул. Эти пластиковые гранулы затем используются в пластмассовой промышленности для придания формы и создания различных пластиковых материалов.

Какой был первый искусственный пластик?

Первый искусственный пластик был изготовлен в 1856 году в Великобритании Александр Паркс. Он сделал первый биопластик и назвал его паркензин. Паркензин был сделан из нитрата целлюлозы. Первый искусственный пластик был гибким, твердым и прозрачным.

Со временем в Parkensine были внесены определенные изменения, в результате чего он стал Celluloid. Это было сделано путем добавления некоторого количества камфоры в нитрат целлюлозы, используемый для изготовления паркензина. Целлулоид был обычным компонентом, используемым для изготовления бильярдных шаров.

Говоря о синтетических пластиках, Лео Бекеланд из Бельгии изобрел бакелитпластик, который имеет устойчивость к высокой температуре, электричеству и химическим веществам. Очень распространенный не проводник. Бакелит очень популярен в электронной области.

Что использовали до пластика?

Было и есть много других предметов, которые можно использовать вместо пластика. До изобретения пластика люди использовали дерево, металл, стекло, керамику и кожу. Также использовалась смола с деревьев. Резина также обычно использовалась вместо пластмассы.

Понимание индустрии пластмасс и процесса переработки пластмасс

По мере увеличения использования ограниченных ресурсов растет и наша потребность в поиске способов повторного использования и переработки этих материалов. Переработка пластмасс сама по себе стала крупной отраслью и будет только расти по мере того, как все больше людей узнают о преимуществах, которые переработка предлагает их кошелькам и окружающей среде.

Пластиковая промышленность прошла долгий путь с момента своего создания, но есть еще много вещей, которые вы, возможно, не знаете об этой важной отрасли.

Проблема с пластиковыми отходами

Многие отходы пластика не перерабатываются, потому что многие люди не осознают, насколько они вредны для окружающей среды.

Когда свалки переполнены или другие варианты недоступны, люди часто сжигают свой мусор или выбрасывают его в водоемы, включая синтетические пластмассы. Но в отличие от биоразлагаемого пластика синтетические пластики не разлагаются в земле или воде. Вместо этого они распадаются на более мелкие частицы, называемые микропластиком, который загрязняет наши земли, океаны и озера. И это становится основной причиной пластикового загрязнения.

Затем микропластики могут быть съедены рыбой и моллюсками — или даже людьми, и они становятся одной из основных причин болезней. И даже когда их сжигают в мусоросжигательных установках, в воздух выбрасываются токсичные химические вещества.

Поскольку мировой рынок пластмасс только растет, пришло время искать способы переработки пластика, произведенного на этой земле. Пластмассовая промышленность представляет собой огромную отрасль с множеством применений и приложений. Это также отрасль, которая подвергается критике за ее воздействие на окружающую среду. Использование пластика может иметь негативные последствия, когда он попадает на свалки и в океаны, где его разложение может занять столетия. Хотя существует множество альтернатив пластику, не существует идеальной замены для всех видов использования, в которых мы в настоящее время полагаемся на пластик.

Существует несколько различных типов пластмасс, которые используются для различных целей. Вот некоторые примеры:

У каждого типа пластика есть свои преимущества и недостатки в отношении возможности переработки, но все они имеют одну общую черту: их нельзя разбить на более мелкие органические материалы, которые можно разложить. Так что этот пластиковый мусор может навредить каждому живому существу на земле. Чтобы избежать последствий, связанных с пластиком и выбросами токсичных химических веществ, важно искать органические альтернативы.

Альтернативы пластику

Из-за темной стороны пластика он долго разлагается и может загрязнить окружающую среду, если его не утилизировать должным образом.

Бумажные изделия

Бумага — один из старейших материалов, используемых людьми, и она все еще прочна! Это возобновляемый ресурс, который можно легко переработать или использовать повторно. Даже если вы ежедневно используете бумажные стаканчики для кофе, вы можете быть довольны тем, насколько они экологичны по сравнению с пластиковыми или пенопластовыми стаканчиками.

Ткань

Ткань – еще одна отличная альтернатива пластику. Его можно использовать повторно и стирать, поэтому нет необходимости создавать больше отходов, когда у вас есть такие варианты, как тканевые полотенца и салфетки дома или на работе.

Стекло

Стекло — еще один универсальный материал, который можно использовать практически для любого применения, где в настоящее время используется пластик. В отличие от пластиковых бутылок для воды, стеклянные полностью пригодны для вторичной переработки и никогда не исчезнут; они просто будут постоянно перерабатываться!

Помимо этого, вы можете использовать пластики на биологической основе, вещества из растительных жиров или любые другие материалы, изготовленные из возобновляемых материалов, чтобы сократить потребление пластика.

Заключение

Хотя мы понимаем, что изобретение пластика произвело революцию во многих отраслях, оно также затронуло нашу планету. Есть много альтернатив пластику, которые можно использовать в нашей повседневной жизни, например, биоразлагаемый пластик и другие органические материалы, которые не нанесут вреда жизни на Земле.

Чтобы распространить важность переработки и избавить наши свалки и океаны от пластика, Пластиковые коллекторы делают все возможное, чтобы продвигать важность переработки, а также компенсировать их усилия. Это растущий коллектив целеустремленных и трудолюбивых людей со всего мира. Сборщики пластика работают над созданием мира без пластика, мотивируя людей перерабатывать пластик и выплачивая при этом вознаграждение. Открыть знать, как вы можете присоединиться к делу.

Источник

Век пластика: от паркезина до загрязнения природы

Весь двадцатый и начало двадцать первого века справедливо называют Веком пластика из-за повсеместного использования этого семейства материалов.

Пластики проникли во все аспекты жизни общества. Мы спим на заполненных пластиком подушках, чистим зубы пластиковыми щётками, печатаем на пластиковых клавиатурах, пьём и едим из пластиковых контейнеров — невозможно прожить хотя бы один день, не встретившись с пластиком в том или ином виде.

Но, как становится известно всё большему количеству людей, активное применение пластика влияет на окружающую среду. Пластиковые отходы загрязняют землю, океаны, воздух и наши тела. Он даже попал в состав ископаемых находок.

Как мы пришли к такому положению дел? Когда пластики стали неизменным спутником современного общества? Какими могут быть решения проблемы влияния пластика на окружающую среду?

Что такое пластик?

Пластик — общее название материалов, которые можно формировать и отливать под воздействием нагрева и давления.

Полимеры — это химический класс материалов, из которых состоят все современные пластики. Это крупные молекулы, состоящие из цепочки повторяющихся молекул меньшего размера (мономеров). Процесс комбинирования этих мономеров (например, газа этилена) нагреванием и давлением называется полимеризацией.

Изобретение пластика

Хотя мы воспринимаем пластик как материал двадцатого века, человечество с давних времён работало с такими природными пластиками, как рога, черепаховый панцирь, янтарь, резина и шеллак.

Рога животных, которые при нагревании становятся деформируемыми, использовались для многих целей и изготовления различных изделий, от медальонов до столовых приборов. В девятнадцатом веке одним из крупнейших потребителей рогов была отрасль производства расчёсок и гребней.

Гребень из рога с двумя круглыми ручками и декоративными вырезами и высечками, изготовленный в Индии, 19-й век.

Первые синтетические пластики

К середине 19-го века в результате индустриального производства товаров возник дефицит материалов животного происхождения. Слоны находились на грани вымирания из-за того, что на них продолжалась охота ради слоновой кости, которую использовали в производстве множества товаров, от клавиш пианино до бильярдных шаров. Та же судьба поджидала некоторые виды черепах, чьи панцири шли на изготовление гребней.

Вскоре изобретатели начали искать способы решения этой экологической и экономической проблемы, получив множество патентов на новые полусинтетические материалы, изготовляемые на основе таких природных веществ, как пробка, кровь и молоко. Одним из первых таких материалов стала нитроцеллюлоза — волокна хлопка, растворённые в азотной и серной кислотах, а затем смешанные с растительным маслом.

Её изобретатель, родившийся в Бирмингеме ремесленник и химик Александр Паркс, запатентовал в 1862 году новый материал под названием «паркезин». Он считается первым синтетическим пластиком. Паркезин стал дешёвой и яркой заменой слоновой кости и черепашьему панцирю.

Сам Паркс не добился коммерческого успеха, в отличие от его изобретения, которое было разработано другими, в том числе и бывшим управляющим фабрики Паркса Дэниэлом Спиллом и бизнесменом Джоном Уэсли Хайатом. Последний основал в США Celluloid Manufacturing Company.

Благодаря этому новому пластику такие товары, как гребни и бильярдные шары, стали доступными гораздо большему количеству людей, демократизировав потребительские товары и культуру.

Без сомнения, самым важным с точки зрения культуры применением целлулоида стало изготовление киноплёнки. Забавно, что после того, как звёзды кино популяризировали в 1920-х годах короткие стрижки, отрасль целлулоидных гребней пошла на спад, но позже производители перешли на создание новомодного продукта: солнцезащитных очков.

Галерея целлулоида

Две катушки целлулоида, изготовленные Луи Лепренсом, 1888-1889 гг.

Гребень для волос с эффектом черепашьего панциря, изготовленный из нитрата целлюлозы, 1900-е

Жёлтая рыболовная катушка, изготовленная Александром Парксом примерно в 1860 году

Игровые кости, изготовленные из целлулоида с имитацией слоновой кости, начало 20-го века

Целлулоидная ваза янтарного цвета в стиле ар-деко, 1930 год

Круглая пудреница, изготовленная из нитрата целлюлозы с перламутровым покрытием (кселонита), 1920-е

Образец паркезина, изготовленный Александром Парксом примерно в 1862 году

Рост индустрии производства пластика

20-й век стал свидетелем революции в производстве пластика: появления полностью синтетических пластиков.

Бельгийский химик и талантливый маркетолог Лео Бакеланд представил в 1907 году первый полностью синтетический пластик.

Он всего на один день обогнал своего шотландского конкурента Джеймса Суинберна с подачей патента. В его изобретении, наречённом бакелитом, под воздействием высокой температуры и давления комбинировались два химиката — формальдегид и фенол.

Бакелит зародил потребительский бум доступных, но имеющих высокий спрос продуктов. Его поверхность была тёмно-коричневой и напоминала дерево, однако его легко можно было производить большими партиями, благодаря чему он стал идеальным выбором для продвижения в массы новых дизайнерских тенденций наподобие ар-деко.

Некоторые продукты стали знаковыми для 20-го века: фотокамера Purma, телефон GPO и радиоприёмник Ekco AD36.

Бакелитовый телефон Type 232, 1930-е

Радиоприёмник Ekco в бакелитовом корпусе, 1935 год

В первые десятилетия 20-го века нефтеперерабатывающая и химическая отрасли начали образовывать альянсы, создавая компании наподобие Dow Chemicals, ExxonMobil, DuPont и BASF. Эти компании и сегодня являются крупными производителями полимерного сырья для отрасли производства пластиков.

Причиной создания таких альянсов стало стремление использовать отходы, получаемые при переработке нефти и природного газа. Одним из самых массовых из таких отходов был газообразный этилен — побочный продукт, из которого британская компания Imperial Chemical Industries (ICI) первой начала производить пластик, обогнав своих немецких и американских конкурентов.

Первым крупным успехом в создании пластиков образованной в 1926 году ICI стало изобретение в 1932 году органического стекла Perspex.

На следующий год коллектив завода ICI в Виннингтоне проводил опыты по комбинированию этилена и бензойного альдегида под воздействием высоких температур и давлений. Эксперимент провалился. Однако после случайного попадания в сосуд кислорода в реакционной колбе было обнаружено белое воскоподобное вещество.

Выяснилось, что это полимер этилена. Самый распространённый сегодня в мире пластик оказался чудесным материалом: прочным, гибким и термоустойчивым.

Первым способом его применения стало изолирование кабельной проводки радаров во время Второй мировой войны, однако вскоре его начали использовать и в производстве потребительских продуктов, от пластмассовых пакетов для покупок и пищевых контейнеров до искусственных бедренных и коленных суставов.

Американский конкурент ICI, компания DuPont, в 1930-х совершила серию открытий, самыми примечательными из которых стали нейлон и тефлон. Нейлоновые чулки мгновенно стали всемирной сенсацией.

Чудо-материалы

Пластики используются в невероятно разнообразных продуктах современного мира, от чулок до космических скафандров.

Образец первой вязаной из нейлона эластичной трубы, 1935 год

Две пары нейлоновых чулок Triumph, 1950-е

Полиэтиленовый коленный сустав, 1998 год

Искусственные артерии из тефлона, 1994 год

Пакет плазмы крови четвёртой отрицательной группы, заполненный бутафорской кровью, 1990-е

Кабель из медного проводника с полиэтиленовой изоляцией, 1939-1969 гг.

Когда пластики стали экологической проблемой?

Химические свойства, сделавшие пластик невероятно полезным и прочным материалом, одновременно усложняют его утилизацию: для разложения некоторых видов пластика на свалках требуются десятилетия.

Пластиковый мусор на пляже в Норвегии

Само разложение является ещё более серьёзной экологической проблемой, потому что превращение пластика в микроскопические частицы загрязняет океаны, воздух и экосистемы. Кроме того, не полностью изучен вопрос влияния накопления в организме микропластика на здоровье.

Одноразовая ПЭТ-бутылка, 1985 год

В послевоенный период пластик начал заменять более дорогие бумажные, стеклянные и металлические материалы, которые использовались при изготовлении одноразовых предметов, например, упаковки потребительских товаров. И появилась проблема — к утилизации пластика пытались подходить так же, как к утилизации бумаги или металла.

Одной из самых серьёзных угроз является неправильная утилизация пластика: полиэтиленовых пакетов для покупок, полипропиленовых контейнеров для еды, ПЭТ-бутылок для напитков (ПЭТ — полиэтилентерефталат, разновидность полиэстера).

ПЭТ-бутылка, запатентованная в 1973 году американским предпринимателем Натаниэлем Ваэтом, имела множество преимуществ по сравнению со стеклом: низкий вес, удобный для транспортировки, а также безопасность, поскольку бутылку практически невозможно разбить.

Полимер ПЭТ был разработан специально для хранения газированных напитков под давлением, однако в 21-м веке возник бум его популярности в качестве ёмкости для негазированных напитков, и в первую очередь воды.

Экономика массового производства дешёвых пластиковых продуктов привела к возникновению культуры одноразовости, и сегодня во всём мире ежегодно продаётся примерно 500 миллиардов ПЭТ-бутылок.

Могут ли химики решить проблему пластика?

Поскольку современная индустрия пластиков использует в качестве сырья ископаемые виды топлива, производство пластика оказывает влияние на изменение климата, внося свой вклад в общемировое производство CO2. К слову, углеродный след при производстве пластика сильно ниже, чем при создании других материалов, к тому же переработка попутного нефтяного газа (побочного продукта нефтедобычи) для производства полимеров предотвращает выбросы СО2 от его сжигания.

[прим. перев.: статистика, цифры и то, как устроена переработка у нас — в этом посте ]

В течение нескольких десятилетий химики исследовали и разрабатывали «зелёные» пластики, которые подобно первым полусинтетическим пластикам можно было бы получать из природных, биологических материалов, например, из кукурузного крахмала.

В 1990 году изобретшая полиэтилен британская компания ICI разработала первый практичный биоразлагаемый пластик биопол, который впервые использовали для производства бутылок шампуня Wella.

Биопластики и утилизируемые пластики

Бутылка от шампуня Wella, изготовленная из пластика биопола

Флисовая шапка Synchilla бренда Patagonia, изготовленная из переработанных пластиковых бутылок, 2002 год

Ювелирное украшение, изготовленное из полиэтиленовых пакетов, Англия, 2004-2006 гг.

Не все биопластики лучше с точки зрения утилизации или переработки.

Эти материалы становятся всё более популярными для использования в одноразовой упаковке. Однако биоразлагаемые пластики утилизируются, только если оказываются в мусоре, достаточно хорошо подвергаемом компостированию, а компостирование бытового мусора обычно для этого не подходит.

Символ переработки PET 1

Решением проблемы пластикового загрязнения является переработка пластиковых отходов. Есть несколько способов переработки пластиковых отходов, которые можно и нужно усовершенствовать. Это, например, механическая вторичная переработка и химическая утилизация пластиков, переработке не подлежащих.

При механической переработке одним из серьёзнейших препятствий перед утилизацией пластика является разделение: при смешении разных полимеров получающийся из них материал обычно не имеет полезных свойств. Даже два предмета из ПЭТ, например, бутылка от напитка и форма для печенья, могут иметь разные температуры плавления, и при смешивании превращаться в бесполезную жижу.

В настоящее время химические способы сортировки пластиков наподобие спектроскопического анализа в крупных масштабах экономически нецелесообразны, поэтому эту работу приходится выполнять сортировщикам.

ПЭТ-бутылка, имеющая код утилизации в виде числа 1 в треугольнике — это один из самых перерабатываемых предметов в мире. Одним из способов применения переработанного ПЭТ является изготовление одежды; изначально этот способ популяризировали флисовые товары Patagonia.

Благодаря усиливающимся тенденциям заботы о природе товары из переработанного пластика стали в 21-м веке продаваемыми и модными, а исходный материал, из которого переработкой получили продукт, часто указывается на этикетке.

Решение проблемы пластика должно быть социальным и политическим. Вместо того, чтобы полагаться только на технологические решения, мы должны совершенствовать инфраструктуру сортировки и переработки — в настоящее время перерабатывается малая доля. Кроме того, нужно, чтобы каждый человек ответственно относился к утилизации пластиковых отходов и сдавал их на переработку.

Важным аспектом может стать отказ от неперерабатываемых одноразовых предметов (например, соломинки и ватные палочки). Поставщики товаров, например, супермаркеты, должны прилагать большие усилия для этого. А самим потребителям стоит брать пример с ранней отрасли производства пластиков, когда гребни, радиоприёмники и телефоны с красивым дизайном были желанными продуктами, которые ценились и долго использовались.

Источник

Пластики биологического происхождения

Больше 99% всех полимеров и пластмасс делают из нефти, газа или угля. А значит, всё, что окружает нас, — упаковка, стройматериалы, детали автомобилей, ткани, электронные устройства — сделаны из невозобновляемых ресурсов. Впрочем, полимерные материалы еще в 60-е годы ХХ века научились получать из кукурузы, картофельного крахмала, пшеницы, сахарного тростника и т. п., но по технологическим свойствам они уступали полимерам из углеводородов, да и стоили дорого. Однако в последние годы производство полимеров из растений резко выросло, и тому есть несколько причин. Про цены на нефть и про то, что ее запасы истощаются, всем давно понятно. Но кроме этого, промышленники и общественность стали подсчитывать выброс СО₂ при любом производстве, пластики из растений сравнялись по свойствам с синтетическими, а во всём мире стало модно «зеленеть». Многие эксперты считают, что биопластики переживают бум.

Для начала определимся с терминами. Биополимерами называют длинные молекулы, состоящие из одинаковых звеньев, которые встречаются в природе и входят в состав живых организмов, — белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и прочие. Но сейчас речь пойдет не о них, а о полимерах, сделанных из растительного сырья, — именно их называют биопластиками. При этом их «природное» происхождение и название с приставкой «био» не означает, что все они биоразлагаемы и безопасны для окружающей среды.

Это важный момент. Например, из углеводородного сырья научились получать и прочные полимеры, которые не разлагаются в почве больше 200 лет, и биоразлагаемые — они содержат специальные добавки, благодаря которым соответственно ГОСТу распадаются за 180 дней на компоненты, нетоксичные для растений (поэтому их часто также называют биопластиками). А из растений можно получить и стандартные блоки, из которых делают обычные полимеры (этилен, амид и другие), а можно и биоразлагаемые пластики. Скажем, полиэтилен, используемый для упаковки, получают гидролизом и последующей ферментацией сахара из сахарного тростника; полиамид, из которого делают ткани, выделяют из касторового масла, а его получают из растения клещевины. И оба эти полимера ничем не отличаются от своих собратьев, сделанных из нефти. Разница только в том, что сырье на следующий год вновь вырастет на поле. Или в море — ведь сырье может иметь и животное происхождение, к примеру, хитозан (его добавляют в некоторые пластики) получают из хитина панциря ракообразных.

Как сделать из кукурузы пластиковую бутылку для молока? Выращивают специальные сорта (в основном на биомассу идут кукуруза, пшеница, картофель, сахарный тростник и свекла), потом собирают урожай, извлекают из биомассы крахмал (полисахариды) или сахар. Если это масличные культуры (клещевина, соя, рапс), то выделяют триглицериды — сложные эфиры глицерина. Затем начинаются очистка и переработка, включающие не только химические стадии, но и биотехнологические — с участием ферментов и микроорганизмов. Каждому конечному продукту соответствует своя технологическая цепочка. Конечный продукт — или мономер для дальнейшей полимеризации (это может быть обычный этилен, амид, эфир, молочная кислота), или чистая природная биомолекула, пригодная для дальнейшей модификации (например, крахмал).

Если на конечной стадии получился обычный полиэтилен (или что-то подобное), то его легко смешать с полиэтиленом, полученным из нефти. Это часто и делают крупные компании, вводя для такого пластика специальную маркировку или название (Polyethylene Green и т. п.). Когда вы видите на бутылке эмблему биопластиков, это, скорее всего, означает, что часть мономера в составе полимера, из которого она сделана, получена из биомассы. Например, в 2009 году компания «Кока-кола» выпустила «растительную бутылку», но в ней пока только 30% полимера получено из биомассы, а у «Вольвика» (производитель питьевой воды) — только 20%. В свете последних модных веяний это можно оценить как хороший рекламный ход.

Из чего бы ни были сделаны традиционные полимеры, проблема утилизации остается. Согласно современным тенденциям, полиамид, полученный из касторового масла, или полиэтилен и полиэтилентерефталат из биомассы надлежит собирать и отправлять на переработку, точно так же, как и их нефтяные аналоги. Если переработка и повторное использование невозможны, тогда их сжигают.

Некоторые компании идут другим путем, смешивая традиционные полимеры с природными молекулами. Например, компания Roquette модифицировала крахмал из пшеницы, пришив к нему гидрофобные группы, и стала добавлять его к полиэтилену или полипропилену. Получается композитный материал, из которого делают упаковку для косметики, стаканчики для йогуртов и даже панели автомобиля.

Просто воспроизводить уже известные мономеры не так интересно, тем более что из нефти или газа они всё равно пока дешевле. Интересно создавать что-то новое и не наносящее вред окружающей среде. Поэтому огромное число исследователей ставят на биоразлагаемые пластики, полученные из растительного сырья, — собственно, они составляют 80% всего рынка биопластиков. Название «биоразлагаемые» говорит само за себя — как уже упоминалось, за шесть месяцев почвенные микроорганизмы переработают их до воды, диоксида углерода или метана с остатком максимум 10%, который также можно использовать в компосте. Таких биоразлагаемых биопластиков на рынке довольно много, причем спектр их технологических свойств уже почти перекрыл традиционные полимеры. Условно их можно разделить на следующие большие группы: полилактиды (ПЛА), то есть полимеры на основе молочной кислоты, образующейся после молочнокислого брожения сахаристых веществ; полигидроксиалконоаты (ПГА) — продукты переработки растительного сахара микроорганизмами; и материалы на основе крахмала. Существуют также материалы, сделанные на основе лигнина, целлюлозы, поливинилового спирта, капролактона и других.

Крахмал — пожалуй, самое распространенное сырье для биоразлагаемых материалов, с ним работают более 30% специализированных предприятий. Конечно, сам он довольно хрупкий, но если в него добавить растительные пластификаторы (глицерин, сорбитол), волокна льна, конопли или полимер молочной кислоты, полученный из кукурузы или свеклы, то это увеличит механическую прочность и пластичность. Модификация гидрофильных ОН-групп сделает его устойчивым к влаге. Таким образом, крахмал используют не только в качестве наполнителя, но и модифицируют его, после чего получается полимер, который разлагается в окружающей среде, но при этом обладает свойствами коммерчески полезного продукта.

Изделия из модифицированного крахмала производят на том же оборудовании, что и обыкновенную пластмассу, его можно красить. Правда, его технологические свойства пока уступают полиэтилену и полипропилену, которые он мог бы заменить. И все-таки из крахмала уже делают поддоны для пищевых продуктов, сельскохозяйственные пленки, упаковочные материалы, столовые приборы, сеточки для хранения овощей и фруктов и многое другое.

Полилактиды, или полимеры молочной кислоты (ПЛА), которые получают после ферментации сахаров кукурузы или другой биомассы, также используют довольно широко. Из 80 организаций, производящих в различных странах биоразлагаемые пластики или их смеси, полимеры на основе ПЛА делают около 20% компаний. На самом деле ПЛА часто смешивают с крахмалом для лучшего биологического разложения и рентабельности производства. Полилактиды — яркие и прозрачные, поэтому они могут составить конкуренцию полистиролу и полиэтилентерефталату. Из них производят изделия с коротким сроком службы: упаковки для фруктов и овощей, яиц, деликатесных продуктов и выпечки, а также хирургические нити, используют их как средство доставки лекарств. В полилактидные пленки упаковывают сандвичи, леденцы и цветы. Существуют ПЛА-бутылки для воды, соков, молочных продуктов.

Еще одна группа, полигидрокси-алканоаты (ПГА) — третьи по значимости биоразлагаемые полимеры (в промышленном масштабе ПГА производят около 8% компаний). Самые значительные представители этого семейства, полигидроксибутират (ПГБ) и полигидроксивалерат (ПГВ), также получают из сахаров. Из них делают упаковочные и нетканые материалы, одноразовые салфетки и предметы личной гигиены, пленки и волокна, связывающие вещества и покрытия, водоотталкивающие покрытия для бумаги и картона.

В общем и целом на упаковку идет примерно 60% биопластиков, причем не только биоразлагаемых. Эти полимеры также используют при производстве одноразовой посуды, в сельском хозяйстве (защитные пленки), электронике (разъемы, оболочка компьютеров, зарядные устройства, мобильные телефоны, клавиатуры). Появляются всё новые приложения.

Разлагаемые биопластики широко применяют и в медицине. Полимеры, сделанные из биомолекул, лучше совместимы с человеческими тканями и рассасываются легче, чем «традиционные» пластики. Например, немецкие хирурги испытали хирургические винты из полилактидов. Они рассасываются через два года, и больных не надо оперировать повторно, как это сейчас происходит с металлическими штифтами. В США исследуют медицинские импланты из смесей биоразлагаемых полимеров, например для восстановления коленного хряща. А японцы недавно выпустили на рынок почти прозрачную клеящуюся пленку толщиной в десятки нанометров. Она сделана из хитозана и предназначена для быстрого заживления внутренних ран. Теоретически она могла бы заменить медицинские нити или скобы.

Одно из преимуществ биопластиков, которое подчеркивают все их производители, — они существенно уменьшают выбросы диоксида углерода в окружающую среду. Это зависит именно от сырья, ведь биомасса растет благодаря тому, что поглощает из атмосферы диоксид углерода. И даже если неразлагаемые пластики, сделанные из растений, сожгут в конце цикла, в атмосферу попадет лишь тот углекислый газ, что они поглотили при жизни. По приблизительным подсчетам, только пластики на основе крахмала могут сэкономить от 0,8 до 3,2 т CO₂ на тонну продукции по сравнению с полиэтиленом, полученным из органического топлива. При производстве ПЛА в атмосферу выбрасывается вполовину меньше углекислого газа, чем при производстве полимеров на основе нефти. В любой статье о биопластиках подобные цифры подчеркивают с особым оптимизмом.

Безусловно, возобновляемое сырье уменьшает зависимость от полезных ископаемых, и это замечательно. Однако не составит ли выращиваемая биомасса конкуренцию продовольственным сельскохозяйственным культурам? Похоже, это теоретические опасения. Сегодня биомасса, которая идет на производство биотоплива и химических продуктов, — это не более 5% от всей биомассы, используемой человеком. Распределение выглядит примерно так: 62% биомассы — это сельскохозяйственные культуры (продукты питания), 33% — лес для обогрева, строительства, мебели и бумаги, и только оставшиеся 5% идут на текстиль, химию. Вряд ли это соотношение сильно изменится в последнее время даже при активном росте производства биопластиков. По большому счету речь о конкуренции не идет. Тем более что сейчас многие производители стремятся изготовлять биопластики из отходов сельхозпроизводства и целлюлозы, оставшейся от обработки древесины.

Технология получения полимеров из растений появилась несколько десятилетий назад, но их производство долго оставалось в зачаточном состоянии по понятным причинам. Как отмечают многие специалисты, в последние годы наблюдается явное оживление этой отрасли. В 2010 году было произведено 724 тысячи тонн биопластиков (включая биоразлагаемые пластики из углеводородного сырья), что составляет примерно 0,2% мирового рынка производства пластмасс (250 миллионов тонн в год). Сейчас этот сектор растет довольно быстро по сравнению с тем, что было раньше. Причины, как уже говорилось, не только в повышении цен на нефть и исчерпании природных ресурсов, но и в прогрессе технологий и появлении новых материалов. Кроме того, очевидно желание промышленников «озеленить» свой имидж.

Биопластики на основе полилактидов, крахмала и целлюлозы

Инициаторы массового использования биопластиков — это почти всегда крупные производители продуктов питания или косметики. Вот несколько заметных проектов последних лет: французский Danone со стаканчиком для йогурта «Активия» из ПЛА (марка Ingeo от NatureWorks), компания Coca-Cola с бутылками из растительного аналога полиэтилентерефлата (ПЭТ) собственного производства, компания PepsiCo, также выпускающая растительный ПЭТ для своих бутылок. В бутылки из ПЛА марки Ingeo от NatureWorks заливают минеральную воду Biota и расфасовывают детские йогурты Stonyfield Farm. Большая компания RPC выпустила пробную серию косметической упаковки из ПГА.

Конечно, коммерческими гигантами движет не только забота о планете и желание вызвать позитивное к себе отношение у сознательных потребителей. Активно участвуя в сокращении выбросов СО₂, они также снижают себе ставку налогов. Кстати, несовершенство биоупаковки они всё-таки учитывают: газированные напитки разливают в растительный, но не биоразлагаемый материал, а йогурты в стаканчиках из ПЛА должны храниться в холодильнике.

Хоть эксперты и считают, что производство биопластиков к 2020 году будет составлять 3,5–5 миллионов тонн, или примерно 2% (по некоторым оценкам, 5%) от общего производства пластиков, говорить о массовом выпуске пока не приходится. Правда, есть и оптимистичные подсчеты, согласно которым к 2020 году пятая часть мирового рынка пластмасс будет занята биопластиками (примерно 30 миллионов тонн).

Проблема, как всегда, в деньгах — сегодня биопластики стоят в 2–7 раз дороже, чем их аналоги, полученные из углеводородного сырья. Однако не стоит забывать о том, что еще пять лет назад они были в 35–100 раз дороже. Практически все группы полимеров, которые сегодня делают из нефти, уже имеют аналоги, произведенные из биоресурсов, и их можно было бы по крайней мере частично заменить во всех применениях. Но пока биопластики так дороги, их массовый выпуск нереален. Многие эксперты полагают, что как только большое количество заводов начнет выпускать биопластики, цена упадет, и тогда-то они составят реальную конкуренцию полимерам из нефти. Поскольку свойства материалов улучшаются, а объемы производства растут, то перспективы, очевидно, есть. Но сегодня конкурентоспособны в массовом масштабе только полимеры с уникальными свойствами — например, те, которые используют в фармакологии и медицине. Уникальна также молочная кислота, из которой сегодня делают 200 тысяч тонн полилактидов в год.

Источник

Из чего делается пластмасса

Пластмасса – самый популярный материал неестественного происхождения, востребованный в самых разных отраслях: от бытовой сферы до тяжелой промышленности. Рассмотрим, из чего делают пластик, какие его виды бывают и для чего он может использоваться.

Классификация пластмасс

По структуре и характеристикам различают три вида пластиков:

Таким образом, перерабатываться может только термопласт. Есть несколько разновидностей переработанного пластика:

Технология производства пластмасс

Промышленное получение пластика включает несколько стадий: подготовку сырья, полимеризацию и собственно производство. Рассмотрим эти стадии более подробно.

Подготовка сырья

Если вы не знаете, из чего делают пластмассу, то получают ее в основном из сырой нефти. Но в чистом виде она не применяется. Необходимо разделить сырье на составные части – нефтепродукты. Для этого нефть сначала нагревается в печи, а затем перегоняется и делится на более мелкие соединения – фракции-мономеры.

Полимеризация

Процедура необходима для превращения мономеров (этилена, пропилена, бутилена) в полимеры. Есть два варианта полимеризации:

Производство пластика

Полимер – это основа пластмассы. Но чтобы получить пластик для пищевых продуктов, нужны и другие компоненты: пластификатор, наполнитель, минеральные красители, отвердитель.

Наполнители состоят из минеральных или органических веществ. В основном применяются тальк, сульфат бария, мел, органические порошки и волокна. Наполнители используются для снижения стоимость пластика, также для придания ему необходимых свойств: прочности, стойкости к агрессивным веществам, температурам и т. д.

Пластификатор в пластмассе необходим для эластичности, чтобы сырью было проще придавать нужную форму. В качестве пластификатора используются малолетучие, нетоксичные и химически нейтральные вещества.

Отвердители применяются для ускорения застывания пластмассы после придания ей нужной формы. Используются разные вещества, в зависимости от типа полимера. Например, для фенолформальдегидных полимеров подходит уротропин или известь.

Красители добавляются в пищевой пластик для придания ему определенного цвета. Он может быть любым в зависимости от пожеланий производителя

Также для создания пластмассы могут применяться антистарители. Они необходимы для защиты некоторых видов пластика от потери свойств под действием света, тепла и других факторов. Обычно используется кадмий, свинец и барий.

Все компоненты смешиваются в определенных пропорциях и под действием температур. Смесь преобразуется в гранулы, из которых затем формируются различные предметы.

Технология производства пластика

Существует несколько технологий для производства пластмассы:

После производства применение пластика возможно в пищевой промышленности. Главное использовать в качестве сырья для пластика только качественную пищевую химию, которая не содержит вредных примесей. Купить ее вы можете также в нашей компании.

Источник

Пластмассы

Начнем с истории пластика. Первый образец этого материала вышел в свет в 1862 году в Лондоне на Всемирной выставке, но получен он был еще раньше. В 1855 году английский металлург и изобретатель Александр Паркс получил некое вещество, которое назвал паркезин — в дальнейшем оно получило название целлулоид. Это и был первый пластик, синтезированный из целлюлозы, которую обработали азотной кислотой и растворителем. С тех самых пор началось развитие великого и ужасного пластика.

Что такое пластмасса

Пластмасса — это искусственно созданный материал на основе природных или синтетических полимеров, который может принимать заданную форму под давлением и при нагревании, а затем сохранять ее после охлаждения.

Полимер — это, в свою очередь, высокомолекулярное соединение, которое состоит из большого количества одинаковых или разных повторяющихся мономеров, соединенных между собой. Эти полимеры получают из низкомолекулярных соединений путем полимеризации или поликонденсации.

Чтобы было понятнее, разберем на простом жизненном примере. Мы используем полиэтиленовый пакет, чтобы нам было удобнее донести продукты из магазина домой. Так вот, полиэтилен — это полимер, который состоит из огромного количества молекул этилена (а этилен — это мономер). Однако, просто соединив огромное количество молекул этилена между собой, мы не добьемся тех характеристик, которыми обладает пакет.

Состав пластмассы

Основной компонент пластмассы — смола, или полимерный материал. Именно полимеры обеспечивают работу всего изделия как единого целого. Однако смолы в чистом виде не используют по нескольким причинам:

Это увеличит затраты на производство пластмассы.

Чистые смолы не обеспечивают необходимые физико-химические свойства изделий из этого материала.

Но и для этого нашли решение — например, некоторые добавки. В качестве добавок используют:

пластификатор, основная роль которого — увеличить пластичность и текучесть пластмасс;

краситель, с помощью которого получается цветная пластмасса;

наполнитель, цель которого — придание тех или иных свойств пластмассе. Например, если мы хотим, чтобы изделие из пластмассы обладало механической прочностью и теплостойкостью, то мы можем добавить в ее состав асбест. Добавка обеспечит нужные свойства материала.

Виды пластмассы

Как можно заметить, компонентов, из которых делается пластик, много и они сильно различаются. Поэтому, варьируя их число и предназначение, мы можем получить огромное количество разных видов пластика. Рассмотрим основные классификации пластмасс.

По типу основного компонента

По типу основного компонента пластмассы делятся на:

фенопласты. Основной компонент — фенолоформальдегидная смола. Так выглядит представитель фенолоформальдегидной смолы — бакелит:

эпоксипласты. Основной компонент — эпоксидная смола. Представитель эпоксидной смолы — эпоксидно-диановая смола:

аминопласты. Основной компонент — мочевино-формальдегидные смолы. Ниже приведен пример части мочевино-формальдегидной смолы:

По поведению при нагревании

В зависимости от поведения основного компонента пластмассы при нагревании, различают:

термореактивную пластмассу, которая при нагреве до определенной температуры размягчается и частично плавится, а затем в результате химической реакции переходит в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние. После нагревания такие пластмассы уже нельзя использовать, они теряют все свои исходные физико-химические свойства;

термопластичную пластмассу, которая при нагреве размягчается или плавится, а при охлаждении твердеет. После нагревания такие пластмассы можно использовать повторно, однако их физико-химические свойства немного ухудшаются.

Способы получения пластмассы

Различают два принципиально разных способа получения пластмассы: реакцию полимеризации и реакцию поликонденсации.

Реакция полимеризации — это процесс образования высокомолекулярного соединения путем соединения друг с другом большого числа низкомолекулярных веществ (мономеров).

Реакция поликонденсации — это процесс образования высокомолекулярного соединения путем взаимодействия мономеров с несколькими функциональными группами, которое сопровождается выделением низкомолекулярных продуктов реакции (воды, аммиака, соли и других веществ).

При полимеризации элементарный состав продукта совпадает с элементарным составом исходных веществ, к тому же пластмассы, полученные таким способом, можно разложить до исходных низкомолекулярных веществ. С пластмассами, полученными реакцией поликонденсации, такого сделать нельзя, так как элементарный состав продуктов реакции не совпадает с элементарным составом исходных веществ.

В таблице ниже указаны полимеры, полученные путем полимеризации, и исходные вещества, из которых эти материалы образованы.

Источник

Пластмассы

Пластма́ссы (пласти́ческие ма́ссы) или пла́стики — органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров.

Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять после охлаждения или отвердения заданную форму. Процесс формования сопровождается переходом пластически деформируемого (вязкотекучего) состояния в стеклообразное состояние.

Содержание

История

Паркезин являлся торговой маркой первого искусственного пластика и был сделан из целлюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителем. Паркезин часто называли искусственной слоновой костью. В 1866 году Паркс создал фирму Parkesine Company для массового производства материала. Однако, в 1868 году компания разорилась из-за плохого качества продукции, так как Паркс пытался сократить расходы на производство. Преемником паркезина стал ксилонит (другое название того же материала), производимый компанией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Паркса, и целлулоид, производимый Джоном Весли Хайатом.

Типы пластмасс

В зависимости от природы полимера и характера его перехода из вязкотекучего в стеклообразное состояние при формовании изделий пластмассы делят на:

Также газонаполненные пластмассы — вспененные пластические массы, обладающие малой плотностью.

Свойства

Основные механические характеристики пластмасс те же, что и для металлов.
Пластмассы характеризуются малой плотностью (0,85—1,8 г/см³), чрезвычайно низкими электрической и тепловой проводимостями, не очень большой механической прочностью. При нагревании (часто с предварительным размягчением) они разлагаются. Не чувствительны к влажности, устойчивы к действию сильных кислот и оснований, отношение к органическим растворителям различное (в зависимости от химической природы полимера). Физиологически почти безвредны. Свойства пластмасс можно модифицировать методами сополимеризации или стереоспецифической полимеризации, путём сочетания различных пластмасс друг с другом или с другими материалами, такими как стеклянное волокно, текстильная ткань, введением наполнителей и красителей, пластификаторов, тепло- и светостабилизаторов, облучения и др., а также варьированием сырья, например использование соответствующих полиолов и диизоцианатов при получении полиуретанов.

Твёрдость пластмасс определяется по Бринеллю при нагрузках 50—250 кгс на шарик диаметром 5 мм.

Теплостойкость по Мартенсу — температура, при которой пластмассовый брусок с размерами 120 × 15 × 10 мм, изгибаемый при постоянном моменте, создающем наибольшее напряжение изгиба на гранях 120 × 15 мм, равное 50 кгс/см², разрушится или изогнётся так, что укреплённый на конце образца рычаг длиной 210 мм переместится на 6 мм.

Теплостойкость по Вика — температура, при которой цилиндрический стержень диаметром 1,13 мм под действием груза массой 5 кг (для мягких пластмасс 1 кг) углубится в пластмассу на 1 мм.

Температура хрупкости (морозостойкость) — температура, при которой пластичный или эластичный материал при ударе может разрушиться хрупко.

Для придания особых свойств пластмассе в нее добавляют пластификаторы (силикон, дибутилфталат, ПЭГ и т. п.), антипирены (дифенилбутансульфокислота), антиоксиданты (трифенилфосфит, непредельные углеводороды).

Получение

Производство синтетических пластмасс основано на реакциях полимеризации, поликонденсации или полиприсоединения низкомолекулярных исходных веществ, выделяемых из угля, нефти или природного газа. При этом образуются высокомолекулярные связи с большим числом исходных молекул (приставка «поли-» от греческого «много», например этилен-полиэтилен).

Методы обработки

Механическая обработка

Пластические массы, по сравнению с металлами, обладают повышенной упругой деформацией, вследствие чего при обработке пластмасс применяют более высокие давления, чем при обработке металлов. Применять какую-либо смазку, как правило, не рекомендуют; только в некоторых случаях при окончательной обработке допускают применение минерального масла. Охлаждать изделие и инструмент следует струей воздуха.

Пластические массы более хрупки, чем металлы, поэтому при обработке пластмасс режущими инструментами надо применить высокие скорости резания и уменьшать подачу. Износ инструмента при обработке пластмасс значительно больше, чем при обработке металлов, почему необходимо применять инструмент из высокоуглеродистой или быстрорежущей стали или же из твердых сплавов. Лезвия режущих инструментов надо затачивать, по возможности, более остро, пользуясь для этого мелкозернистыми кругами.

Пластмасса может быть обработана на токарном станке, может фрезероваться. Для распиливания может применяться ленточные пилы, дисковые пилы и карборундовые круги.

Сварка

Соединение пластмасс между собой может осуществляться механическим путем с помощью болтов, заклепок, склеиванием, растворением с последующим высыханием, а также при помощи сварки. Из перечисленных способов соединения только при помощи сварки можно получить соединение без инородных материалов, а также соединение, которое по свойствам и составу будет максимально приближено к основному материалу. Поэтому сварка пластмасс нашла применение при изготовлении конструкций, к которым предъявляются повышенные требования к герметичности, прочности и другим свойствам.

Процесс сварки пластмасс состоит в образовании соединения за счет контакта нагретых соединяемых поверхностей. Он может происходить при определенных условиях:

Также следует отметить, что температурный коэффициент линейного расширения пластмасс в несколько раз больше, чем у металлов, поэтому в процессе сварки и охлаждения возникают остаточные напряжения и деформации, которые снижают прочность сварных соединений пластмасс.

На прочность сварных соединений пластмасс большое влияние оказывают химический состав, ориентация макромолекул, температура окружающей среды и другие факторы.

Применяются различные виды сварки пластмасс:

Как и при сварке металлов, при сварке пластмасс следует стремиться к тому, чтобы материал сварного шва и околошовной зоны по механическим и физическим свойствам мало отличался от основного материала. Сварка термопластов плавлением, как и другие методы их переработки, основана на переводе полимера сначала в высокоэластическое, а затем в вязкотекучее состояние и возможна лишь в том случае, если свариваемые поверхности материалов (или деталей) могут быть переведены в состояние вязкого расплава. При этом переход полимера в вязкотекучее состояние не должен сопровождаться разложением материала термодеструкцией.

При сварке многих пластмасс выделяются вредные пары и газы. Для каждого газа имеется строго определенная предельно доступная его концентрация в воздухе (ПДК). Например, для диоксида углерода ПДК равна 20, для ацетона — 200, а для этилового спирта — 1000 мг/м³.

Материалы на основе пластмасс

Мебельные пластмассы

Пластик, который используют для производства мебели, получают путем пропитки бумаги термореактивными смолами. Производство бумаги является наиболее энерго- и капиталлоемким этапом во всем процессе производства пластика. Используется 2 типа бумаг: основой пластика является крафт-бумага (плотная и небеленая) и декоративная (для придания пластику рисунка). Смолы подразделяются на фенолформальдегидные, которые используются для пропитки крафт-бумаги, и меламиноформальдегидные, которые используются для пропитки декоративной бумаги. Меламиноформальдегидные смолы производят из меламина, поэтому они стоят дороже.

Мебельный пластик состоит из нескольких слоёв. Защитный слой — оверлей — практический прозрачный. Изготавливается из бумаги высокого качества, пропитывается меламиноформальдегидной смолой. Следующий слой — декоративный. Затем несколько слоев крафт-бумаги, которая является основой пластика. И последний слой — компенсирующий (крафт-бумага, пропитанная меламиноформальдегидными смолами). Этот слой присутствует только у американского мебельного пластика.

Готовый мебельный пластик представляет из себя прочные тонированные листы толщиной 1-3 мм. По свойствам он близок к гетинаксу. В частности, он не плавится от прикосновения жалом паяльника, и, строго говоря, не является пластической массой, так как не может быть отлит в горячем состоянии, хотя и поддается изменению формы листа при нагреве. Мебельный пластик широко использовался в XX веке для отделки салонов вагонов метро.

Система маркировки пластика

Для обеспечения утилизации одноразовых предметов в 1988 году Обществом Пластмассовой Промышленности была разработана система маркировки для всех видов пластика и идентификационные коды. Маркировка пластика состоит из 3-х стрелок в форме треугольника, внутри которых находится число, обозначающая тип пластика. Часто при маркировке изделий под треугольником указывается буквенная маркировка (в скобках указана маркировка русскими буквами):

Пластиковые отходы и их переработка

Пластиковые отходы должны перерабатываться, поскольку при сжигании пластика выделяются токсичные вещества, а разлагается пластик за 100—200 лет.

Способы переработки пластика:

Источник

Много шума из полимеров

Сегодня вокруг пластика ведутся ожесточённые споры. В Европе давно сортируют мусор, всё чаще на бирках можно увидеть «сделано из переработанного сырья», всё в большем количестве магазинов мы можем выбрать бумажный пакет вместо обычного полиэтиленового. Как устроен пластик, каким он бывает и чем он вреден для окружающей среды? Разбираемся с материаловедом Катей Анисимовой.

Что мы называем пластиком?

Пластик — это материал, состоящий из синтетических или полусинтетических полимеров. Полимеры — это огромные молекулы, которые состоят из повторяющихся звеньев — мономеров. Полимеры получают в результате полимеризации — процесса объединения множества маленьких молекул в одну большую.

Все полимеры можно разделить на натуральные и синтетические.

Натуральные полимеры — те, что встречаются в природе. Белки и нуклеиновые кислоты в теле человека, целлюлоза в растениях и хитин в экзоскелете насекомых — примеры натуральных полимеров.

Синтетическими называют все полимеры, сделанные человеком. Их получают двумя способами: путём переработки натуральных полимеров в искусственные полимерные материалы и в результате синтеза из органических полимеров с относительно малой массой. Синтетические полимеры лёгкие, долговечные, им можно придать практически любую форму.

Итак, пластик — это бесконечные цепи полимерных молекул.

Как делают пластик?

Пластмассы можно получать из природных веществ, таких как целлюлоза и уголь. Однако в основном для этого используют сырую нефть. На первом этапе производства пластика, в ходе перегонки, нефть разделяется на фракции — группы более лёгких компонентов. Каждая фракция представляет собой смесь цепей, состоящих из углерода и водорода. Они различаются по размеру и структуре молекул. Для производства пластика нужны низкомолекулярные соединения.

Итак, взяли сырую нефть, разделили на фракции, выделили простые низкомолекулярные соединения. Что дальше?

Есть два основных способа превращения низкомолекулярных соединений в высокомолекулярные полимеры: полимеризация и поликонденсация. В обоих случаях маленькие молекулы объединяются в большие цепи, но в результате поликонденсации образуется ещё и побочный продукт, например вода.

Готовый полимер выглядит как множество маленьких гранул. Чтобы получить пластиковое изделие, такие гранулы смешивают с веществами-добавками, которые придают пластмассе те или иные дополнительные свойства. После этого смесь отправляют в машину для литья пластика, где она перемешивается и приобретает нужную форму.

Почему бутылка и игрушка пластиковые, но разные на ощупь?

Пластик бывает разным. Его свойства зависят от особенностей мономера — структурной единицы полимерной молекулы. Для того чтобы определить, какой именно полимер является основой того или иного пластикового изделия, достаточно посмотреть на маркировку.

Не весь пластик можно перерабатывать, а некоторые его типы даже не рекомендуют использовать повторно. Рассмотрим 7 видов маркировок, которые можно найти на привычных предметах.

1. PET (PETE) — полиэтилентерефталат

_{Полиэтилентерефталат — самый распространённый вид пластика. Из него делают бутылки для воды, пакеты, пластиковую упаковку. Полиэтилен предназначен для одноразового использования — повторное увеличивает риск роста бактерий: такой пластик трудно обеззараживать, а для надлежащей очистки требуются вредные химикаты. Зато его можно перерабатывать.}

2. HDPE — полиэтилентерефталат высокой плотности

_{Полиэтилентерефталат с плотной «упаковкой» молекул используют для производства более жёсткого пластика. Из него делают молочные бутылки, игрушки, пластиковую мебель. HDPE считается самым перерабатываемым и сравнительно безопасным пластиком. Процесс его переработки технологически прост и экономически выгоден.}

3. PVC — поливинилхлорид

_{Поливинилхлорид — мягкий гибкий пластик, из которого делают пищевую плёнку, игрушки для маленьких детей и домашних животных, упаковку для товаров. Он относительно непроницаем для солнечного света и используется для изготовления садовых шлангов и оконных рам. ПВХ часто называют «ядовитым пластиком». В изделиях из поливинилхлорида содержатся токсины, которые со временем выщелачиваются, то есть выделяются при внешнем воздействии, например при нагревании или попадании в воду. Изделия из поливинилхлорида практически не перерабатываются, их нельзя использовать повторно.}

4. LDPE — полиэтилен низкой плотности

_{Считается наиболее безопасным пластиком. Идёт на изготовление пакетов, которые мы покупаем в магазинах, бутылок и упаковки для хлеба. Перерабатывается не повсеместно, как пластик с маркировкой «1», однако мест переработки становится всё больше (в Европе и Америке).}

5. PP — полипропилен

_{Полипропиленовый пластик прочный и лёгкий, обладает теплостойкими свойствами, а ещё защищает от проникновения влаги. Например, плёнка под крышкой банки с кофе сделана из полипропилена. Из него также изготавливают коктейльные соломинки, упаковку для йогуртов и чипсов. Полипропилен признан годным для повторного использования, однако почти не перерабатывается.}

6. PS — полистирол

_{Полистирол — недорогой, лёгкий в обработке пластик. Из него делаются одноразовые стаканчики, посуда, белые контейнеры для еды на вынос. При этом полистирол — довольно-таки опасное вещество: он может выщелачивать стирол (например, при нагревании в микроволновке), который оказывает канцерогенное воздействие на организм человека. Переработка этого пластика не особо распространена, и около 35% мусора в США составляет именно полистирол. Однако некоторые компании его принимают и используют повторно.}

7. OTHER

_{В эту группу входят пластмассы, не получившие отдельное обозначение, такие как поликарбонат, полиамид и др. Из них делают детские бутылочки, игрушки, бутылки для воды, упаковку. При частом мытье или нагревании эти пластмассы могут выделять бисфенол А — вещество, которое ведёт к гормональным сбоям в организме человека.}

Далеко не весь пластик, который производится, впоследствии перерабатывается. Это связано не только с техническими проблемами, но и с тем, что во многих странах нет культуры разделения мусора, а также заводов, которые могли бы переработать пластмассу.

На сегодня переработано только 9% пластика, 12% сожжено, 79% находится вокруг нас. Около 8 миллионов тонн ежегодно сбрасывается в океан.

Почему пластик так вреден для окружающей среды?

Производство пластика и его обработка наносят экологии комплексный вред. Самый заметный ущерб пластиковые отходы причиняют океану, точнее, его жителям. Морские животные путают пластик с едой и умирают либо от отравления, либо от голода; в пакетах запутываются черепахи и другие животные. К 2015 году уже 90% морских птиц употребили в пищу пластмассу. В 2018-м на берег Испании вынесло мёртвого кашалота. В его желудке обнаружили 32 килограмма пластиковых пакетов, канистру и сеть.

Эти цифры шокируют, но есть не менее опасная штука — микропластик, частицы пластмассы размером не более 5 мм, образовавшиеся в результате действия ультрафиолета на плавающие в океане отходы. Под влиянием солнечного света они распадаются на мелкие частицы, и сейчас их около 51 триллиона.

Учёные задаются вопросом: насколько токсичен микропластик? Для того чтобы изделие выглядело более привлекательно, на этапе производства в пластик добавляют разные вещества, которые не вредны до тех пор, пока не начнут выщелачиваться. Бисфенол А делает пластик более прозрачным, но при этом влияет на гормональную систему; диэтилгексилфталат делает пластик более гибким, но может вызвать рак. Пока не очень понятно, остаются ли эти вещества в частицах пластика. Проблема в том, что их поедает планктон, а им питается и мелкая рыба, и крабы, и устрицы — животные, которых ест человек. Микропластик был найден в морской соли, воде из-под крана, в пыли, в воздухе. У 8 из 10 младенцев и практически у всех взрослых в организме находят фталаты — распространённые пластиковые добавки.

Если пластик — это так плохо, почему его не запрещают?

Всё не так просто. Пластиковое загрязнение — одна из множества экологических проблем, с которыми мы столкнулись. Некоторые заменители пластика тоже наносят вред окружающей среде.

Не так давно правительство Дании опубликовало исследование, где говорится, что энергозатраты на производство пластикового пакета настолько меньше аналогичных расходов на тканевую сумку, что для того, чтобы товар окупился, потребитель должен использовать его 7100 раз, а изготовитель — наладить бесконечный производственный цикл. Остаётся искать разумный компромисс и выбирать наименьшее из зол.

Биоразлагаемые пакеты. Они действительно разлагаются?

Биоразлагаемые пакеты делают из биопластика, который по свойствам очень похож на обычный. Но получают такую пластмассу из возобновляемых источников биомассы, таких как крахмал, растительные жиры и масла. Все биопластики более экологичны на этапе производства, а приставка «био-» означает, что они могут быть переработаны живыми организмами. Этот пластик действительно разлагается и гораздо менее вреден для окружающей среды на всех этапах — от производства до переработки.

Однако его свойства и особенности разложения изучены не до конца, поэтому нельзя сказать со стопроцентной уверенностью, что суммарно биопластик наносит меньший вред и может решить проблему пластмассового загрязнения.

Источник