Пластик, виды, маркировка, свойства и применение

Что такое пластик?

"Пластик — это синтетический или полусинтетический материал, основанный на полимерах, который обладает способностью изменять свою форму под воздействием нагрева или других факторов..."

---

   Содержание:

---

1. История изобретения

2. Виды пластика

3. Маркировка

4. Состав

5. Свойства

6. Применение

7. Экология

8. Переработка

9. Утилизация

История изобретения

Изобретение пластика является значимым событием в истории материаловедения и промышленности. Первые синтетические полимеры появились в середине XIX века, однако настоящая "пластиковая революция" началась в начале XX века.

В 1839 году американский химик Чарльз Гудьер открыл процесс вулканизации резины, что позволило улучшить её свойства, однако это все еще не был пластик в современном понимании. Первым настоящим пластиком стал бакелит, который был изобретен в 1907 году химиком Лео Хендриком Бакеландом.

Материал сочетал фенол и формальдегид, создавая термореактивный полимер. Он обладал высокой термостойкостью и стойкостью к химическим воздействиям. Бакелит быстро завоевал популярность и нашел применение в различных отраслях, включая электротехнику и производство предметов быта.

С 1920-х годов начался массовый выпуск других видов пластиков, таких как поливинилхлорид (ПВХ), полистирол и полиэтилен. Например, полиэтилен был случайно открыт в 1933 году химиком Фредериком К. Сквибом в ходе экспериментов с высокими температурами и давлением. Этот полимер стал основой для множества изделий, от пакетов до тюбиков.

В 1940-х и 1950-х годах на рынок вышли новые виды пластиков, такие как нейлон и полиметилметакрилат, что создало неограниченные возможности для дизайнеров и инженеров. В результате возникли новые отрасли, которые использовали пластик в конструкциях, упаковке и многих других аспектах повседневной жизни.

Сейчас пластик стал неотъемлемой частью современного общества. Однако его повсеместное использование привело к серьезным экологическим проблемам, связанным с загрязнением окружающей среды и сложностью переработки.

Таким образом, история изобретения пластиков - это путь от экспериментальных изысканий до технологий, кардинально изменивших нашу жизнь, со всеми вытекающими проблемами и вызовами.

Виды пластика

Пластик — это общее название для большого количества синтетических или полусинтетических материалов, которые используются в различных сферах нашей жизни. Основные виды пластика можно разделить на две большие категории: термопласты и термореактивные смолы.

Термопласты

Это полимеры, которые при нагревании становятся мягкими и податливыми, а при охлаждении затвердевают. Они могут быть переработаны много раз без значительного изменения их свойств. К основным видам относятся:

1. Полиэтилен (PE):

• Низкой плотности (LDPE): гибкий, используется для упаковки, пленок и контейнеров.
• Высокой плотности (HDPE): более прочный и жесткий, используется для бутылок, труб и игрушек.

2. Полиуретан (PU): обладает высокой эластичностью и прочностью, часто используется в производстве матрасов, обуви и автомобильных деталей.

3. Полипропилен (PP): устойчив к химическим веществам и имеет хорошую термостойкость. Широко используется в упаковке, текстиле и автозапчастях.

4. Полиамид (нейлон): используется в текстильной и автомобильной промышленности благодаря своей прочности и устойчивости к износу.

5. Поливинилхлорид (PVC): используется в строительстве (трубопроводные системы, оконные рамы) и упаковке. Может быть жестким или мягким в зависимости от добавок.

6. Полиэтилентерефталат (PET): широко используется в производстве бутылок и упаковки, а также в текстиле (флис).

Термореактивные пластики

Эти материалы не поддаются повторному плавлению после затвердевания. Они образуются при химической реакции, и повторное нагревание не приводит к изменениям их структуры.

1. Эпоксидные смолы: используются в строительстве, аэрокосмической и автомобильной промышленности благодаря отличным механическим и электрическим свойствам.

2. Фенольные смолы: применяются в производстве ламинированных материалов и изделий, которые требуют высокой термостойкости и прочности.

3. Меламиновые смолы: используются в покрытиях, клеях и как материал для ламинирования.

Маркировка

Маркировка пластика — это система символов и цифр, которая используется для идентификации различных типов пластиковых материалов. Она играет важную роль в сортировке и переработке пластиковых изделий, а также в информировании потребителей о свойствах и безопасности материалов.

На пластиковой упаковке обычно присутствует треугольник, содержащий цифру, указывающую на вид пластика, а также может быть информация о переработке. Номер от 1 до 7 расшифровывается следующим образом:

1 – PET

2 – HDPE

3 – PVC

4 – LDPE

5 – PP

6 – PS

7 – другие (включая композиты и многообразные виды)

Это обозначение необходимо для облегчения процесса переработки, так как разные виды пластиков требуют различных методов переработки и имеют разные характеристики.

Состав пластика

Пластик представляет собой синтетический материал, который в первую очередь состоит из полимеров — длинных цепочек молекул, состоящих из повторяющихся единиц, называемых мономерами. Полимеры могут быть как естественными (например, целлюлоза, которая содержится в дереве), так и синтетическими, которые создаются химическими процессами.

1. Мономеры:

Это базовые строительные блоки пластика. Например, полиэтилен состоит из мономеров этилена (C2H4), а полипропилен — из пропилена (C3H6). Производство начинают с полимеризации мономеров, что приводит к образованию длинных цепей полимеров.

2. Полимеры:

Это вторая основная составляющая. Полимеры бывают термопластами (например, полиэтилен, полипропилен) и термореактивными пластиковыми (например, эпоксидные смолы). Термопласты можно нагревать и перерабатывать, в то время как термореактивы затвердевают после отверждения и не могут быть повторно переработаны.

3. Добавки:

Для улучшения свойств пластика добавляют различные добавки, такие как:

• Устойчивители: Предотвращают разложение пластика под воздействием ультрафиолетового света.
• Антиоксиданты: Защищают полимер от окислительной деградации.
• Пластификаторы: Увеличивают гибкость и растяжимость пластика (например, фталаты).
• Наполнители: Используются для улучшения прочности и уменьшения стоимости (например, талк, известняк).

Свойства

Пластик, или полимер, представляет собой обширную категорию материалов, которые состоят из длинных молекулярных цепей, соединённых вместе, что придаёт им уникальные свойства. Вот некоторые из них:

• Легкость: Пластик легче металлов и стекла, что облегчает транспортировку и обработку. Это особенно важно в таких отраслях, как автомобилестроение и строительство.
• Устойчивость к коррозии: Многие виды материала не подвержены коррозии от химических веществ, влаги или других агрессивных условий, что делает их долговечными.
• Изоляция: Пластики являются хорошими изоляторами как электричества, так и тепла, что делает их широко используемыми в электротехнической и энергосберегающей отраслях.
• Гибкость и прочность: В зависимости от типа полимера, пластик может быть как гибким (например, полиэтилен), так и прочным (например, поликарбонат). Эта вариативность позволяет использовать пластиковые материалы в различных приложениях.
• Устойчивость к внешним воздействиям: Пластики могут быть устойчивыми к УФ-излучению, воздействию воды, механическим повреждениям и многим другим факторам, что делает их подходящими для использования на открытом воздухе.
• Легкость в обработке: Многие материалы легко поддаются формованию, что позволяет создавать сложные формы и изделия с высокой степенью детализации.
• Альтернативность: Существуют биоразлагаемые и перерабатываемые виды пластика, которые могут снижать негативное воздействие на окружающую среду.
• Шумопоглощение: Некоторые виды пластиков хорошо поглощают звук, что делает их идеальными для использования в акустических панелях.
• Цвет и текстура: Пластик может быть окрашен в любой цвет и придан различная текстура, что открывает возможности для креативного дизайна.
• Стоимость: Большинство пластиков имеют низкую стоимость производства, что делает их доступными для массового использования

Применение пластика

Пластик широко используется в различных отраслях благодаря своей универсальности, легкости, прочности и способности принимать различные формы:

• Упаковка: Пластиковые упаковочные материалы (полиэтилен, полипропилен, ПВХ) очень популярны из-за своей легкости, долговечности и водоотталкивающих свойств. Они используются для упаковки продуктов, медицинских препаратов, косметики и других товаров.
• Строительство: В строительной индустрии используется в виде оконных рам, труб, изоляционных материалов, а также в составе кровельных покрытий. Пластиковые изделия устойчивы к коррозии и воздействию погодных условий.
• Электроника: Пластик является важным компонентом в производстве бытовой и промышленной электроники. Он используется в корпусах, изоляторах, проводах и других компонентах благодаря своим изоляционным свойствам.
• Автомобилестроение: Использование пластика в автомобилях позволяет уменьшить вес автомобиля, что повышает его топливную эффективность. Такие детали часто используются в интерьере, наружных отделках и в системах безопасности.
• Медицина: В медицине материал находит применение в производстве одноразовых медицинских инструментов, упаковке для препаратов, а также в конструкциях имплантатов и других медицинских устройствах благодаря легкости и стерильности.
• Текстиль: Синтетические волокна, такие как полиэстер и нейлон, используются для изготовления одежды, обуви и домашнего текстиля. Они являются легкими, прочными и износостойкими.
• Мебель и декор: Пластик используется в производстве мебели, посуды, предметов интерьера и других декоративных элементов. Пластиковая мебель часто легка, устойчива к воздействию влаги и легка в уходе.

Экология, загрязнение пластиком

Загрязнение планеты пластиком является одной из самых серьезных экологических проблем современности. Каждый год в океаны и на сушу попадают миллионы тонн пластиковых отходов. Эти материалы разлагаются очень медленно, иногда на это уходит сотни лет, что приводит к накоплению пластиковых шлаков в окружающей среде.

Пластик создается из нефти, и его производство связано с выбросами углекислого газа и других загрязняющих веществ. Особенно опасны одноразовые пластиковые предметы, такие как бутылки, пакеты и контейнеры, которые быстро становятся отходами после использования. Их часто выбрасывают в природу, где они разлагаются на микропластик — крошечные частицы, которые могут быть поглощены многими живыми существами. Это не только наносит вред дикой природе, но и проникает в пищевую цепочку, влияя на здоровье человека.

Вода, в которой содержится микропластик, становится угрозой для морских экосистем. Рыбы и морские млекопитающие могут путать пластиковые частицы с пищей, что приводит к их гибели или загрязнению организма токсинами, которые выделяются из пластика. Кроме того, пластик может попасть обратно к человеку через рыбу и морепродукты, что создает риск для здоровья населения.

Справиться с проблемой загрязнения пластиком можно различными способами: сокращением производства одноразовых предметов, повышением уровня переработки, внедрением экологически чистых альтернатив и увеличением общественного сознания о важности сохранения окружающей среды. Глобальные действия, такие как международные соглашения и экологические инициативы, также играют большую роль в борьбе с этой проблемой.

Переработка

Переработка пластика является важным аспектом по защите окружающей среды. Ниже приведены основные этапы процесса:

• Сбор отходов: Первым шагом в процессе переработки является сбор пластиковых отходов. Это осуществляется через специальные контейнеры для сбора пластика и мусорные экстракторы. Важно, чтобы население было информировано о правилах сортировки, чтобы облегчить процесс переработки.
• Сортировка: Собранные пластиковые изделия сортируются по типу пластика. Пластик обозначается специальными кодами (от 1 до 7), которые указывают на его состав. Основные типы пластика – это ПЭТ (PET), ПЭ (HDPE), ПВХ (PVC), ПП (PP) и др. Сортировка важна, так как разные виды пластика требуют различных методов переработки.

• Очистка: После сортировки пластик очищается от загрязнений, таких как остатки пищи, масла и инородные материалы. Это делается с помощью промывания, механического воздействия и специальных химических средств, чтобы гарантировать высокое качество переработанных материалов.
• Измельчение: Чистый пластик измельчается в мелкие фрагменты или гранулы. Этот процесс подготавливает материал к следующему этапу.
• Переработка: Измельчённый пластик перерабатывается в новую продукцию. Это может быть экструзия для создания гранул, из которых затем производят новые пластиковые изделия, или же литье под давлением для формирования конкретных форм.
• Создание новых изделий: Переработанный пластик может использоваться для производства множества новых товаров, от упаковки до текстиля, мебели и строительных материалов.

Утилизация

Утилизация пластика включает в себя процессы, которые могут варьироваться в зависимости от типа пластика и выбранного метода. Существует несколько подходов к утилизации:

1. Сжигание: Некоторые пластиковые отходы могут быть сожжены для генерации энергии. Сжигание пластика при условии наличия соответствующих фильтров позволяет извлекать теплоту, но тоже вызывает экологические опасения из-за выбросов вредных веществ.

2. Захоронение: Традиционный метод утилизации, который включает размещение пластиковых отходов на свалках. Это, как правило, не является экологически безопасным решением, так как пластик может долго разлагаться, выделяя токсические вещества в почву и подземные воды.

3. Механическая переработка: Это процесс, о котором уже шла речь, когда пластик перерабатывается в новые изделия без изменения химической структуры.

4. Химическая переработка: Этот метод включает разложение пластика на его основные химические компоненты, которые могут быть повторно использованы для создания нового пластика. Это более сложный и дорогой процесс, но он может быть эффективным для переработки сложных пластиковых составов.

5. Биодеградация: Научные исследования продолжаются по созданию биоразлагаемых пластиков, которые могут расщепляться под действием микробов. Это потенциально перспективный подход к уменьшению пластиковых отходов.