Из чего производят пластмассу: Как производится пластик? Упрощенный процесс производства пластмасс

По происхождению различают полимеры природные и синтетические.

В промышленности полимерное сырье используется практически во всех областях. За счет способности некоторых полимеров после переработки принимать свои исходные свойства, существуют производства, выпускающие вторичное полимерное сырье. Используется вторичное полимерное сырье на те же цели, что и первичное, однако его применение имеет ряд ограничений для использования в пищевой и медицинской промышленности.

Первичное полимерное сырье

Рассмотрим основные характеристики некоторых видов первичного полимерного сырья.

Полипропилен – синтетический. Вещество белого цвета, выпускается в виде твердых гранул. Имеет много модификаций, среди которых гомополимер, вспенивающийся полипропилен, каучуковый и металлоценовый полипропилен. Ссылка на каталог: Полипропилен

Полистирол – термопластический синтетический полимер. Твердый, стеклообразный. Хороший диэлектрик, отличается устойчивостью к радиоактивным воздействиям, инертен к кислотам и щелочным растворам (за исключением ледяной уксусной и азотной кислоты). Гранулы полистирола прозрачны и имеют цилиндрическую форму. Используются для производства различной продукции методом экструзионного выдавливания. Ссылка на каталог: Полистирол

Полиэтилен низкого давления – кристаллические малопрозрачные гранулы высокой плотности. Всем известны «шумные» пакеты из ПНД, способные выдержать высокие нагрузки. Путем экструзии из него выдувают очень тонкие пленки. Ссылка на каталог: ПНД

Полиэтилен высокого давления – гранулы белого цвета с красивой гладкой глянцевой поверхностью. Имеет второе название – полиэтилен низкой плотности. Рекомендован для использования в пищевой промышленности и для изготовления изделий медицинского назначения. Ссылка на каталог: ПВД

Поливинилхлорид (ПВХ) – сыпучий порошок с размером частиц до 200 мкм. Легко перерабатывается в твердые и мягкие пластики. Используется для производства труб, пленок, линолеума и других изделий технического назначения. Ссылка на каталог: ПВХ ( Поливинилхлорид )

Линейный полиэтилен высокого давления – используют для выпуска тонких эластичных упаковочных пленок и пленок для ламинирования. По свойствам занимает среднее положение между полиэтиленом низкой и полиэтиленом высокой плотности. Работы по усовершенствованию его свойств не прекращаются. Ссылка на каталог: Линейный полиэтилен низкой плотности ЛПЭНП (LLDPE)

Вторичное полимерное сырье

На многих предприятиях с целью экономии бракованная продукция из полимерных пластиков поступает на вторичную переработку, обеспечивая безотходное производство. Наряду с этим существует целое направление бизнеса по переработке отходов во вторичные гранулы полимера для продажи. Процесс многоступенчатый, весь цикл от сбора и закупки бытовых пластиковых отходов, сортировке, промывке, дробления и переработки в гранулы довольно трудоемкий. Однако готовая продукция по своим свойствам практически не отличается от первичного сырья и успешно используется во многих производствах. Выпуск вторичного полимерного сырья – важная и нужная отрасль народного хозяйства, позволяющая сэкономить огромные средства на отсутствии необходимости утилизации отработанных пластиков.

Что выбрать?

Вопрос какое сырье выбрать стоит перед каждым производителем. И если у вторичного сырья есть очевидный плюс – низкая цена. То не менее очевидны и его минусы:

• Нестабильность свойств
• Наличие посторонних примесей
• Нет уверенности в марке полимера

Автоматически вытекают плюсы первичного полимерного сырья:

• Стабильные свойства
• Точно известна марка
• Абсолютная чистота
• Стабильные поставки

Окружающий мир. Из чего делают пластмассу и что потом с ней делать: irinapotter — LiveJournal

Занимаясь с детьми всегда открываешь для себя много нового. Пока я готовила материал для занятий по окружающему миру — прочла много интересного про Полярную звезду (я даже не знала, в чем ее особенность) и размеры Вселенной, историю Олимпийских игр и наконец-то сама перестала путать пресмыкающихся и земноводных :). Но одна тема задела меня особенно.

Из чего делают пластмассу

Сейчас мы изучаем раздел «хозяйство». Изучаем довольно поверхностно, поскольку профессии, производство хлеба и подобные вопросы мы раньше уже затрагивали. Но, чтобы вспомнить посмотрели несколько видео (спасибо Татьяне), в том числе и про изготовление пластмассы.

И все бы хорошо. Ролик нарисован довольно понятно. Но до этого мы с Варварой знакомились с темой загрязнения мирового океана и многие вещи меня шокировали.Я просто никогда не задумывалась об этом! Мне всегда было жалко выбрасывать стекло, но о пластмассе я просто не думала. А многие предпочтут вообще ухмыльнуться и махнуть на это рукой. Ведь мы уже не можем отказаться от пластик.

Куда уходит пластик…

• Пластмасса — неестественный для природы материал и потому практически не разлагается. Пластик не «переварится» землей и не вернется в землю.


• Полимеры изготавливают из не возобновляемого природного ресурса — нефти и газа.


• Примерно 150 млн. тонн пластмассы производится ежегодно и этот объем увеличивается.


• Практически 90% из того, что было произведено мы выбросим сразу или в течении нескольких месяцев (пакеты, бутылки, упаковки, зажигалки и тому подобное).


• Пластиковые отходы нельзя складировать или закапывать. Пластик впитывает из воды токсичные вещества, эти соединения просачиваются в грунтовые воды.


• Пластиковые отходы опасно жечь, при сжигании образуются токсичные газы, опасные для человека и атмосферы.


• Пластиковые отходы можно перерабатывать, но на переработку идет лишь 5%, и предметы из переработанного пластика в третий раз переработать нельзя, они тоже не будут естественно разлагаться. Это лишь небольшая отсрочка и успокоение совести. Хотя это все-таки лучше.


• «Биоразлагаемые» пластики — в большинстве маркетинговый ход, нет совершенно безопасных пластиковых отходов.

…в какие города

В мире есть города-свалки, куда из Европы и США свозят технологический и электронный мусор. Токсичные вещества в почве, воде и воздухе в этих местах превышают все мыслимые нормы. Но мы ведь этого не видим. Мы бросили мусор в мешок, мешок погрузили в машину, и мы наслаждаемся чистотой, удобством и одноразовыми вещами. А люди в городах-свалках редко доживают до 30 лет.

Пластиковая каша мирового океана

Но большинство отходов путешествуют сами по себе. В мировом океана существуют пять больших «мусороворотов», куда мировое течение сносит пластиковый мусор. Самое большое — Тихоокеанское мусорное пятно, или, как его называют, восточный мусорный континент. Это пятно взвеси крупных и мелких пластиковых частиц площадью около 700 — 1,5 млн квадратных километров, содержащие более ста миллионов тонн мусора.

• В некоторых местах пластика в воде в несколько раз больше, чем планктона.


• Пластик не разлагается, а рассыпается под воздействием води и солнца, и каждая его частичка становится токсичной. Сотни тысяч морских животных страдает от отравлений. Некоторые токсины вызывают гормональные сбои.


• Черепахи погибают, глотая пластиковые пакеты, которые они принимают за медуз. Птицы кормят птенцов пластиковыми крышечками от бутылок.

Можно ли прожить без пластика

И пока ученые ищут более совершенные и коммерчески оправданные способы утилизации пластмассы и электронного мусора, мы его ежегодно и ежедневно пополняем. И мы уже не может отказаться от этого.

Для ребенка вся эта информация пока не понятна и сложна для восприятия. Но многие вопросы мы обсудили о том, что мы может сделать в кругу нашей семьи, нашего дома.

В стартовом ролике много преувеличений. Отсутствие пластмассы не вернет нас в каменный век, разумеется. Мы всегда покупали одежду только из хлопка и льна, мебель у нас деревянная, но мы не может отказаться от бытовой техники, зубной пасты и щетки, баночек для шампуней, выключателей и розеток, и сотни других вещей, наполняющих наш дом.

Мой муж, например, очень любит выкидывать. Для него легкость покупки и смены вещей — это что-то вроде символа удобства и состоятельности. И мои предложения, например, не выбрасывать бутылку, а налить воду дома и взять с собой, вместо того, чтобы покупать опять — он воспринимал только как скряжничество.

Но! наконец-то мы договорились обходиться без мелких игрушек из киндер-сюрпризов и Макдональдса! Я давно борюсь с ними. Как и вообще с частыми покупками мелких дешевых игрушек, большинство из которых не несут никакой пользы, кроме коммерческого дохода их создателям. Огромная индустрия псевдо-игрушек, направленных на коллекционирование, постоянные покупки, позволяющая нам «откупаться» от детей.

Мы постараемся чаще обращать внимание на альтернативы: деревянные и текстильные игрушки, жестяную и бумажную упаковку (например, яиц), не забывать брать с собой в магазин сумки, вместо десятка (!) пакетиков, которые здесь дают в супермаркетах, стараться продлить срок жизни вещей и вообще продуманно относиться к каждой новой вещи, переступающей порог нашего дома.

Да, это будет капля в море, вернее в океане с мусором. Но это ведь не оправдание не делать вообще ничего.

Виды и применение пластмасс

Пластмасса — это высокопрочный, эластичный материал, который при нагревании становится мягким и пластичным. В этот промежуток времени из нее можно слепить практически все что угодно. После остывания изделие вновь становится твердым.

Краткая история появления

Считается, что первооткрывателем пластмассы был британский изобретатель Паркс.   В 1855г. он решил чем-нибудь заменить материал бильярдных шаров. В то время они состояли из слоновой кости.

И только через сто лет в 1953г. немецкий профессор Штаудингер открыл синтетическую макромолекулу (молекула с очень большим количеством атомов и большой массой). Она то и стала базовой прародительницей для получения разнообразных видов промышленного пластика.

 Если не вдаваться в научные подробности, новые виды пластмасс создаются следующим образом: в макромолекуле, особым образом, меняют расположение звеньев малых молекул. Эти цепочки называются полимерами. От этих «перестроений» рождаются материалы с определенными физико-механическими характеристиками.

Химики всего мира сразу, после этого открытия, стали выстраивать из этих кубиков трансформеров конструкции с ранее невиданными свойствами.

Изделия из пластмасс имеют следующие особенности:

1. Для дизайнеров и инженеров это тот материал, из которого можно изготавливать самые сложные по форме конструкции.
2. Отличаются экономичностью в сравнении с аналогичными продуктами из других материалов. Малые энергетические затраты при производстве. Простота формовки.
3. Почти все виды пластика не нуждаются в покраске, так как они имеют свои различные цветовые гаммы.

Применение пластмасс

Пластмассы прекрасно могут заменять функции многих, более дорогих в изготовлении, металлических, бетонных или деревянных изделий.  И в промышленности и в быту этот материал используется повсеместно.

1. На наземном, морском и авиационном транспорте применение пластмассовых частей и деталей машин существенно снижает их вес и стоимость.

2. В машиностроении из пластика изготавливают: технологическую оснастку; подшипники скольжения; зубчатые и червячные колеса; детали тормозных устройств; рабочие емкости и прочее.

3. В электротехнике многие виды пластмасс используют для производства корпусов приборов, изоляционного материала и др.

4. В строительстве применяют сделанные из пластика несущие конструкции, отделочные и кровельные материалы, вентиляционные устройства, навесы, панели, двери, окна, рабочий инструмент и др.

5. В сельском хозяйстве из пластиковых полупрозрачных листов сооружают теплицы.

6. В медицине большинство аппаратов и приборов состоят из пластмассовых частей и деталей. А многие человеческие органы чаще всего заменяют их пластиковыми аналогами.

7. В быту полно изделий из пластика. Это — посуда, телевизоры, компьютеры, мобильные телефоны, обувь, одежда и др.    

Маркировка пластмасс

Умение правильно расшифровывать буквенную маркировку пластика необходимо хотя бы для того, чтобы не нанести непоправимый вред здоровью при пользовании изделиями из этого материала.

Некоторые виды пластика способны медленно разрушать организм человека. Отказаться от них полностью мы не сможем, но уменьшить отрицательное влияние вполне реально.

Внимательно изучайте товар, который планируете купить. Производитель обязан маркировать свои изделия. Если специальное обозначение отсутствует — это должно вас насторожить.

Сами пластмассы не являются канцерогенами, а ими могут быть некоторые вещества в них содержащиеся. Они добавляются производителями для получения тех или иных свойств материала.

Определиться с типом пластика возможно, если на изделии имеется соответствующая маркировка. Обозначение часто наносят в виде треугольника, стороны которого состоят из трех стрелок. Под фигурой – аббревиатура, а внутри – цифра. На промышленных продуктах маркировка обычно выштамповывается в своеобразных скобках. Например, это может выглядеть так: >PC<, >PUR<,  >PP/EPDM<, и др.

Виды и применение пластмасс

Разновидности пластика и их сфера применения основываются на том, какие полимеры являются базовыми – синтетические или природные. Эти материалы могут быть в виде термопластичных пластмасс (обратимыми по форме) и термореактивными (необратимыми).

Самыми распространенными в производстве и в быту являются следующие виды:

• (1) PET или PETE – лавсан (полиэтилентерефталат). Чаще всего используется при изготовлении упаковок, обивок и одноразовых стаканчиков для холодных напитков. Не рекомендуется повторное применение и изготовление из него детских игрушек.

• (2) HDPE или PE HD  – так обозначается полиэтилен высокой плотности и полиэтилен низкого давления. Используют при изготовлении пластиковых пакетов, пищевых контейнеров, посуды, тары для моющих средств, ненагруженных деталей оборудования, покрытий, футляров и фольги. Относительно безопасен, но может выделять токсичное вещество (формальдегид).

• (3) PVC или V — это маркировка поливинилхлорида (или просто — ПВХ). Используется только в технических целях при производстве химического оборудования, различных деталей, элементов напольных покрытий, изоленты, жалюзи, мебели, окон, труб и тары. Эти виды пластмасс при сжигании выделяют много ядовитых веществ. 

• (4) LDPE или PEBD – обозначение полиэтилена низкой плотности и высокого давления. Из него изготавливают пакеты, брезент, мусорные мешки, компакт-диски и линолеум. Относительно безопасен для человека, но вреден в плане экологии.  

• (5) PP – маркировка полипропилена. Используют для изготовления детских игрушек, пищевых контейнеров, упаковок и медицинских шприцов. Идеальный материал для труб, элементов холодильного оборудования и деталей в автомобильной промышленности. Практически безвреден, хотя в некоторых случаях может выделяться формальдегид – ядовитый для здоровья человека газ. 

• (6) PS – полистирол. Из него изготавливают сэндвич-панели, теплоизоляционные строительные плиты, оборудование, изоляционные пленки, стаканчики, чашки, столовые приборы, пищевые контейнеры, лоточки для различных видов продуктов. Не рекомендуется для повторного использования. В случае горения выделяет ядовитый стирол.

• (7) O или OTHER– полиамид, поликарбонат и другие виды пластмасс. Используют в производстве точных деталей машин, радио- и электротехники, аппаратуры, а также при изготовлении бутылок для воды, игрушек, бутылочек для детей и упаковок. При частом нагревании или мытье выделяют вещество (бисфенол А), ведущее к гормональным сбоям в человеческом организме.

В строительстве часто используют следующие виды пластика:

• Полимербетон. Это композиционный материал, созданный на основе термореактивных полимеров на основе эпоксидной смолы. Хрупкость этого пластика нивелируется волокнистыми наполнителями – стекловолокном и асбестом. Полимербетон применяется при изготовлении конструкций, стойких к различным агрессивным средам.

• Стеклопластик – листовой материал из тканей и стеклянных волокон, связанных полимером.

• Напольные материалы – это разные виды вязких жидких составов на основе полимеров и рулонные покрытия. Широко применяется в строительстве поливинилхлоридный линолеум. Он обладает хорошими теплозвукоизоляционными показателями.

К термореактивным видам пластмасс относятся:

• Фенопласт. Применяется для изготовления вилок, розеток, пепельниц корпусов сотовых телефонов, радиоприборов и изделий галантереи.

• Аминопласты. Используют в производстве электротехнических деталей, клея для дерева, пенистых материалов, галантереи и тонких покрытий для украшений.

• Стекловолокниты. Они чаще всего, применяются в машиностроении для изготовления крупногабаритных изделий несложных форм (лодок, кузовов автомобилей, корпусов приборов и пр.) и силовых электротехнических деталей.

• Полиэстеры – на их основе создают части автомобилей, спасательные лодки, корпусы летательных аппаратов, кровельные плиты для крыш, мебель, мачты для антенн, плафоны ламп, удочки, лыжи и палки, защитные каски и др.

• Эпоксидная смола — применяется как изоляционный материал: в трансформаторах, электромашинах и приборах, в радиотехнике (для печатных схем) и при производстве телефонной арматуры.

Производство

Основным сырьем при производстве пластмасс является этилен. С его помощью получают полиэтилен, полистирол и поливинилхлорид.

Нарушение технологии режима полимеризации, ухудшает качество готовой продукции. В ней могут появиться поры в виде пузырьков и разводов. Существуют следующие виды пористости пластмассы: гранулярная, газовая и пористость сжатия. Такие дефекты недопустимы при изготовлении продуктов, влияющих на здоровье человека, например съемных протезов. Для их изготовления используются базисные пластмассы (самотвердеющие, при смешивании специального порошка и жидкости, материалы).

Существует несколько основных технологий производства пластмассовых изделий:

1. Технология выдувания. Хорошо разогретая формовочная масса заливается в открытую опоку, после чего ее герметично закрывают. Затем туда подается сжатый воздух, который распыляет горячий пластик по стенкам заданной формы.
2. Формовка посредством вакуума (процесс изготовления проводится с перепадами воздушного давления).
3. Технология литья. Жидкая пластмасса заливается в специальные емкости, в которых происходит охлаждение и формовка материала.
4. Метод экструзии. Размягченную пластичную массу, продавливают через специальные отверстия в приспособление, которое формирует готовое изделие.
5. Прессование. Это самый распространенный способ получения продукции из термоактивных пластмасс. Формование выполняется в специальных опоках под воздействием высокого давления и температуры.

Тонет ли пластик в воде?

По поведению пластика в воде можно определить его вид.

 Плотность воды известна – 1,10 г/куб.см. Для разных видов пластмасс она варьируется от 0,90 г/куб.см до 2,21 г/куб.см.

Легче воды только:

1. Полипропилен (0,90 г/куб.см).
2. Полиэтилен высокого давления (0,92 г/куб.см).
3. Полиэтилен низкого давления (0,96 г/куб.см).

Только эти виды пластика будут плавать, остальные пойдут ко дну.

Одним из самых тяжелых видов пластика является фторопласт с плотностью — 2,20 г/куб.см.

Из чего делают пластмассу и вторичная переработка отходов

Вы когда-нибудь задумывались, из чего делают пластмассу?Пластмасса или пластик — это вещество, изготовленное на основе высокомолекулярных соединений — полимеров с добавлением различных наполнителей, стабилизаторов, пигментов, пластификаторов и прочих добавок. Она является очень долговечным веществом, которое очень долго разлагается, примерно 100 — 200 лет, выделяя токсины и яды во внешнюю среду под воздействием внешних влияний. Прием такого мусора производят специальные организации, заводы и фабрики.

Роль пластмасс в современной жизни

Мусор и отходы пластмасс стремительно накапливаются на свалках в наше время и могут привести к экологической катастрофе. Утилизация и прием мусора является решением этой глобальной проблемы, ведь она не только позволяет улучшить экологическую обстановку, но и сэкономить огромные средства на производстве изделий.

Прием, вторичная переработка пластмасс и производство пластмассовых изделий из мусора на сегодняшний день является довольно рентабельным бизнесом.
Сегодня в промышленном производстве выпускается огромное количество полимерных материалов. Они активно используются в строительстве, машиностроении, производстве мебели, электронной промышленности и прочих отраслях. Из такого мусора делают даже повседневную одежду.

По способности к переработке они делятся на группы:

• Термопласты. Эти полимерные вещества можно перерабатывать без потери эксплуатационных качеств. Его можно многократно нагревать и придавать ему новую форму, производя новые продукты из бытового и мусора от производства.
• Реактопласты. При производстве происходит необратимая химическая реакция, которая называется «полимеризация», поэтому переплавлять и изготовлять новые изделия из него нельзя.
• Газонаполненные пластмассы. Являются легким пластическим материалом. Переработке подлежат термопластичные материалы, такие как, пенополистирол и пенопласты на основе поливинилхлорида. Не перерабатываются термореактивные материалы — пенополиуретан, пенопласты на основе фенолоформальдегидных смол.
• Эластомеры. Это упругий, высоко эластичный полимерный материал, обладающий способностью растягиваться до размеров, превышающих его собственную длину и возвращаться в исходную форму без видимых изменений. К ним относятся различные виды резины и каучука. Перерабатываются способом мастификации.

Способы переработки

В настоящее время все виды пластмасс поддаются переработке. Разделают два способа: механический и физико-химический.

Механический

При переработке пластика механическим способом пластмассовые отходы измельчают, после чего формируют из них порошковую смесь — пластмассовую крошку, которая затем подвергается литью. Физико — химические свойства пластмассы в итоге не изменяются.

Основы технологии переработки пластмасс способом литья заключаются в плавлении материала с его последующим заливанием в пресс — форму под давлением, благодаря чему происходит производство изделия. В процессе охлаждения изделие приобретает твердую форму.

Физико — химический

В процессе этого типа переработки изменяется структура и физико — химические свойства материала.

Методы переработки пластмассы этой группы отличаются богатым разнообразием:

1. Метод деструкции, во время которого полимерная составляющая материала распадается на мономерные и олигомерные соединения. Из полученного вторсырья изготавливают различные волокна и пленки.
2. Метод повторного плавления, позволяющий производить гранулят и изделия при помощи технологических методов литья под давлением и экструзии — формирование продукта из жидкой, расплавленной массы полимера методом его продавливания через специальное отверстие, придающее ему форму. Метод повторного плавления является самым популярным способом обработки.
3. Метод переосаждения из растворов, при котором возможно получить порошок для нанесения полимерных покрытий, а также изготовлять композиты.
4. Метод химической модификации, позволяющий полностью изменять физические и химические свойства полимеров и производить из них новые изделия.

Перед переработкой мусора он классифицируются на виды пластмасс и сортируется. На этом этапе материал отделяется от прочих компонентов, после чего очищенные полимерные соединения измельчаются в крошку при помощи дробилок.

Далее материал отмывается в растворе каучуковой соды и сушится. Из полученного вторсырья производят огромное количество изделий, например:

• Лаковые покрытия
• Фотопленку
• Разнообразные материалы для производства веревок
• Легкорастворимые клеи
• Литьевые пластмассы

Развитие отрасли переработки полимеров постепенно растет, а пользу для экологии планеты невозможно переоценить. Переработка пластмасс позволит избежать скопления мусора, складирования этого опасного в процессе разложения материала на свалках. На данный момент огромное количество пластиковых отходов лежит на свалках. Осознавая как долго разлагается этот материал, становится страшно. Ведь каждый день любой из нас контактирует с пластиком. Если пускать эту проблему на самотек, то со временем станет только хуже. Раздельный сбор и вторичная переработка необходимы.

получение пластмасс, состав, свойства, свариваемость

Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Состав и свойства

Получение пластмасс

Пластмассы — это материалы, полученные на основе синтетических или естественных полимеров (смол). Синтезируются полимеры путем полимеризации или поликонденсации мономеров в присутствии катализаторов при строго определенных температурных режимах и давлениях.

В полимер с различной целью могут вводиться наполнители, стабилизаторы, пигменты, могут составляться композиции с добавкой органических и неорганических волокон, сеток и тканей.

Таким образом, пластмассы в большинстве случаев являются многокомпонентными смесями и композиционными материалами, у которых технологические свойства, в том числе и свариваемость, в основном определяются свойствами полимера.

В зависимости от поведения полимера при нагревании различают два вида пластмасс — термопласты, материалы, которые могут многократно нагреваться и переходить при этом из твердого в вязко-текучее состояние, и реактопласты, которые могут претерпевать этот процесс лишь однократно.

Особенности строения

Пластмассы (полимеры) состоят из макромолекул, в которых более или менее регулярно чередуется большое число одинаковых или неодинаковых атомных группировок, соединенных химическими связями в длинные цепи, по форме которых различают линейные полимеры, разветвленные и сетчато-пространственные.

По составу макромолекул полимеры делятся на три класса:

1) карбоцепные, основные цепи которых построены только из углеродных атомов;

2) гетероцепные, в основных цепях которых, кроме атомов углерода, содержатся атомы кислорода, азота, серы;

3) элементоорганические полимеры, содержащие в основных цепях атомы кремния, бора, алюминия, титана и других элементов.

Макромолекулы обладают гибкостью и способны изменять форму под влиянием теплового движения их звеньев или электрического поля. Это свойство связано с внутренним вращением отдельных частей молекулы относительно друг друга. Не перемещаясь в пространстве, каждая макромолекула находится в непрерывном движении, которое выражается в смене ее конформаций.

Гибкость макромолекул характеризует величина сегмента, т. е. число звеньев в ней, которые в условиях данного конкретного воздействия на полимер проявляют себя как кинетически самостоятельные единицы, например в поле ТВЧ как диполи. По реакции к внешним электрическим полям различают полярные (ПЭ, ПП) и неполярные (ПВХ, полиаксилонитрил) полимеры. Между макромолекулами действуют силы притяжения, вызванные ван-дер-ваальсовым взаимодействием, а также водородными связями, ионным взаимодействием. Силы притяжения проявляются при сближении макромолекул на 0,3—0,4 им.

Полярные и неполярные полимеры (пластмассы) между собой несовместимы — между их макромолекулами не возникает взаимодействия (притяжения), т. е. они между собой не свариваются.

Надмолекулярная структура, ориентация

По структуре различают два вида пластмасс — кристаллические и аморфные. В кристаллических в отличие от аморфных наблюдается не только ближний, но и дальний порядок. При переходе из вязко-текучего состояния в твердое макромолекулы кристаллических полимеров образуют упорядоченные ассоциации-кристаллиты преимущественно в виде сферолитов (рис. 37.1). Чем меньше скорость охлаждения расплава термопласта, тем крупнее вырастают сферолиты. Однако и в кристаллических полимерах всегда остаются аморфные участки. Изменяя скорость охлаждения, можно регулировать структуру, а следовательно, и свойства сварного соединения.

Резкое различие продольных и поперечных размеров макромолекул приводит к возможности существования специфического для полимеров ориентированного состояния. Оно характеризуется расположением осей цепных макромолекул преимущественно вдоль одного направления, что приводит к проявлению анизотропии свойств изделия из пластмассы. Получение ориентированных пластмасс осуществляется путем их одноосной (5—10-кратной) вытяжки при комнатной или повышенной температуре. Однако при нагреве (в том числе и при сварке) эффект ориентации снижается или исчезает, так как макромолекулы вновь принимают термодинамически наиболее вероятные конфигурации (конформации) благодаря энтропийной упругости, обусловленной движением сегментов.

Реакция пластмасс на термомеханический цикл

Все конструкционные термопласты при нормальных температурах находятся в твердом состоянии (кристаллическом или застеклованном). Выше температуры стеклования (Т_ст) аморфные пластмассы переходят в эластическое (резиноподобное) состояние. При дальнейшем нагреве выше температуры плавления (T_пл) кристаллические полимеры переходят в аморфное состояние. Выше температуры текучести Т_T и кристаллические, и аморфные пластмассы переходят в вязкотекучее состояние Все эти изменения состояния обычно описываются термомеханическими кривыми (рис. 37.2), являющимися важнейшими технологическими характеристиками пластмасс. Образование сварного соединения происходит в интервале вязкотекучего состояния термопластов. Реактопласты при нагреве выше Т_T претерпевают радикальные процессы и в отличие от термопластов образуют пространственные полимерные сетки, не способные к взаимодействию без их разрушения, на что требуется применение специальных химических присадок.

Основные пластмассы для сварных конструкций

Наиболее распространенными конструкционными пластмассами являются группы термопластов на основе полиолефинов: полиэтилена высокого и низкого давления, полипропилена, полиизобутилена.

Полиэтилен [..—СН₂—СН₂—…]_n высокого и низкого давления — кристаллические термопласты, отличающиеся между собой прочностью, жесткостью, температурой текучести. Полипропилен [—СН₂—СН(СН₃)—]_n более температуростоек, чем полиэтилен, и обладает большей прочностью и жесткостью.

В значительных объемах используются хлорсодержащие пластики на основе полимеров и сополимеров винилхлорида и винилиденхлорида.

Поливинилхлорид (ПВХ) [—(СН₂—СНСl—)]_n — аморфный полимер линейного строения, в исходном состоянии является жестким материалом При добавке к нему пластификатора можно получить очень пластичный и хорошо сваривающийся материал — пластикат. Из жесткого ПВХ — винипласта — изготавливают листы, трубы, прутки, а из пластиката — пленку, шланги и другие изделия. Из ПВХ изготавливаются также вспененные материалы (пенопласты).

Значительную группу полимеров и пластмасс на их основе составляют полиамиды, содержащие в цепи макромолекул амидные группы [—СО—Н—]. Это в большинстве кристаллические термопласты с четко выраженной температурой плавления. Отечественная промышленность выпускает главным образом алифатические полиамиды, используемые для изготовления волокон, отливки деталей машин, получения пленок. К полиамидам относятся, в частности, широко известные поликапролактам и полнамид-66 (капрон).

Наибольшую известность из группы фторлонов получил политетрафтор-этилен-фторлон-4 (фторопласт 4). В отличие от других термопластов при нагреве он не переходит в вязкотекучее состояние даже при температуре деструкции (около 415°С), поэтому его сварка требует особых приемов. В настоящее время химической промышленностью освоен выпуск хорошо сваривающихся плавких фторлонов; Ф-4М, Ф-40, Ф-42 и др. Сварные конструкции из фторсодержащих пластиков обладают исключительно высокой стойкостью к агрессивным средам и могут воспринимать рабочие нагрузки в широком диапазоне температур.

На основе акриловой и метакриловой кислоты производятся акриловые пластики. Наиболее известная в практике производная на их основе — пластмасса полнметилметакрилат (торговая марка «плексиглас»). Эти пластики, обладающие высокой прозрачностью, используются как светопроводящие изделия (в виде листа, прутков и т. д.) Нашли применение также сополимеры метилметакрилата и акрилонитрила, которые обладают большей прочностью и твердостью. Все пластики этой группы хорошо свариваются.

Хорошей прозрачностью отличается группа пластиков на основе полистирола. Этот линейный термопласт хорошо сваривается тепловыми способами.

Для изготовления сварных конструкций преимущественно в электротехнической промышленности используют сополимеры стирола с метилстиролом, акрилонитрилом, метилметакрилатом и, в частности, акрилонитрилбутадиенстирольные (АБС) пластики. Последние отличаются от хрупкого полистирола более высокой ударной прочностью и теплостойкостью.

В сварных конструкциях находят применение пластмассы на основе поликарбонатов — сложных полиэфиров угольной кислоты. Они обладают более высокой вязкостью расплава, чем другие термопласты, однако свариваются удовлетворительно. Из них изготавливают пленки, листы, трубы и различные детали, в том числе декоративные. Характерными особенностями являются высокие диэлектрические и поляризационные свойства.

Формообразование деталей из пластмасс

Термопласты поставляются для переработки в гранулах размером 3—5 мм. Основными технологическими процессами изготовления полуфабрикатов и деталей из них являются: экструзия, литье, прессование, каландрирование, производимые в температурном интервале вязкотекучего состояния.

Трубопроводы из полиэтиленовых и поливинилхлоридных труб применяют для транспорта агрессивных продуктов, в том числе нефти и газа с содержанием сероводорода и углекислоты и химических (неароматических) реагентов в химическом производстве. Резервуары и цистерны для перевозки кислот и щелочей, травильные ванны и другие сосуды облицовываются пластмассовыми листами, соединяемыми с помощью сварки Герметизация пластикатом помещений, загрязняемых изотопами, покрытие полов линолеумом также осуществляются с помощью сварки. Консервация пищевых продуктов в тубы, коробки и банки, упаковка товаров и почтовых посылок резко ускоряются с применением сварки.

Машиностроительные детали. В химическом машиностроении свариваются корпуса и лопатки различного рода смесителей, корпуса и роторы насосов для перекачки агрессивных сред, фильтры, подшипники и прокладки из фторопласта, из полистирола сваривается осветительная арматура, из капрона неэлектропроводные шестерни, валики, муфточки, штоки, из фторлона — несмазывающиеся подшипники, вытеснители топлива и т д.

Оценка свариваемости пластмасс

Основные стадии процесса сварки

Процесс сварки термопластов состоит в активации свариваемых поверхностей деталей, либо находящихся уже в контакте (сварка ТВЧ, СВЧ), либо приводимых в контакт после (сварка нагретым инструментом, газом, ИК-излучением и т. д.) или одновременно с активизацией (сварка трением, УЗ-сварка).

При плотном контакте активированных слоев должны реализоваться силы межмолекулярного взаимодействия.

В процессе образования сварных соединений (при охлаждении) происходит формирование надмолекулярных структур в шве, а также развитие полей собственных напряжений и их релаксация. Эти конкурирующие процессы определяют конечные свойства сварного соединения. Технологическая задача сварки состоит в том, чтобы максимально приблизить по свойствам шов к исходному — основному материалу.

Механизм образования сварных соединений

Реологическая концепция. Согласно реологической концепции, механизм образования сварного соединения включает два этапа — на макроскопическом и микроскопическом уровнях. При сближении под давлением активированных тем или иным способом поверхностей соединяемых деталей вследствие сдвиговых деформаций происходит течение расплава полимера. В результате этого удаляются из зоны контакта ингредиенты, препятствующие сближению и взаимодействию ювенильных макромолекул (эвакуируются газовые, окисленные прослойки). Вследствие разности скоростей течения расплава не исключено и перемешивание макрообъемов расплава в зоне контакта. Только после удаления или разрушения дефектных слоев в зоне контакта, когда ювенильные макромолекулы сблизятся на расстояния действия Ван-дер-Ваальсовых сил, возникает взаимодействие (схватывание) между макромолекулами слоев соединяемых поверхностей деталей. Этот аутогезионный процесс происходит на микроуровне. Он сопровождается взаимодиффузией макромолекул, обусловленной энергетическим потенциалом и неравномерностью градиента температур в зоне свариваемых поверхностей.

Итак, чтобы образовалось сварное соединение двух поверхностей, необходимо прежде всего обеспечить течение расплава в этой зоне.

Течение расплава в зоне сварки зависит от его вязкости: чем меньше вязкость, тем активнее происходят сдвиговые деформации в расплаве — разрушение и удаление дефектных слоев на контактирующих поверхностях, тем меньшее давление необходимо прилагать для соединения деталей.

Вязкость расплава в свою очередь зависит от природы пластмассы (молекулярной массы, разветвленности макромолекул полимера) и температуры нагрева в интервале вязкотекучести. Следовательно, вязкость может служить одним из признаков, определяющих свариваемость пластмассы: чем она меньше в интервале вязкотекучести, тем лучше свариваемость и, наоборот, чем больше вязкость, тем сложнее разрушить и удалить из зоны контакта ингредиенты, препятствующие взаимодействию макромолекул. Однако нагрев для каждого полимера ограничен определенной температурой деструкции Т_д, выше которой происходит его разложение — деструкция. Термопласты различаются по граничным значениям температурного интервала вязкотекучести, т. е. между температурой их текучести Т_T и деструкции Т_д (табл. 37.2).

Классификация термопластов по их свариваемости. Чем шире интервал вязкотекучести термопласта (рис. 37.3), тем практически проще получить качественное сварное соединение, ибо отклонения по температуре в зоне шва отражаются менее на величине вязкости. Наряду с интервалом вязкотекучести и минимальным уровнем в нем значений вязкости заметную роль играет в реологических процессах при образовании шва градиент изменения вязкости в этом интервале. За количественные показатели свариваемости приняты: температурный интервал вязкотекучести ΔT, минимальное значение вязкости η_min и градиент изменения вязкости в этом интервале.

По свариваемости все термопластичные пластмассы можно разбить по этим показателям на четыре группы (табл. 37.3).

Сварка термопластичных пластмасс возможна, если материал переходит в состояние вязкого расплава, если его температурный интервал вязкотекучести достаточно широк, а градиент изменения вязкости в этом интервале минимальный, так как взаимодействие макромолекул в зоне контакта происходит по границе, обладающей одинаковой вязкостью.

В общем случае температура сварки назначается, исходя из анализа термомеханической кривой для свариваемой пластмассы, принимаем ее на 10—15° ниже Т_д. Давление принимается такое, чтобы эвакуировать расплав поверхностного слоя в грат либо разрушить его, исходя из конкретной глубины проплавления и теплофизических показателей свариваемого материала. Время выдержки t_CB определяется исходя из достижения квазистационарного состояния оплавления и проплавления либо по формуле

где t₀ — константа, имеющая размерность времени и зависящая от толщины соединяемого материала и способа нагрева; Q — энергия активации; R — газовая постоянная; Т — температура сварки.

При экспериментальной оценке свариваемости пластмасс фундаментальным показателем является длительная прочность сварного соединения, работающего в конкретных условиях по сравнению с основным материалом.

Испытываются образцы, вырубленные из сварного соединения, на одноосное растяжение. При этом временной фактор моделируется температурой, т. е. используется принцип температурно-временной суперпозиции, основанный на допущении, что при данном напряжении связь между длительной прочностью к температурой однозначна (метод Ларсона-Миллера).

Методы повышения свариваемости

Схемы механизма образования сварных соединений термопластов. Повышение их свариваемости может производиться за счет расширения температурного интервала вязкотекучести, интенсификации удаления ингредиентов или разрушения дефектных слоев в зоне контакта, препятствующих сближению и взаимодействию ювенильных макромолекул.

Возможно несколько путей:

введение в зону контакта присадки в случае недостаточного количества расплава (при сварке армированных пленок), при сварке разнородных термопластов присадка по составу должна обладать сродством к обоим свариваемым материалам;

введение в зону сварки растворителя или более пластифицированной присадки;

принудительное перемешивание расплава в шве путем смещения соединяемых деталей не только вдоль линии осадки, но и возвратно-поступательно поперек шва на 1,5—2 мм или наложением ультразвуковых колебаний. Активизация в зоне контакта перемешивания расплава может производиться после оплавления стыкуемых кромок нагревательным инструментом, имеющим ребристую поверхность. Свойства сварного соединения могут быть улучшены последующей термической обработкой соединения. При этом снимаются не только остаточные напряжения, но возможно исправление структуры в шве и околошовной зоне, особенно у кристаллических полимеров. Многие из изложенных мероприятий приближают свойства сварных соединений к свойствам основного материала.

При сварке ориентированных пластмасс во избежание потери их прочности вследствие переориентации при нагреве до вязко-текучего состояния полимера применяют химическую сварку, т. е. процесс, при котором в зоне контакта реализуются радикальные (химические) связи между макромолекулами. Химическую сварку применяют и при соединении реактопластов, детали из которых не могут переходить при повторном нагреве в вязкотекучее состояние. Для инициирования химических реакций в зону соединения при такой сварке вводят различные реагенты в зависимости от соединяемого вида пластмасс. Процесс химической сварки, как правило, производится при нагреве места сварки.

Волченко В.Н. Сварка и свариваемые материалы т.1. -M. 1991

См. также:

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.

Как производятся пластмассы :: PlasticsEurope

Пластмассы производятся из природных органических материалов, таких как целлюлоза, уголь, природный газ, соль и, конечно же, сырая нефть. Сырая нефть представляет собой сложную смесь тысяч соединений, и ее необходимо переработать, прежде чем ее можно будет использовать. Производство пластмасс начинается с перегонки сырой нефти на нефтеперерабатывающем заводе. Это разделяет тяжелую сырую нефть на группы более легких компонентов, называемых фракциями.Каждая фракция представляет собой смесь углеводородных цепей (химических соединений, состоящих из углерода и водорода), которые различаются размером и структурой своих молекул. Одна из этих фракций, нафта, является ключевым соединением для производства пластмасс.

Для производства пластмасс используются два основных процесса — полимеризация и поликонденсация — и оба требуют специальных катализаторов. В реакторе полимеризации мономеры, такие как этилен и пропилен, связаны вместе с образованием длинных полимерных цепей.Каждый полимер имеет свои собственные свойства, структуру и размер в зависимости от различных типов используемых основных мономеров.

Существует много различных типов пластмасс, и их можно сгруппировать в два основных семейства полимеров:

Узнайте больше о различных типах пластмасс.

Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о пластмассах и деятельности PlasticsEurope.

Как производится пластмасса

Основы производства пластмассы

Термин «пластмассы» включает материалы, состоящие из различных элементов, таких как углерод, водород, кислород, азот, хлор и сера. Пластмассы обычно имеют высокую молекулярную массу, а это означает, что каждая молекула может иметь тысячи связанных вместе атомов.Природные материалы, такие как дерево, рог и канифоль, также состоят из молекул с высокой молекулярной массой. Промышленные или синтетические пластмассы часто предназначены для имитации свойств природных материалов. Пластмассы, также называемые полимерами, производятся путем преобразования природных продуктов или синтеза первичных химикатов, обычно получаемых из нефти, природного газа или угля.

В основе большинства пластиков лежит атом углерода. Исключение составляют силиконы, в основе которых лежит атом кремния.Атом углерода может соединяться с другими атомами максимум четырьмя химическими связями. Когда все связи связаны с другими атомами углерода, могут образоваться алмазы, графит или сажа. Для пластиков атомы углерода также связаны с вышеупомянутым водородом, кислородом, азотом, хлором или серой. Когда соединения атомов образуют длинные цепочки, как жемчуг на нити жемчуга, полимер называют термопластом. Термопласты обладают плавкостью. Все термопласты имеют повторяющиеся звенья, наименьший идентичный участок цепи.Мы называем эти повторяющиеся единицы элементарными ячейками. Подавляющее большинство пластмасс, около 92%, являются термопластами ¹ .

Группы атомов, из которых образуются элементарные ячейки, называются мономерами. Для некоторых пластиков, таких как полиэтилен, повторяющаяся единица может состоять только из одного атома углерода и двух атомов водорода. Для других пластиков, таких как нейлон, повторяющееся звено может включать 38 или более атомов. Когда мы комбинируем мономеры, мы получаем полимеры или пластмассы. Сырье образует мономеры, которые могут быть использованы или используются для образования элементарных ячеек.Мономеры используются в виде полимеров или пластмасс

Когда соединение атомов углерода образует двумерные и трехмерные сети вместо одномерных цепей, полимер будет термореактивным пластиком. Термореактивные пластмассы не плавятся. Термореактивные пластмассы, такие как эпоксидные клеи, корпуса лодок и ванн из ненасыщенного полиэстера, или фенольные клеи, используемые для изготовления фанеры, создаются пользователем путем смешивания двух химических веществ и немедленного использования смеси до того, как пластик «схватится» или застынет.

Образование повторяющихся звеньев для термопластов обычно начинается с образования небольших молекул на основе углерода, которые могут объединяться с образованием мономеров. Мономеры, в свою очередь, соединяются вместе с помощью механизмов химической полимеризации с образованием полимеров. Формирование сырья может начинаться с разделения углеводородных химикатов из природного газа, нефти или угля на чистые потоки химикатов. Некоторые из них затем обрабатываются в «процессе взлома». Здесь в присутствии катализатора молекулы сырья превращаются в мономеры, такие как этилен (этен) C2h5, пропилен (пропен) C3H6, бутен C4H8 и другие.Все эти мономеры содержат двойные связи между атомами углерода, так что атомы углерода могут впоследствии реагировать с образованием полимеров.

Из нефти выделяют другое химическое сырье, такое как бензол и ксилолы. Эти химические вещества вступают в реакцию с другими с образованием мономеров полистирола, нейлона и полиэфиров. Сырье было преобразовано в мономеры и больше не содержит нефтяных фракций. Еще одно сырье можно получить из возобновляемых ресурсов, например целлюлозу из древесины для производства бутирата целлюлозы.Чтобы стадия полимеризации работала эффективно, мономеры должны быть очень чистыми. Все производители очищают сырье и мономеры, улавливая неиспользованное сырье для повторного использования, а побочные продукты — для надлежащей утилизации.

Затем мономеры химически связываются в цепи, называемые полимерами. Существует два основных механизма полимеризации: реакции присоединения и реакции конденсации. Для реакций присоединения добавляется специальный катализатор, часто пероксид, который заставляет один мономер связываться с другим, а другой с другим и так далее.Катализаторы не вызывают реакции, но заставляют реакции происходить быстрее. Аддитивная полимеризация, используемая, среди прочего, для полиэтилена, полистирола и поливинилхлорида, не приводит к образованию побочных продуктов. Реакции можно проводить в газовой фазе, диспергированной в жидкостях. Второй механизм полимеризации, конденсационная полимеризация, использует катализаторы, чтобы все мономеры реагировали с любым соседним мономером. В результате реакции два мономера образуют димеры (две элементарные ячейки) плюс побочный продукт.Димеры могут объединяться с образованием тетрамеров (четырех элементарных ячеек) и так далее. Для конденсационной полимеризации необходимо удалить побочные продукты, чтобы химическая реакция произвела полезные продукты. Некоторые побочные продукты представляют собой воду, которую обрабатывают и утилизируют. Другие побочные продукты — это сырье, которое перерабатывается для повторного использования в процессе. Удаление побочных продуктов проводится таким образом, чтобы ценное переработанное сырье не терялось в окружающей среде или не подвергалось воздействию населения. Реакции конденсации обычно проводят в массе расплавленного полимера.Полиэфиры и нейлоны производятся методом конденсационной полимеризации.

Из различных комбинаций мономеров можно получить пластмассовые смолы с разными свойствами и характеристиками. Когда все мономеры одинаковы, полимер называется гомополимером. Когда используется более одного мономера, полимер называется сополимером. Пластиковые кувшины для молока являются примером гомополимерного полиэтилена высокой плотности. Молоко удовлетворительно упаковывается в менее дорогой гомополимерный HDPE. Бутылки с моющим средством для стирки являются примером сополимера HDPE.Агрессивный характер моющего средства делает сополимер правильным выбором для наилучшего обслуживания. Каждый мономер дает пластиковую смолу с определенными свойствами и характеристиками. Комбинации мономеров дают сополимеры с другими вариациями свойств. Таким образом, в пределах каждого типа полимера, такого как нейлон, полиэфир, полиэтилен и т. Д., Производители могут производить пластмассы, обладающие особыми характеристиками. Полиэтилены могут быть жесткими или гибкими. Полиэфиры могут быть изготовлены в виде клеев, плавящихся при низкой температуре, или автомобильных деталей, устойчивых к высоким температурам.Полученные термопластичные полимеры могут быть расплавлены с образованием множества различных видов пластмассовых изделий с применением на многих основных рынках. Вариативность пластмассы как в пределах типов семейств пластмасс, так и среди типов семейств позволяет адаптировать пластмассу к конкретным требованиям к конструкции и характеристикам. Вот почему одни пластмассы лучше всего подходят для одних применений, а другие — для совершенно иных. Ни один пластик не подходит для всех нужд.

Вот некоторые примеры свойств материалов, используемых в пластмассовых изделиях:

• Упаковка горячего розлива, используемая для таких продуктов, как кетчуп
• Химически стойкая упаковка, используемая для таких продуктов, как отбеливатель
• Ударная вязкость автомобильных бамперов

Структура полимеров

Как мы уже обсуждали, полимеры могут быть гомополимерами или сополимерами.Если длинные цепи показывают непрерывную связь атомов углерода с углеродом, структура называется гомогенной. Длинная цепочка называется позвоночником. Полипропилен, полибутилен, полистирол и полиметилпентен являются примерами полимеров с однородной углеродной структурой в основной цепи. Если цепочки атомов углерода периодически прерываются кислородом или азотом, структура называется гетерогенной. Полиэфиры, нейлон и поликарбонаты являются примерами полимеров с неоднородной структурой.Гетерогенные полимеры как класс имеют тенденцию быть менее химически стойкими, чем гомогенные полимеры, хотя примеры обратного многочисленны.

К углеродно-углеродной основе могут быть прикреплены различные элементы. Поливинилхлорид (ПВХ) содержит присоединенные атомы хлора. Тефлон содержит присоединенные атомы фтора.

Расположение звеньев в термопластах также может изменять структуру и свойства пластмасс. Некоторые пластмассы собираются из мономеров, так что есть преднамеренная случайность в появлении присоединенных элементов и химических групп.У других прикрепленные группы расположены в очень предсказуемом порядке. Пластмассы, если структура позволяет, образовывать кристаллы. Некоторые пластмассы легко и быстро образуют кристаллы, например HDPE — полиэтилен высокой плотности. HDPE может казаться мутным из-за кристаллов и проявлять жесткость и прочность. Другие пластмассы сконструированы так, что они не могут соединяться друг с другом с образованием кристаллов, например полиэтилен низкой плотности, LDPE. Аморфный пластик обычно имеет прозрачный внешний вид. Регулируя пространственное расположение атомов в основных цепях, производитель пластмасс может изменять эксплуатационные свойства пластика.

Химическая структура основы, использование сополимеров и химическое связывание различных элементов и соединений с основной цепью, а также способность к кристаллизации могут изменить технологические, эстетические и эксплуатационные свойства пластмасс. Пластмассы также могут быть изменены добавлением добавок.

Присадки

Когда пластмассы выходят из реакторов, они могут иметь свойства, желаемые для коммерческого продукта, или нет.Включение добавок может придавать пластмассам особые свойства. Некоторые полимеры включают добавки во время производства. Другие полимеры включают добавки во время переработки в готовые детали. Добавки включают в полимеры для изменения и улучшения основных механических, физических или химических свойств. Добавки также используются для защиты полимера от разрушающего воздействия света, тепла или бактерий; для изменения таких технологических свойств полимера, как текучесть расплава; обеспечить цвет продукта; и обеспечить особые характеристики, такие как улучшенный внешний вид поверхности, пониженное трение и огнестойкость.

Типы добавок:

• Антиоксиданты: для обработки пластмасс и вне помещений, где требуется устойчивость к атмосферным воздействиям
• Красители: для цветных пластиковых деталей
• Пенообразователи: для пенополистирольных стаканов и строительных плит, а также для полиуретанового коврового покрытия
• Пластификаторы: используются для изоляции проводов, полов, водостоков и некоторых пленок
• Смазочные материалы: используются для изготовления волокон
• Anti-stats: для уменьшения пылеобразования за счет статического электричества
• Противомикробные средства: используются для занавесок для душа и настенных покрытий
• Антипирены: для повышения безопасности покрытий проводов и кабелей и искусственного мрамора

Два типа пластика, в зависимости от обработки

A Thermoset — это полимер, который необратимо затвердевает или «застывает» при нагревании или отверждении.Подобно отношениям между сырым и вареным яйцом, вареное яйцо не может вернуться к своей первоначальной форме после нагревания, а термореактивный полимер нельзя размягчить после «застывания». Термореактивные материалы ценятся за их долговечность и прочность и широко используются в автомобилях и строительстве, в том числе в клеях, чернилах и покрытиях. Самый распространенный термореактивный материал — это резиновые грузовые и легковые шины. Некоторые примеры термореактивных пластмасс и их применения в продуктах:

Полиуретаны:
• Матрасы
• Подушки
• Изоляция

Ненасыщенные полиэфиры:
• Корпуса лодок
• Ванны и душевые кабины
• Мебель

Эпоксидные смолы:
• Адгезионные клеи
• Покрытие для электрических устройств.
• Лопасти вертолетных и реактивных двигателей

Фенолформальдегид:
• Ориентированно-стружечная плита
• Фанера
• Электроприборы
• Платы и переключатели электрические

A Термопласт — это полимер, в котором молекулы удерживаются вместе слабыми вторичными силами связи, которые размягчаются при воздействии тепла и возвращаются в исходное состояние при охлаждении до комнатной температуры.Когда термопласт размягчается под действием тепла, ему затем можно придать форму путем экструзии, формования или прессования. Кубики льда — обычные предметы домашнего обихода, которые воплощают принцип термопластичности. Лед тает при нагревании, но быстро затвердевает при охлаждении. Подобно полимеру, этот процесс можно повторять много раз. Термопласты обладают универсальностью и широким спектром применения. Они обычно используются в упаковке пищевых продуктов, поскольку им можно быстро и экономично придать любую форму, необходимую для выполнения упаковочной функции.Примеры включают кувшины для молока и бутылки для газированных безалкогольных напитков. Другие примеры термопластов:

Полиэтилен:
• Упаковка
• Электроизоляция
• Бутылки для молока и воды
• Упаковочная пленка
• Домашняя пленка
• Сельскохозяйственная пленка

Полипропилен:
• Ковровые волокна
• Автомобильные бамперы
• Микроволновые контейнеры
• Наружные протезы

Поливинилхлорид (ПВХ):
• Оболочка для электрических кабелей.
• Напольные и настенные покрытия
• Сайдинг
• Автомобильные приборные панели

Способы обработки термопластов и термореактивных материалов

Для превращения полимеров в готовую продукцию используется множество различных методов обработки.Некоторые включают:

Экструзия — Этот непрерывный процесс используется для производства пленок, листов, профилей, труб и труб. Пластиковый материал в виде гранул, пеллет или порошка сначала загружается в бункер, а затем подается в длинную нагретую камеру, через которую он перемещается под действием непрерывно вращающегося винта. Камера представляет собой цилиндр и называется экструдером. Экструдеры могут иметь один или два вращающихся винта. Пластик плавится за счет механической работы шнека и тепла от стенки экструдера.В конце нагретой камеры расплавленный пластик вытесняется через небольшое отверстие, называемое матрицей, для придания формы готовому продукту. По мере того, как пластик выдавливается из фильеры, он подается на конвейерную ленту для охлаждения или на ролики для охлаждения или путем погружения в воду для охлаждения. Принцип работы такой же, как у мясорубки, но с добавленными нагревателями в стенке экструдера и охлаждением продукта. Примеры экструдированных продуктов включают кромку газона, трубы, пленку, бумагу с покрытием, изоляцию электрических проводов, водосточные желоба и водосточные желоба, пластиковые пиломатериалы и оконную отделку.Термопласты перерабатываются методом непрерывной экструзии. Термореактивный эластомер может быть экструдирован для получения водоотталкивающего материала путем добавления катализаторов к каучуковому материалу, когда он подается в экструдер.

Каландрирование — Этот непрерывный процесс является продолжением экструзии пленки. Еще теплый экструдат охлаждают на полированных холодных валках для получения листа толщиной от 0,005 дюйма до 0,500 дюйма. Благодаря полированным роликам толщина поддерживается в хорошем состоянии, а поверхность становится гладкой. Каландрирование используется для получения высокой производительности и способности справляться с низкой прочностью расплава.Тяжелые полиэтиленовые пленки, используемые для строительства паро и жидких барьеров, каландрированы. Пленки ПВХ большого объема обычно изготавливаются с использованием календарей.

Выдувание пленки — Этот процесс непрерывно выдавливает кольцо из полурасплавленного полимера в вертикальном направлении вверх, как фонтан. Поддерживается пузырь воздуха, который растягивает пластик в осевом и радиальном направлении в трубку, во много раз превышающую диаметр кольца. Диаметр трубки зависит от обрабатываемого пластика и условий обработки.Трубка охлаждается воздухом, зажимается и наматывается непрерывно, как сплющенная трубка. Трубка может быть обработана для формирования товарных пакетов или разрезана для формирования рулонов пленки толщиной от 0,0003 до 0,005 дюйма. Для изготовления трубки можно использовать несколько слоев разных смол.

Литье под давлением — Этот процесс позволяет изготавливать сложные трехмерные детали высокого качества с высокой воспроизводимостью. Он преимущественно используется для термопластов, но некоторые термореактивные материалы и эластомеры также перерабатываются методом литья под давлением.При литье под давлением пластмассовый материал подается в бункер, который подается в экструдер. Шнек экструдера проталкивает пластик через камеру нагрева, в которой материал затем плавится. В конце экструдера расплавленный пластик под высоким давлением выдавливается в закрытую холодную форму. Высокое давление необходимо для того, чтобы форма была полностью заполнена. Как только пластик остывает до твердого состояния, форма открывается, и готовый продукт выталкивается. Этот процесс используется для изготовления таких предметов, как кадки для масла, емкости для йогурта, крышки от бутылок, игрушки, аксессуары и стулья для газонов.Могут быть добавлены специальные катализаторы для создания изделий из термореактивного пластика во время обработки, например деталей из вулканизированной силиконовой резины. Литье под давлением — это прерывистый процесс, так как детали формуются в формах и должны быть охлаждены или отверждены перед удалением. Экономичность определяется тем, сколько деталей может быть изготовлено за цикл и насколько короткими могут быть циклы.

Выдувное формование — Выдувное формование — это процесс, используемый в сочетании с экструзией или литьем под давлением. В одной из форм, экструзии с раздувом, фильера образует непрерывную полурасплавленную трубу из термопластического материала.Охлажденная форма зажимается вокруг трубки, и затем в трубку вдувается сжатый воздух для прилегания трубки к внутренней части формы и для затвердевания растянутой трубки. В целом цель состоит в том, чтобы получить однородный расплав, сформировать из него трубу с желаемым поперечным сечением и придать ей точную форму продукта. Этот процесс используется для производства полых пластмассовых изделий, и его основным преимуществом является возможность изготавливать полые формы без необходимости соединять две или более отдельных литых под давлением деталей.Этот метод используется для изготовления таких предметов, как коммерческие бочки и бутылки для молока. Другой метод выдувного формования заключается в литье под давлением промежуточной формы, называемой преформой, с последующим нагревом преформы и выдуванием размягченного при нагревании пластика в окончательную форму в охлажденной форме. Это процесс изготовления бутылок для газированных безалкогольных напитков.

Выдувание расширенных шариков — Этот процесс начинается с того, что отмеренный объем шариков пластика помещается в форму. Гранулы содержат пенообразователь или газ, обычно пентан, растворенный в пластике.Закрытая форма нагревается для размягчения пластика, и газ расширяется, или вспениватель выделяет газ. В результате получается структура из вспененного пластика с закрытыми ячейками, соответствующая форме, например стаканчики из пенополистирола. Теплоизоляционная плита из пенополистирола Styrofoam ™ производится в процессе непрерывной экструзии с использованием раздувания вспененных гранул.

Ротационное формование — Ротационное формование состоит из формы, установленной на машине, способной вращаться одновременно по двум осям.Твердая или жидкая смола помещается в форму и нагревается. Вращение распределяет пластик в однородное покрытие внутри формы, затем форма охлаждается до тех пор, пока пластмассовая часть не остынет и не затвердеет. Этот процесс используется для создания полых конфигураций. Обычные продукты ротационного формования включают транспортировочные бочки, резервуары для хранения и некоторую потребительскую мебель и игрушки.

Компрессионное формование — В этом процессе подготовленный объем пластика помещается в полость формы, а затем применяется вторая форма или заглушка, чтобы придать пластику желаемую форму.Пластик может быть полуотвержденным термореактивным материалом, например автомобильной шиной, или термопластом, или матом из термореактивной смолы и длинных стекловолокон, например, для корпуса лодки. Компрессионное формование может быть автоматизировано или требует значительного ручного труда. Трансферное формование — это усовершенствованная форма компрессионного формования. Трансферное формование используется для герметизации деталей, например, для производства полупроводников

Формование фанеры или ориентированно-стружечных плит с использованием термореактивных клеев является вариантом компрессионного формования.Деревянный шпон или нити покрывают катализированной термореактивной фенолформальдегидной смолой и сжимают и нагревают, чтобы термореактивный пластик превратился в жесткий, неплавкий клей.

Литье — Этот процесс представляет собой добавление жидких смол в форму под низким давлением, часто просто заливка. Катализированным термореактивным пластмассам можно придавать сложные формы путем литья. Расплавленный полиметилметакрилатный термопласт можно заливать в плиты для формирования окон для коммерческих аквариумов.Отливка позволяет получить толстый лист толщиной от 0,500 дюймов до многих дюймов.

Термоформование — Пленки из термопласта нагреваются для размягчения пленки, а затем мягкая пленка вытягивается под действием вакуума или толкается давлением, чтобы соответствовать форме, или вдавливается с заглушкой в ​​форму. Детали термоформовываются либо из отрезков для толстого листа более 0,100 дюйма, либо из рулонов тонкого листа. Готовые детали вырезаются из листа, а отходы листового материала используются повторно для производства нового листа.Этот процесс может быть автоматизирован для крупносерийного производства пищевых контейнеров-раскладушек или может представлять собой простой ручной труд для изготовления отдельных поделок.

¹ Американский химический совет, Статистическая группа производителей пластмасс, 2005 г.

Что такое пластик и как он производится?

Когда вы смотрите телевизор, пользуетесь компьютером, едете в автобусе, поезде или самолете, вы используете пластик. Когда вы идете к врачу, в больницу или делаете покупки в продуктовом магазине, вы снова полагаетесь на пластик.

Итак, откуда берутся пластмассы… и что они такое?

Пластмассы получают из материалов, встречающихся в природе, таких как природный газ, нефть, уголь, минералы и растения. Самые первые пластмассы были сделаны природой — знаете ли вы, что резина каучукового дерева на самом деле является пластиком?

Интерес к производству пластмасс возник в 1800-х годах для замены дефицитных материалов, таких как слоновая кость и панцирь черепахи. Первые синтетические пластмассы были получены из целлюлозы, вещества, которое содержится в растениях и деревьях.Целлюлозу нагревали с помощью химикатов, и в результате получился новый чрезвычайно прочный материал.

Сырье для сегодняшних пластиков поступает из многих мест (некоторые даже используют соль!), Но большинство пластмасс можно производить из углеводородов, которые легко доступны в природном газе, нефти и угле.

Что такое пластмассы: химия

Химия пластмасс может быть сложной, но основы просты. Вспомните школьные уроки об атомах и молекулах (группах атомов).Пластмассы — это просто цепочки из одинаковых молекул, связанных вместе. Эти цепи называются полимерами. Вот почему многие пластмассы начинаются с «поли», например полиэтилен, полистирол и полипропилен. Полимеры часто состоят из углерода и водорода, а иногда и из кислорода, азота, серы, хлора, фтора, фосфора или кремния.

Термин «пластмассы» охватывает все эти различные полимеры.

Несмотря на то, что полимеров много, пластмассы в целом легкие и обладают значительной прочностью.Пластмассы можно формовать, экструдировать, отливать и выдувать с получением, казалось бы, безграничных форм и пленок или пен или даже вытягивания волокон для текстильных изделий. Многие виды покрытий, герметиков и клеев тоже являются пластиками.

Дополнительная информация: все о типах пластмасс

Как производится пластик? — Британская федерация пластмасс

Автор: Д-р Паял Бахети

Пластик может быть «синтетическим» или «биологическим».Синтетические пластики получают из сырой нефти, природного газа или угля. В то время как пластмассы на биологической основе получают из возобновляемых продуктов, таких как углеводы, крахмал, растительные жиры и масла, бактерии и другие биологические вещества.

Подавляющее большинство используемых сегодня пластмасс является синтетическим из-за простоты производственных методов, связанных с переработкой сырой нефти. Однако растущий спрос на ограниченные запасы нефти вызывает потребность в новых пластмассах из возобновляемых источников, таких как отходы биомассы или отходы животноводства в промышленности.

В Европе только небольшая часть (около 4-6%) наших запасов нефти и газа идет на производство пластмасс, а остальная часть используется для транспорта, электричества, отопления и других применений (Ref)

Большая часть используемого сегодня пластика получается следующими этапами:

1. Добыча сырья (в основном сырая нефть и природный газ, но также и уголь) — это сложная смесь тысяч соединений, которые затем необходимо переработать.

2. Процесс нефтепереработки превращает сырую нефть в различные нефтепродукты — они превращаются в полезные химические вещества, включая «мономеры» (молекулы, которые являются основными строительными блоками полимеров). В процессе переработки сырая нефть нагревается в печи, которая затем отправляется в установку дистилляции, где тяжелая сырая нефть разделяется на более легкие компоненты, называемые фракциями. Один из них, называемый нафта, является ключевым компонентом для производства большого количества пластика.Однако есть и другие способы, например, использование газа.

Рис. 1. Наглядное изображение того, как изготавливаются пластмассы (Рисунок адаптирован из ссылки)

3. Полимеризация — это процесс в нефтяной промышленности, где легкие олефиновые газы (бензин), такие как этилен, пропилен, бутилен (то есть мономеры), превращаются в углеводороды с более высокой молекулярной массой (полимеры). Это происходит, когда мономеры химически связаны в цепи. Есть два разных механизма полимеризации:

1. Аддитивная полимеризация

Реакция аддитивной полимеризации — это когда один мономер соединяется со следующим (димером), а димер со следующим (тример) и так далее.Это достигается введением катализатора, обычно пероксида. Этот процесс известен как полимеры роста цепочки, поскольку он добавляет по одной мономерной единице за раз. Обычными примерами аддитивных полимеров являются полиэтилен, полистирол и поливинилхлорид.

2. Конденсационная полимеризация

Конденсационная полимеризация включает соединение двух или более различных мономеров путем удаления небольших молекул, таких как вода. Также требуется катализатор для реакции, протекающей между соседними мономерами.Это называется ступенчатым ростом, потому что вы можете, например, добавить существующую цепочку к другой цепочке. Обычными примерами конденсационных полимеров являются полиэстер и нейлон.

4. Компаундирование / переработка

При компаундировании различные смеси материалов смешиваются в расплаве (смешиваются путем плавления) для получения рецептур для пластмасс. Обычно для этой цели используют экструдер определенного типа, за которым следует гранулирование смеси. Затем экструзия или другой процесс формования превращает эти гранулы в готовый или полуфабрикат.Компаундирование часто происходит на двухшнековом экструдере, где гранулы затем перерабатываются в пластмассовые предметы уникального дизайна, различного размера, формы, цвета с точными свойствами в соответствии с заранее определенными условиями, установленными в обрабатывающей машине.

…

Более подробная информация о том, как производится пластик, представлена ​​в следующих разделах:

1. Полимер против пластика
2. Что такое углеводороды?
3. Как синтетический пластик создается из сырой нефти?
4. Как получается пластик из нафты?
5. Что является основным ингредиентом пластика?
6. Какой был первый пластик, сделанный человеком?
7. Что раньше использовали пластик?
8. Можно ли сделать пластик без масла?

Все пластмассы по существу являются полимерами, но не все полимеры являются пластмассами.

Термин «полимер и мономер » происходит от греческих слов: где «поли» означает «множество», «мер» означает «повторяющееся звено», а слово «моно» означает «один». Это буквально означает, что полимер состоит из множества повторяющихся мономеров звеньев. Полимеры — это более крупные молекулы, образованные путем ковалентного соединения множества мономерных звеньев вместе в виде цепочек, подобных жемчужинам на нити жемчуга.

Слово пластик происходит от «пластикус» (лат. «Способный к формованию») и «пластикос» (греч. «Пригодный для литья»).Когда мы говорим о пластмассах, мы имеем в виду органические полимеры (синтетические или натуральные) с высокой молекулярной массой, которые смешаны с другими веществами.

Пластмассы — это высокомолекулярные органические полимеры, состоящие из различных элементов, таких как углерод, водород, кислород, азот, сера и хлор. Они также могут быть получены из атома кремния (известного как силикон) вместе с углеродом; распространенным примером являются силиконовые грудные имплантаты или силикон-гидрогель для оптических линз. Пластмассы состоят из полимерной смолы, часто смешанной с другими веществами, называемыми добавками.

«Пластичность» — это термин, используемый для описания свойства, характеристики и свойства материала, который может необратимо деформироваться без разрушения. Пластичность описывает, выдержит ли полимер температуру и давление во время процесса формования.

Chemistry позволяет изменять различные параметры для настройки свойств полимеров. Мы можем использовать разные элементы, изменять тип мономеров и переставлять их по разному образцу, чтобы изменить форму полимера, его молекулярную массу или другие химические / физические свойства.Это позволяет разрабатывать пластмассы с правильными свойствами для конкретного применения.

Большинство используемых сегодня пластмасс получают из углеводородов, получаемых из сырой нефти, природного газа и угля — ископаемого топлива.

Что такое углеводород?

Углеводороды — это органические соединения (могут быть алифатическими или ароматическими), состоящие из углерода и водорода . Алифатические углеводороды не имеют циклических бензольных колец, тогда как ароматические углеводороды имеют бензольные кольца.

( C , атомный номер = 6) имеет валентность четыре, что означает, что он имеет четыре электрона во внешней оболочке. Он может образовывать пары с четырьмя другими электронами любого элемента периодической таблицы Менделеева (для углеводорода он образует пары с водородом). С другой стороны, водород ( H , с атомным номером = 1) имеет только один электрон в валентной оболочке, поэтому четыре из этих H-атомов готовы к спариванию с C-атомом, образуя одинарную связь, чтобы дать CH ₄ молекула.Молекула CH ₄ называется метаном, который является простейшим углеводородом и первым членом семейства алканов. Точно так же, если два атома углерода связаны вместе, они могут связываться с шестью атомами водорода, при этом по три находятся на каждом атоме углерода, чтобы получить химическую формулу CH ₃ -CH ₃ (или C ₂ H ₆ ), известный как этан, и серия продолжается следующим образом.

Семейство алканов : метан (CH ₄ ), этан (CH ₃ -CH ₃ или C ₂ H ₆ ), пропан (CH ₃ -CH ₂ -CH ₃ ), бутан (CH ₃ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₃ ), пентан (CH ₃ -CH ₂ -CH ₂ — CH ₂ -CH ₃ ), гексан, гептан, октан, нонан, додекан, ундекан и т. Д.

Обратите внимание, что этот тип связи с углеродом и водородом представляет собой насыщенную связь (сигма-связь обозначается как σ-связь). Также может быть ненасыщенная связь , где пи-связь (π-связь) присутствует вместе с сигма-связью, дающей двойные углерод-углеродные связи ( алкенов, ), или иметь две π-связи с сигмой, дающей тройную углерод-углеродную связь ( алкинов ), что очень сильно зависит от типа гибридизации между элементами.

Семейство алкенов : этилен (CH ₂ = CH ₂ или C ₂ H ₄ ), пропилен (CH ₂ = CH-CH ₂ ), 1-бутилен (CH ₂ = CH-CH ₂ -CH ₃ ), 2-бутилен (CH ₃ -CH = CH-CH ₃ ) и так далее.(Обратите внимание, что 1-бутилен и 2-бутилен являются изомерами бутилена).

Алкиновые углеводороды : этин (CH ≡ CH или C ₂ H ₂ ), пропин (CH≡C-CH ₃ ), 1-бутин (CH≡C-CH ₂ -CH ₃ ), 2-бутин (CH ₃ -CH≡CH-CH ₃ ) и так далее.

Что такое ископаемое топливо и откуда оно берется?

Ископаемое топливо — это в основном сырая нефть, природный газ и уголь, состоящие из углерода, водорода, азота, серы, кислородных элементов и других минералов (рис. 1, исх.).Общепринятая теория состоит в том, что эти углеводороды образуются из останков живых организмов, называемых планктонами (крошечные растения и животные), которые существовали в юрскую эпоху. Планктоны были погребены глубже под тяжелыми слоями отложений в мантии Земли из-за сжатия из-за огромного количества тепла и давления. Мертвые организмы разлагались без кислорода, что превращало их в крошечные карманы из нефти и газа. Затем сырая нефть и газ проникают в породы, которые в конечном итоге накапливаются в коллекторах.Скважины с нефтью и природным газом находятся на дне наших океанов и под ними. Уголь в основном получают из мертвых растений (см.).

Рис. 2. Элементный состав ископаемого топлива (исх.).

Ученые также подвергли сомнению эту теорию. Недавнее исследование, проведенное Институтом Карнеги Nature Geoscience в сотрудничестве с российскими и шведскими коллегами, показало, что органическое вещество не может быть источником тяжелых углеводородов и что они могут существовать уже глубоко под землей.Эксперты обнаружили, что этан и другие тяжелые углеводороды могут быть получены, если условия давления и температуры могут быть сопоставлены с условиями, присутствующими глубоко внутри ядра Земли. Это означает, что углеводороды могут образовываться в верхней мантии, которая представляет собой слой Земли между корой и ядром. Они демонстрируют это, подвергая метан лазерной термообработке в верхнем слое Земли, которая затем превращается в молекулу водорода, этан, пропан, петролейный эфир и графит. Затем ученые подвергли этан тем же условиям, при которых в результате обратимости образовался метан.Вышеуказанные данные показывают, что эти углеводороды могут образовываться естественным путем без остатков растений и животных (исх.).

3. Как синтетический пластик создается из сырой нефти?

Синтетический пластик поступает из нефтехимии. Когда источник нефти под поверхностью Земли идентифицируется, в скалах в земле просверливаются отверстия для добычи нефти.

Добыча нефти — Нефть перекачивается из-под земли на поверхность, где танкеры используются для транспортировки нефти на берег.Бурение нефтяных скважин также может производиться под океаном с использованием платформ. Насосы разного размера могут производить от 5 до 40 литров масла за такт (рис. 1).

Переработка нефти — Нефть перекачивается по трубопроводу длиной в тысячи миль и транспортируется на нефтеперерабатывающий завод (рис. 1). Разлив нефти из трубопровода во время транспортировки может иметь как немедленные, так и долгосрочные экологические последствия, но приняты меры безопасности для предотвращения и минимизации этого риска.

Рисунок 3: Фракционная перегонка сырой нефти

Перегонка сырой нефти и производство нефтехимических продуктов — Сырая нефть представляет собой смесь сотен углеводородов, которая также содержит некоторые твердые вещества и некоторые растворенные в них газообразные углеводороды из семейства алканов (в основном это CH ₄ и C ₂ H ₆ , но это может быть C ₃ H ₈ или C ₄ H ₁₀ ).Сырая нефть сначала нагревается в печи, затем полученная смесь подается в виде пара в колонну фракционной перегонки. Колонна фракционной перегонки разделяет смесь на различные отсеки, называемые фракциями. Существует температурный градиент в дистилляционной башне, где верх холоднее основания. Смесь жидкой и паровой фракций разделяется в башне в зависимости от их веса и температуры кипения (точка кипения — это температура, при которой жидкая фаза переходит в газообразную).Когда пары испаряются и встречаются с жидкой фракцией, температура которой ниже точки кипения пара, она частично конденсируется. Эти пары испаряющейся сырой нефти конденсируются при разной температуре в башне. Пары (газы) самых легких фракций (бензин и нефтяной газ), поступающие в верхнюю часть колонны, жидкие фракции промежуточного веса (керосин и дизельные дистилляты) задерживаются в середине, более тяжелые жидкости (называемые газойлями) отделяются ниже , в то время как самые тяжелые фракции (твердые вещества) с самыми высокими температурами кипения остаются в основании башни.Каждая фракция в колонке содержит углеводороды с одинаковым числом атомов углерода, молекулы меньшего размера расположены вверху, а более длинные — ближе к основанию колонки (см.). Таким образом, нефть разлагается на нефтяной газ, бензин, парафин (керосин), нафту, легкую нефть, тяжелую нефть и т. Д.

После стадии дистилляции полученные длинноцепочечные углеводороды превращаются в углеводороды, которые затем могут быть превращены во многие важные химические вещества, которые мы используем для приготовления широкого спектра продуктов, применимых от пластика до фармацевтики.

Крекинг углеводородов — это основной процесс, который под воздействием высокой температуры и давления расщепляет смесь сложных углеводородов на более простые алкены / алканы с низкой относительной молекулярной массой (плюс побочные продукты).

Крекинг может осуществляться двумя способами: крекинг с водяным паром и каталитический крекинг.

Паровой крекинг использует высокую температуру и давление для разрыва длинных цепей углеводородов без катализатора, в то время как каталитический крекинг добавляет катализатор, который позволяет процессу протекать при более низких температурах и давлениях.

Сырье, используемое в нефтехимической промышленности, — это в основном нафта и природный газ, полученный при переработке нефти в нефтехимическом сырье. При паровом крекинге используется сырье из смеси углеводородов из различных фракций, таких как газы-реагенты (этан, пропан или бутан) из природного газа или жидкости (нафта или газойль ) (Рисунок 4).

Рис. 4. Различные химические вещества, полученные из ископаемого топлива после переработки нефти.

(Нафта представляет собой смесь углеводородов C ₅ — C ₁₀ , полученных при перегонке сырой нефти).

Например, углеводород декана расщепляется на такие продукты, как пропилен и гептан, где первый затем используется для производства полипропилена (рис. 5).

Рис. 5. Представление крекинга декана для превращения в пропилен и гептан.

Молекулы сырья превращаются в мономеры, такие как этилен, пропилен, бутен и другие.Все эти мономеры содержат двойные связи, так что атомы углерода могут впоследствии реагировать с образованием полимеров.

Полимеризация — углеводородные мономеры затем связываются вместе с помощью механизма химической полимеризации с образованием полимеров. В процессе полимеризации образуются густые вязкие вещества в виде смол, которые используются для изготовления пластмассовых изделий. Если мы рассмотрим здесь случай этиленового мономера; этилен — газообразный углеводород. Когда он подвергается воздействию тепла, давления и определенного катализатора, он объединяется в длинные повторяющиеся углеродные цепи.Эти соединенные молекулы (полимер) представляют собой пластиковую смолу, известную как полиэтилен (PE).

Производство пластика на основе полиэтилена — Поли (этилен) перерабатывается на заводе по производству пластиковых гранул. Гранулы переливают в реактор, растворяют в густой жидкости и отливают в форму. Жидкость остывает, превращаясь в твердый пластик и образуя готовый продукт. Обработка полимера также включает добавление пластификаторов, красителей и антипиренов.

Типы полимеризации

Синтетический пластик получают в результате реакции, известной как полимеризация, которая может осуществляться двумя разными способами:

Аддитивная полимеризация : Синтез включает объединение мономеров в длинную цепь.Один мономер соединяется со следующим и так далее, когда катализатор вводится в процессе, известном как полимеры роста цепи, добавляя по одному мономерному звену за раз. Считается, что некоторые реакции аддитивной полимеризации не создают побочных продуктов, и реакцию можно проводить в паровой фазе (то есть в газовой фазе), диспергированной в жидкости. Примеры: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и полистирол.

Конденсационная полимеризация : В этом случае два мономера объединяются, образуя димер (две единицы), высвобождая побочный продукт.Затем димеры могут соединяться с образованием тетрамеров (четыре звена) и так далее. Эти побочные продукты необходимо удалить для успеха реакции. Наиболее распространенным побочным продуктом является вода, которую легко очистить и утилизировать. Побочные продукты также могут быть ценным сырьем, которое повторно используется в потоке сырья.

Примеры: нейлон (полиамид), полиэстер и полиуретан.

Пластик часто делают из нафты.Например, этилен и пропилен являются основным сырьем для пластика на масляной основе, получаемого из нафты.

Что такое нафта?

Есть разные виды нафты. Это термин, используемый для описания группы летучих смесей жидких углеводородов, полученных перегонкой сырой нефти. Это смесь углеводородов от C ₅ до C ₁₀ .

Нафта термически разлагается при высокой температуре (~ 800 ° C) в установке парового крекинга в присутствии водяного пара, где она распадается на легкие углеводороды, известные как основные промежуточные звенья.Это олефины и ароматические углеводороды. Среди олефинов C ₂ (этилен), C ₃ (пропилен), C ₄ (бутан и бутадиен). Ароматические углеводороды состоят из бензола, толуола и ксилола. Эти небольшие молекулы связаны друг с другом в длинные молекулярные цепи, называемые полимерами. Когда полимер поступает с химического завода, он все еще не в форме пластика — он находится в форме гранул или порошков (или жидкостей). Прежде чем они смогут стать повседневным пластиком, они должны пройти ряд преобразований.Их замешивают, нагревают, плавят и охлаждают в предметы различной формы, размера, цвета с точными свойствами в соответствии с технологическими трубками.

Например, для полимеризации этилена в полиэтилен (PE) добавляются инициаторы для запуска цепной реакции, только после образования PE он отправляется на переработку путем добавления некоторых химикатов (антиоксидантов и стабилизаторов). После этого экструдер преобразует полиэтилен в нити, а затем измельчители преобразуют его в гранулы полиэтилена.Затем фабрики перерабатывают их в конечную продукцию.

Основным ингредиентом большинства пластиковых материалов является производное сырой нефти и природного газа.

Есть много разных видов пластмасс — прозрачные, непрозрачные, однотонные, гибкие, жесткие, мягкие и т. Д.

Пластиковые изделия часто представляют собой полимерную смолу, которую затем смешивают со смесью добавок (см. Полимер vs.пластик). Добавки важны, поскольку каждая из них используется для придания пластику заданных оптимальных свойств, таких как ударная вязкость, гибкость, эластичность, цвет, или для того, чтобы сделать их более безопасными и гигиеничными для использования в определенных условиях (см.).

Иногда можно определить тип пластика, из которого сделан продукт, по номеру на дне пластиковых контейнеров. Некоторые из основных типов пластика и исходного мономера приведены ниже (Таблица 1). В этой таблице показаны типы пластика и мономеры, из которых он состоит.

Таблица 1. Основные типы полимеров, мономеры и их химическая структура

* Мономером, используемым в LDPE и HDPE, является этилен, но есть разница в степени разветвления.

Мезоамериканские культуры (ольмеки, майя, ацтеки, 1500 г. до н.э.) использовали натуральный латекс и резину для изготовления водонепроницаемых контейнеров и одежды.

Александр Паркс (Великобритания, 1856 г.) запатентовал первый искусственный биопластик, названный Parkesine, сделанный из нитрата целлюлозы. Парксин был твердым, гибким и прозрачным пластиком. Джон Уэсли Хаятт (США, 1860-е годы) разбогател на изобретении Паркса. Братья Хаятт улучшили пластичность нитрата целлюлозы, добавив камфору, и переименовали пластик в целлулоид. Целью было производство бильярдных шаров, которые до этого делались из слоновой кости. Многие считают изобретение самым ранним примером искусственного биопласта (ссылка).

Первым по-настоящему синтетическим пластиком был бакелит, сделанный из фенола и формальдегидной смолы. Лео Бэкеланд (Бельгия, 1906 г.) изобрел бакелит, который был придуман как «национальный исторический памятник химии», поскольку он полностью произвел революцию во всех отраслях современной жизни. Обладает высокой устойчивостью к электричеству, теплу и химическим веществам. Он обладает непроводящими свойствами, что чрезвычайно важно при проектировании электронных устройств, таких как корпуса радиоприемников и телефонов. (ссылка).

До появления пластика мы использовали дерево, металл, стекло и керамику, а также материалы животного происхождения, такие как рог, кость и кожу.

Для хранения использовались формованные глины (керамика), смешанные со стеклом, что означало, что емкости часто были тяжелыми и хрупкими.

Появились натуральные материалы из коры каучукового дерева — камедь (латексная смола), смесь была липкой и пластичной, но не пригодной для хранения.

В 18 веке Чарльз Гудиер случайно обнаружил каучук — он добавил

В 18 веке Чарльз Гудиер случайно обнаружил каучук — он добавил серу в горячий неочищенный каучук, который вступил в реакцию и сделал резину эластичной, которая при охлаждении становилась эластичной, то есть имела свойство возвращаться в исходную форму (см.).

Да, пластик можно создавать не только из нефти, но и из других источников.

Хотя сырая нефть является основным источником углерода для современного пластика, множество вариантов производится из возобновляемых материалов. Пластик, сделанный без масла, продается как пластик на биологической основе или биопластик. Они сделаны из возобновляемой биомассы, такой как:

• Лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза,
• терпены,
• Жиры и масла растительные,
• Углеводы (сахар из сахарного тростника и т. Д.)
• Пищевые отходы вторичного использования
• Бактерии

Однако следует отметить, что биопластики не всегда автоматически становятся более устойчивой альтернативой.Биопластики различаются по способам разложения, и биопластики, как и любой другой материал, требуют ресурсов для своего производства.

Биопластики, такие как, например, PLA, представляют собой биоразлагаемый материал, который разлагается в определенных условиях окружающей среды, но не может разлагаться биологически во всех климатических условиях. Поэтому требуется поток отходов из пластика на основе PLA. В случае PLA это чувствительный полиэстер, который начинает разлагаться во время процедуры переработки и может в конечном итоге загрязнить существующий поток переработки пластика (см.).

Но биопластики могут найти множество применений, если они разработаны с учетом правильного потока отходов.

Биопластики — потенциальные материалы для производства одноразового пластика, например, необходимого для изготовления биоразлагаемых бутылок и упаковочных пленок. Например, в 2019 году исследователь из Сассекского университета создал прозрачную пластиковую пленку из отходов рыбьей кожи и водорослей; называется МаринаТекс (Ref). Биополимеры также были исследованы для медицинских применений, таких как контролируемое высвобождение лекарств, упаковка лекарств и рассасывающиеся хирургические швы (ссылка, ссылка).

Морис Лемуан (Франция, 1926) открыл первый биопластик, полученный из бактерий, полигидроксибутирата (ПОБ), из бактерии Bacillus megaterium. По мере того как бактерии потребляют сахар, они производят полимеры (см.). Важность изобретения Лемуана игнорировалась до тех пор, пока нефтяной кризис, разразившийся в середине 1970-х годов, не вызвал интерес к поиску заменителей нефтепродуктов.

Генри Форд (США, 1940) использовал биопластик, сделанный из соевых бобов, для некоторых деталей автомобилей.Форд прекратил использование соевых пластиков после Второй мировой войны из-за излишков недорогого масла (см.).

Развитие метаболической и генной инженерии расширило исследования биопластиков, и стали известны приложения для многих типов биопластиков, в частности, PHB и полигидроксиалканоат (PHA), хотя постоянно происходит множество других интересных разработок.

Как производятся пластмассы и что о них нужно знать

Пластмассы повсюду вокруг нас, но что вы на самом деле знаете о них? Давайте подробнее рассмотрим этот невероятно важный и обширный материал.Мы обсудим, как они создаются, идентифицируются и классифицируются.

Что такое пластик?

Пластмассы — это синтетические материалы, изначально полученные из органических продуктов, таких как углеводородное топливо (уголь, природный газ и сырая нефть), соль, песок и ряд других возможных компонентов. Производство начинается с процессов дистилляции и крекинга на нефтеперерабатывающем заводе, в которых фрактальные группы последовательно более легких углеводородных соединений отделяются от совокупности сырья.Особый интерес для пластмассовой промышленности представляет ряд очищенных углеводородных дистиллятов, известных под общим названием Нафта и используемых в качестве основных компонентов в процессе производства пластичных полимеров (примеры включают этилен C ₂ H ₄ , пропилен C ₃ H ₆ и бутен C ₄ H ₈ ).

Как создаются пластмассы?

Большинство пластмасс создается в одном из двух основных процессов: полимеризации или поликонденсации — иногда известной как полимеризация цепного роста и ступенчатая полимеризация соответственно.В обоих случаях нефтяные дистилляты комбинируются со специальными катализаторами для создания новых, обычно более крупных молекул. Оба процесса происходят в реакторе, где добавляется тепло, заставляя небольшие молекулы объединяться в более крупные (известные как пластмассы). Получающиеся в результате большие молекулы обладают уникальными свойствами в зависимости от специфики процесса. Хотите более подробное объяснение? Прочтите ниже, чтобы понять химию создания пластмасс.

Как идентифицируются пластмассы?

Пластиковые полимеры обладают уникальными свойствами, зависящими от их окончательной структуры, размера и конкретных мономерных компонентов, из которых они сделаны во время производства.Классифицируются они несколькими способами:

1. Термопласты или Термореактивные материалы

2. Аморфный или Полукристаллический

3. Гомополимеры или Сополимеры

Отнесение к категории термопластов или термореактивных материалов связано с тем, как пластик, однажды созданный, реагирует на нагрев.

1. Термопласты: Пластмассы, которые можно нагреть до точки плавления, охладить и снова нагреть без значительного разрушения.Вместо горения термопласты превращаются в жидкие, что позволяет легко формовать их под давлением, а затем перерабатывать. Примеры включают два пластика, которые очень распространены при литье под давлением (АБС и полиоксиметилен, то есть ПОМ или ацеталь). Термопласты встречаются гораздо чаще, чем термореактивные материалы. Их структура включает серию повторяющихся единиц, объединенных вместе в единую молекулу, организованную в линейную последовательность.

2. Термореактивные материалы: Пластмассы, которые можно нагреть только один раз (обычно в процессе литья под давлением).Первое нагревание вызывает затвердевание термореактивных материалов (аналогично двухкомпонентной эпоксидной смоле), что приводит к химическим изменениям, которые нельзя отменить. Если вы попытаетесь нагреть термореактивный пластик во второй раз до высокой температуры, он просто сгорит. Эта характеристика делает термореактивные материалы плохими кандидатами на переработку. Примеры включают полиуретан (PUR). Молекулярная структура термореактивных пластиков представляет собой двумерную или трехмерную сетку в отличие от одномерной линейной цепочки (как в случае термопластов).

Отнесение к категории аморфного материала или полукристаллического материала связано с молекулярной структурой материала. Аморфные («бесформенные») материалы лишены дальнодействующей симметрии или упорядоченной структуры кристаллических материалов. В результате аморфные материалы постепенно размягчаются под воздействием тепла. Полукристаллические материалы, напротив, имеют более упорядоченную структуру и очень резкие точки плавления (что означает, что они переходят из твердого состояния в жидкое в очень небольшом диапазоне температур).Полукристаллические материалы будут оставаться в твердом состоянии до тех пор, пока не будет поглощено определенное количество тепла, после чего они быстро перейдут в жидкость.

Отнесение к гомополимеру или сополимеру связано с мономерным составом конечного материала. Мономер — это меньшая молекула, которая связывается с другими небольшими молекулами (другими мономерами), чтобы образовать более крупную молекулу (полимер). Думайте о мономерах как о простейшей повторяющейся единице (небольшой молекуле) в составе более крупной молекулы.Если конечный пластик сделан из одного типа мономера, он классифицируется как гомополимер. Если пластик сделан из комбинации двух или более различных типов мономеров, он классифицируется как сополимер.

Есть свои плюсы и минусы как у гомополимеров (из которых Делрин является основным примером), так и у сополимеров (которых имеется большое количество примеров, читайте здесь). Вот несколько характеристик, о которых стоит подумать:

• Гомополимеры более жесткие.

• Гомополимеры обладают более высокой ударной вязкостью при комнатной температуре.

• Гомополимеры обладают более высокой прочностью на разрыв.

• Гомополимеры имеют немного более высокую рабочую температуру.

• Гомополимеры немного тверже и более скользкие.

• Сополимеры

  обладают лучшей стабильностью размеров.

• Сополимеры более устойчивы к химическим веществам.

• Сополимеры менее пористые при экструзии.

Пластмассы используются практически каждый день большей частью населения Земли. Они имеют широкий спектр применения в огромном количестве отраслей. При разработке прототипов, производстве и литье под давлением мы ежедневно взаимодействуем с пластмассами. Некоторые пластмассы используются в инженерных целях (инженерные пластмассы), в то время как другие легко доступны в производстве или легко обрабатываются или напечатаны на 3D-принтере. Доступность и возможность использования на протяжении всего процесса проектирования и разработки, в дополнение к пригодности для использования в конечном продукте, могут иметь значительное влияние на пластик, который вы выбираете для своих продуктов.

Есть вопросы или нужна рекомендация по пластику? Свяжитесь с нами сегодня!

Бонус: Какова химия создания пластмасс (для тех, кто хочет более подробного объяснения):

1. Полимеризация с ростом цепи включает комбинацию одного мономера с другим с последующим последовательным добавлением дополнительных мономеров к основной группе. В результате получается длинная полимерная цепь с уникальными характеристиками (размер, структура и химические свойства).Молекулярные связи образуются посредством радикальных реакций (то есть в них участвуют молекулы или атомы с неспаренными валентными электронами). Полимеризация с ростом цепи обычно включает двойные или тройные углеродные связи в качестве молекулярной основы более крупной структуры и не включает потерю молекул во время ее синтеза.

2. Ступенчатая полимеризация включает в себя серию последовательных стадий реакции, на которых более мелкие молекулы (обычно мономеры, которые включают гетероатомы, такие как кислород и азот) объединяются путем соединения с соседними мономерами с образованием димера («две части») и побочного продукт (конденсат).Димеры могут превращаться в тримеры («три части»), тетрамеры («четыре части») и так далее. Полимеризация ступенчатого роста обычно включает потерю небольших молекул во время синтеза (обычно вода выделяется в виде конденсата), или конечная молекула содержит гетероатомы (атомы, отличные от углерода и водорода) как часть их основной структуры. В результате конденсата, выделяющегося во время синтеза, пластмассы, полученные в результате ступенчатой ​​полимеризации роста, часто называют конденсационными полимерами.

Пластмасса от масла? Из чего сделан пластик?

Пластиковые ПОЛИМеры производятся из строительных блоков МОНОМЕРЫ.Встречающиеся в природе мономеры (сырье) могут быть получены из растений, угля, природного газа или нефти.

Длинные цепи из моно мера — поли мера. Этилен становится поли этиленом , пропилен становится поли пропиленом, стирол становится поли стиролом и т. Д. Полимер, состоящий только из одного мономера, известен как полимер homo . Полимер с двумя мономерами называется полимером co (этиленвинилацетат EVA), и, как вы уже догадались, три полимера называются тройным сополимером (акрилонитрил / бутадиен / стирол или АБС — типичный пример).

https://www.brentwoodplastics.com/blog/what-is-polyethylene

Биопластики, получаемые из растений, считаются более экологически чистыми из-за их возобновляемых источников по сравнению с пластиками, изготовленными из невозобновляемых ископаемых видов топлива на нефтяной основе. Гигантские пищевые компании быстро осознали, что биопластики первого поколения резко увеличат стоимость их сырья. Так же, как этанол повысил цены на другие культуры, если больше земли будет использоваться для производства пластикового сырья, цены на другие культуры вырастут.

Пластик может быть получен как из растений, так и из обычного сырья, не будучи разлагаемым микроорганизмами. Так называемые экологически чистые пластмассы Braskem — это растительные пластмассы, полученные из тростникового сахара, и не поддаются биологическому разложению. Их полипропилены и полиэтилены неотличимы на молекулярном уровне от полипропилена и полиэтилена на основе ископаемого топлива. Интересно отметить, что Braskem вводит в эксплуатацию завод мощностью в миллиард фунтов стерлингов в год в Ла-Порте, штат Техас. Их выбор сырья? Американский природный газ, а не этанол, полученный из сахарного тростника.Их генеральный директор похвалил американское сырье для добычи сланцевого газа.

В США большая часть пластика производится из природного газа. Производители смолы просто берут то, что им нужно, из газопровода, а остальное кладут обратно.

ПВХ (№ 3) представляет собой комбинацию этиленовой и хлорной соли. http://www.pvc.org/en/p/how-is-pvc-made

Другой выбор сырья — нафта. Нафта — это крем-де-ла-крем бочки с маслом , которую нельзя переработать в бензин или моторное масло. Это естественный выбор в качестве сырья для нефтеперерабатывающих заводов. В старину побочные продукты сжигали. Любая связь с маслом, сэкономленным без использования пластика, неверна. Любой, кто делает это заявление, понятия не имеет, о чем они говорят.

Итак, некоторые пластмассы, но не все пластмассы, действительно сделаны из масла. Это просто выбор сырья.

Все эти предметы могли быть получены из нефти или природного газа. Выставка любезно предоставлена ​​Музеем буровых установок Ocean Star в Галвестоне, штат Техас.

Вот руководство по принятию решений, которое я составил, чтобы охватить разветвления пластмасс, сделанных из различного сырья: http://info.brentwoodplastics.com/bioplastics-or-conventional-plastics? & T = 61295.

Восприятие — это реальность. Проверка фактов устарела. Хорошие пресс-релизы, такие как этот от Subway, разыгрывают незнание общественности о происхождении пластика:

http://www.prnewswire.com/news-releases/subway-restaurant-chain-continues-to-live-green-with-salad-bowls-made-from-95-percent-recycled-materials-147592125.html. Lego поверила маркетинговому посланию Браскема и, в свою очередь, обманула широкую публику.

Помните экономику первокурсника о факторах производства? На стоимость пластика влияет то, где и какой пластик сделан. Основными факторами являются сырье и обменный курс.

Нравится вам это или нет, но США снова готовы стать дешевым производителем объемных термопластов. Спасибо, Джордж Митчелл! Только по полиэтилену к 2021 году будет введено дополнительно 25 миллиардов фунтов в год.Растения не расположены на традиционном побережье залива. Они появляются в Оклахоме, Западной Вирджинии и Альберте. В США мы ставим заводы прямо на газовые купола. Газ покупается по «контракту» или просто оплачивается ежемесячно. Это дает США преимущество перед некоторыми районами, где его необходимо транспортировать и покупать в так называемых «спотах», которые уязвимы для колебаний цен. Это не проекты с окупаемостью инвестиций от 5 до 10 лет. Они больше примерно от 40 до 50 лет жизни.

http://www.plasticsnews.com/headlines2.html?id=25219

:

Другая сторона медали — это деградация пластмасс. По этому поводу существует множество заблуждений.
За исключением ПВХ, большинство пластиков распадаются на безвредные строительные блоки из мономеров. На это не уйдут миллионы лет; больше похоже на период полураспада в сотни лет. Это станет проблемой для будущих поколений, когда токсичные химические вещества в основном из домашних хозяйств начнут просачиваться в грунтовые воды.К счастью, пластиковые свалки будут защищать окружающую среду на несколько сотен лет.

Автор перед заводом по производству смолы Lyondell Chocolate Bayou в Техасе с примерами продуктов из полиэтилена высокой плотности (HDPE), полученного из природного газа.

Чтобы узнать, почему уровень переработки пластика так низок, посмотрите это видео.

Как изготавливаются пластмассы? | Пластмассы Новая Зеландия

Пластмассы получают из органических материалов, таких как сырая нефть, природный газ, соль, уголь, а в последние годы — из биоматериалов.Многие тысячи различных полимеров создаются путем объединения различных органических химикатов разными способами.

Термин «пластик» происходит от греческого слова «plastikos», что означает «лепить» или «формировать». Пластик — это материал, которому можно придать форму, а затем установить. Он состоит из очень длинных цепочек молекул, называемых «полимерами». Химики берут основные строительные блоки или мономеры и соединяют их вместе, чтобы сформировать полимерные цепи. Структура и длина этих цепочек определяют свойства создаваемого пластика.

Хорошим примером полимера является полиэтилен. Этилен (этан) — мономер. Когда множество молекул этилена соединяются вместе в цепи в результате химической реакции, образуется полиэтилен.

Соединения в органическом сырье для пластмасс имеют разную массу и поэтому кипятят при разных температурах. Поэтому их можно разделить с помощью процесса, известного как фракционная перегонка. Смесь разделяется на фракции, а не на отдельные соединения.Фракции содержат смесь соединений с близкими температурами кипения.

При крекинге большие молекулы разбиваются на более мелкие. Эти молекулы меньшего размера более полезны и, следовательно, имеют большую ценность. Например, фракции с очень высокой температурой кипения подвергаются крекингу с образованием бензиновых и нефтегазовых фракций. Сегодня в большинстве крекинга используются катализаторы, но некоторая термообработка все еще происходит. Чистота конечных молекул также является ключевым фактором, поскольку нежелательные соединения в конечной молекулярной структуре являются загрязнителями, которые могут ослабить или изменить поведение материала.

Процесс соединения мономеров в цепь известен как полимеризация. Есть два основных метода полимеризации; сложение и конденсация. Обратите внимание, что когда в реакции используется только один мономер, конечный результат называется гомополимером, но когда два или более разных мономера используются для образования одной цепи, полученный продукт называется сополимером.

Гомополимерный сополимер

Реакции добавления

Полимер состоит из одного мономера e.g A-A производит A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A. Помимо реакции, цепи образуются из одной небольшой молекулы. Мономер всегда содержит двойную связь углерод-углерод. Большинство термопластов, изготовленных из нафты, представляют собой аддитивные полимеры, например полиэтилен, полипропилен, полистирол.

Конденсация Реакции

Полимер состоит из двух мономеров, например A-A и B-B производят A-B-B-A-A-B-B-A-.