Синтетический полимер полиэтилен: Полиэтилен - Пластмассы - Синтетические полимеры

Синтетический полимер полиэтилен: Полиэтилен – Пластмассы – Синтетические полимеры – Органическая химия

alexxlab | 03.09.1978 | 0 | Разное

Содержание

Синтетические полимеры – HimHelp.ru

Полиэтилен

Полиэтилен (-СН2-СН2-)n — один из простейших полимеров. Его молекулярная масса колеблется от 20 тыс. до 3 млн. в зависимости от способа получения. Полиэтилен с низкой молекулярной массой и разветвленной структурой получают радикальной полимеризацией этилена при высоком давлении (120-150 МПа) в присутствии кислорода или органических пероксидов. Если процесс полимеризации проходит при низком давлении в присутствии металлоорганических…

Полипропилен

Полипропилен (-СН2-СН(СН3)-)n получают полимеризацией пропилена под давлением в присутствии металлоорганических катализаторов. При этом образуется стереорегулярный полимер. Полипропилен по свойствам похож на полиэтилен, однако отличается от него более высокой температурой размягчения (160-170 °С против 100-130 °С). Полипропилен используют для изготовления изоляции, труб, деталей машин, химической аппаратуры, канатов. Конфигурации полимеров на основе монозамещенных производных этилена. Большие кружки…

Полистирол

Полистирол (-СН2-СН(С6Н5)-)n — термопластичный полимер, имеющий линейную структуру и молекулярную массу от 50 тыс. до 300 тыс. По свойствам он похож на полиэтилен. Температура размягчения атактического полистирола 85 °С, а изотактического полимера — 230 °С. Полистирол используют для изготовления деталей радиоаппаратуры, облицовочных плит, посуды, игрушек и других изделий. Широко применяются сополимеры стирола с акрилонитрилом и…

Поливинилхлорид

Поливинилхлорид (-Ch3—CHCl-)n — термопластичный полимер с молекулярной массой от 300 до 400 тыс. Он отличается хорошей прочностью и высокой химической стойкостью, поэтому из него изготавливают детали химической аппаратуры, работающей в агрессивных средах.

Фенолоформальдегидная смола

Фенолоформальдегидная смола — термореактивный полимер, который получают по реакции поликонденсации фенола с формальдегидом в присутствии кислот. Начало процесса поликонденсации можно представить следующим образом: Образующаяся молекула может через молекулу формальдегида соединяться с другими молекулами фенола. Если процесс соединения происходит только в орото-положениях к ОН-группе, то образуется линейный термопластичный полимер. При нагревании этого полимера возможно соединение различных…

Натуральный каучук

Каучуки — продукты полимеризации диенов и их производных. Натуральный каучук получают из латекса — сока некоторых тропических растений. Его строение можно установить по химическим свойствам: каучук присоединяет бром, бромоводород и водород, а при нагревании без доступа воздуха распадается с образованием изопрена (2-метилбутадиена). Это означает, что каучук представляет собой непредельный полимер — полиизопрен. При более детальном…

Синтетические каучуки

Промышленный спрос на каучук значительно превосходит возможности его природных источников, поэтому химикам пришлось решать проблему синтеза каучука, не уступающего по свойствам натуральному продукту. Первый промышленный синтетический каучук был получен в России в 1931 г. Профессор С.В.Лебедев открыл экономичный способ производства бутадиена из этилового спирта и осуществил полимеризацию бутадиена по радикальному механизму в присутствии металлического натрия:…

Общая характеристика

Пластмассами называют материалы на основе полимеров, способные изменять свою форму при нагревании и сохранять новую форму после охлаждения. Благодаря этому свойству пластмассы легко поддаются механической обработке и используются для производства изделий с заданной формой. Пластмассы бывают двух основных типов: термопластичные и термореактивные. Термопластичные пластмассы могут многократно изменять свою форму при нагревании и последующем охлаждении. К…

Производство полиэтилена – получение и свойства вспененного и листового полиэтилена

Что такое полиэтилен

Полиэтилен (ПЭ, PE) – один из самых первых из крупнотоннажных и самый распространенный полимерный материал. Не будет преувеличением сказать, что полиэтилен известен практически всем людям и само это понятие в быту является синонимом пластмассы, как таковой. Не специалисты часто называют полиэтиленом многие материалы, которые ничего общего с ним не имеют.

ПЭ является простейшим из полиолефинов, его химическая формула (–Ch3–)n, где n – степень полимеризации. Основными разновидностями ПЭ являются полиэтилен низкого давления (ПЭНД, ПНД), он же полиэтилен высокой плотности (ПВП, PEHD, HDPE) и полиэтилен высокого давления (ПЭВД, ПВД), он же полиэтилен низкой плотности (ПНП, PELD, LDPE). Далее мы рассмотрим эти и другие виды ПЭ подробнее.

Полиэтилен – синтетический полимер, его получают при помощи полимеризации этилена (химическое название – этен) по свободно-радикальному механизму. Крупнотоннажный синтез ПЭВД и ПЭНД производится практически всеми ведущими мировыми нефтяными и газовыми концернами. В России полиэтилен производится на нефтехимических заводах «Роснефти», «Лукойла», «Газпрома», СИБУРа, на «Казаньоргсинтезе» и «Нижнекамскнефтехиме». В странах бывшего СССР полимер выпускают в Белоруссии, Узбекистане, Азербайджане. Серийные марки полиэтилена выпускают в виде гранул размером 2-5 мм, однако существуют и марки в виде порошка, например так выпускают в продажу сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ).

Рис.1. Полимер в гранулах

История ПЭ

Полиэтилену уже более 100 лет. Впервые его получил инженер из Германии Ганс фон Пехманн в 1899 году, с тех пор он считается изобретателем этого полимера. Но, как часто бывает, важное открытие сразу не нашло применения. Оно пришло только к концу 1920-х годов, а в 1930-е годы производство полиэтилена было окончательно налажено, в чем сыграли большую роль инженеры Эрик Фосет и Реджинальд Гибсон. Изначально они синтезировали низкомолекулярный парафиновый продукт, который можно назвать полиэтиленовым олигомером. В итоге большой работы, в 1936 году изыскания инженеров по разработке установки высокого давления закончились получением патента на ПЭНП (ПЭВД). В 1938 году производство товарного полиэтилена стартовало. Первоначально он предназначался для производства оболочек телефонных кабелей и несколько позже – для выпуска упаковки.

Технологию производства полиэтилена высокой плотности (ПЭНД) начали разрабатывать также в 1920-х годах. Большую роль в производстве этого материала сыграл Карл Циглер – известный в среде пластмасс изобретатель катализаторов ионно-координационной полимеризации, самым важным из которых позже было присвоено имя Циглера-Натта. Окончательно процесс получения ПЭНД был полностью описан лишь в 1954 году и тогда же на нее был выдан патент. Промышленное производство нового полиэтилена с более высокими, чем ПЭВД свойствами стартовало несколько позже.

Получение полиэтилена

Опишем вкратце технологию производства обоих главных типов полиэтиленов.

ПЭВД (LDPE)

Этот полиэтилен, как понятно из названия, синтезируют при повышенном давлении. Синтез обычно проводят в реакторе трубчатого типа или автоклаве. Синтез проходит под действием окислителей – кислорода, пероксидов или и того, и другого. Этилен смешивают с инициатором полимеризации, сжимают до величины давления в 25 МПа и нагревают до 70 градусов С. Обычно реактор состоит из двух ступеней: в первой смесь еще больше разогревают, а во второй уже непосредственно проводят полимеризацию при еще более жестких условиях – температуре до 300 градусов С и давлении до 250 МПа.

Стандартное время нахождения этиленовой смеси в реакторе 70-100 секунд. За этот промежуток 18-20 процентов этилена преобразуется в полиэтилен. Затем непрореагировавший этилен отправляется на рециркуляцию, а получившийся ПЭ охлаждают до и подвергают грануляции. Полиэтиленовые гранулы вновь охлаждаются, сушатся и отправляются на упаковку. Полиэтилен низкой плотности производят в форме неокрашенных гранул.

ПЭНД (HDPE)

ПНД (ПЭ высокой плотности) производят при низком давлении в реакторе. Для синтеза применяют три основные вида техпроцесса полимеризации: суспензионный, растворный, газофазный.

Для производства ПЭ чаще всего применяют раствор этилена в гексане, который нагревают до 160-250 градусов С. Процесс проводят при давлении 3,4-5,3 МПа в течение времени контакта смеси с катализатором 10-15 минут. Готовый ПЭНД отделяют при помощи испарения растворителя. Гранулы получившегося полиэтилена проходят пропарку паром при температуре выше Т плавления ПЭ. Это нужно для перевода в водный раствор низкомолекулярных фракций ПЭ и удаления следов катализаторов. Как и ПЭВД, готовый ПЭНД обычно бывает бесцветным и отгружается в мешках по 25 кг, реже в биг-бэгах, цистернах или другой таре.

Виды полиэтилена

Помимо детально описанных в этой статье ПЭНД и ПЭВД промышленностью производятся и используются другие многочисленные типы полиэтиленов, основными группами из которых являются:

ЛПНП, LLDPE – линейный полиэтилен низкой плотности. Этот тип завоевывает всё большую популярность. По свойствам этот полиэтилен подобен ПЭВД, однако превосходит его по многим параметрам, в том числе по прочности и стойкости изделий к короблению.

mLLDPE, MPE – металлоценовый ЛПЭНП.

MDPE – ПЭ средней плотности.

ВМПЭ, HMWPE, VHMWPE – высокомолекулярный.

СВМПЭ, UHMWPE – сверхвысокомолекулярный.

EPE – вспенивающийся.

PEC – хлорированный.

Также существует большое количество сополимеров этилена с различными другими мономерами. Наиболее известными из них являются сополимеры с пропиленом, которые производят под общими названиями рандом- или статсополимер и блоксополимер. Помимо них производят сополимеры этилена с акриловой кислотой, бутил- и этилакрилатом, метилакрилатом и метилметилакрилатом, винилацетатом и т.д. Существуют и эластомеры на основе этилена, их обозначают аббревиатурами POP и POE.

Свойства полиэтилена

Говоря о характеристиках ПЭ нужно понимать, что свойства различных типов этого полимера сильно отличаются. Рассмотрим, как и в случае с синтезом, показатели двух наиболее распространенных типов.

ПЭ высокого давления (LDPE)

Молекулярная масса ПЭВД колеблется от 30 000 до 400 000 атомных единиц.

ПТР в зависимости от марки варьируется от 0,2 до 20 г/10 минут.

Степень кристалличности ПВД примерно составляет 60 процентов.

Температура стеклования равна минус 4 градуса С.

Температура плавления марок материала от 105 до 115 градусов С.

Плотность около 930 кг/куб.м.

Технологическая усадка при переработке от 1,5 до 2 процентов.

Основное свойство структуры полиэтилена высокого давления – разветвленное строение. Отсюда проистекает его низкая плотность, обусловленная рыхлой аморфно-кристаллической структурой материала на молекулярном уровне.

ПЭ низкого давления (HDPE)

Молекулярная масса ПЭНД колеблется от 50 000 до 1 000 000 атомных единиц.

ПТР в зависимости от марки варьируется от 0,1 до 20 г/10 минут..

Степень кристалличности ПНД составляет от 70 до 90 процентов.

Температура стеклования равна 120 градусов С.

Температура плавления марок материала от 130 до 140 градусов С.

Плотность около 950 кг/куб.м3.

Технологическая усадка при переработке от 1,5 до 2,0 процентов.

Общие свойства полиэтиленов

Химические свойства. ПЭ имеет низкую газопроницаемость. Его химстойкость зависит от молекулярной массы и от плотности полимера. ПЭ инертен к разбавленным и концентрированным основаниям, растворам всех солей, некоторым сильнейшим кислотам, органическим растворителям, маслам и смазкам. Полиэтилен не стоек к 50-процентной азотной кислоте и галогенам, например чистому хлору и брому. Причем бром и йод имею свойство диффузии сквозь полиэтилен.

Физические характеристики. Полиэтилен является эластичным достаточно жестким материалом (ПЭВД – существенно мягче, ПЭНД – жестче). Морозостойкость изделий из полиэтилена – до минус 70 градусов С. Высокая ударная вязкость, прочность, хорошие диэлектрические характеристики. Водо- и паропоглощение у полимера невысокое. С точки зрения физиологии и экологии ПЭ является нейтральным инертным веществом, без запаха и вкуса.

Эксплуатационные свойства полиэтилена. Деструкция ПЭ в атмосфере начинается с температуры 80 градусов С. Полиэтилен без специальных добавок не стоек к солнечной радиации и больше всего к ультрафиолету, легко подвергается фотодеструкции. Для уменьшения этого эффекта в композиции ПЭ добавляют стабилизаторы, например сажу для светостабилизации. Полиэтилен не выделяет вредные для здоровья и природы химикаты в окружающую среду, при этом он самостоятельно разлагается очень медленно – процесс занимает десятилетия. ПЭ довольно пожароопасен и поддерживает горение, этот факт нужно учитывать при его использовании.

Применение полиэтилена

Полиэтилен является самым популярным полимером в мире. Он неприхотлив в переработке и отлично поддается повторному использованию. Получить изделия из полиэтилена можно практически всеми разработанными на сегодняшний день методами переработки пластмасс. Он не требователен к качеству и конструкции оборудования и оснастке, ПЭ не нуждается в специальной подготовке перед переработкой, например сушке. Индустрией концентратов и добавок к полимерам производится огромное количество суперконцентратов пигментов для ПЭ и на основе полиэтилена. Во многих случаях они применимы для окраски в массе изделий не только из других полиолефинов, но и прочих полимеров.

Рис.2. ПНД трубы

В случае переработки полиэтилена методом экструзии получают пленку, применяющуюся на каждом шагу как в чистом виде, так и в виде пакетов в упаковке, фасовке, сельском хозяйстве; ПЭ трубы для водоснабжения и газа; оболочки кабелей; листы; вспененные профили и т.д..

Литьем полиэтилена под давлением производят многочисленные упаковочные изделия, например крышки и пробки, баночки. Также литьем производят медицинские изделия, хозяйственные товары бытового назначения, канцтовары, игрушки.

Полиэтилен можно переработать экструзионно-выдувным и инжекционно-выдувным формованием, ротоформованием, каландрованием, а также пневмо- или вакуумформованием из листов.

Более редкие, специализированные типы полиэтилена, например сшитый, хлорсульфированный, сверхвысокомолекулярный используют во многих отраслях, но больше всего в строительстве. Например сверхвысокомолекулярный ПЭ входит в состав композиций для выпуска оболочек оптиковолоконного кабеля. Армированный полиэтилен, в отличие от чистого полимера, может являться конструкционным материалом. Изделия из ПЭ хорошо поддаются сварке любыми методами: термоконтактным, газовым, с применением присадочного прутка, трением и т.п.

Экология и вторичное использование полиэтилена

В последние годы полиэтилен подвергается серьезному давлению из-за своей якобы не экологичности. На самом деле этот материал – один из самых безопасных. Проблема ПЭ в том, что это основной полимер, применяемый для производства пленок, в том числе тонких, и пакетов из них. Не имея адекватной политики по раздельному сбору мусора, многие низкоразвитые страны занимаются захоронением огромного количества ПЭ отходов, что приводит к попаданию полиэтилена в окружающую среду и водные ресурсы и загрязнению их.

Рис.3. Пакеты для мусора – типичное применение вторичного ПЭ

При этом в случае правильного сбора и сортировки мусора, полиэтиленовые отходы становятся ценным ресурсом и отличным вторичным сырьем. Уже достаточно большое количество предприятий в странах бывшего СССР закупают отходы полимера для переработки во вторсырье, получением гранул и последующим использованием в своем производстве или продажей вторичного ПЭ на рынке. Таким образом загрязнение планеты полиэтиленом должно в скором времени сойти на нет.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Термопластичные полимеры (пластмасса, силикон): свойства, применение

Наука различает два вида полимеров – натуральные и синтетические. Синтетические полимеры получаются путем очистки, модификации, температурной обработки и разбавления натурального полимера. По отношению к нагреву полимеры могут быть термопластичными и термореактивными. Термопластичные полимеры становятся мягкими при нагревании, и вновь затвердевают при снижении температуры.

Термопластичные полимеры

Полимер – длинная цепочка макромолекул, которые выстроены в одинаковые множественно повторяющиеся звенья. Эти звенья называют мономерами, они соединены в цепочку ковалентными химическими связями.

Полимеры отличаются большим количеством звеньев – от сотен до десятков тысяч. По своей молекулярной структуре полимеры делятся на:

линейные;
сетчатые;
разветвленные;
пространственные.

Линейные полимеры могут быть также и термопластичными. Это обусловлено их физическими свойствами по изменению структуры, пластичности при воздействии на них повышенных температур. Линейный полимер считаются более мягким и менее прочным чем разветвленный вид.

Термопластичные полимеры способны при нагревании становиться мягкими, а при охлаждении возвращаться в исходное состояние. Химические связи между молекулами не разрушаются, поэтому при многочисленном нагреве продукт не теряет своих свойств.

Свойства и применение

Термопластичными называют полимеры, которые при нагревании переходят из твердого состояния в мягкое, тягучее, а при охлаждении снова принимают твердую форму. Данные элементы получают реакцией полимеризации. Эта реакция проходит под большим давлением и без применения примесей. Реакция полимеризации стала возможна только благодаря современной химии и специализированной аппаратуре. Получить данный процесс в естественных условиях невозможно.

Свойства термопластичных полимеров вызваны способом соединения мономеров – соединение осуществляется в одном месте, в одном направлении. Другими словами, молекулы соединены между собой в линию при линейном виде, и в виде нескольких линий, сплетенных в паутину, при разветвленной структуре.

При нагревании эти связи слабеют, и полимер размягчается. Такая простота обработки обуславливает широкое применение материалу при производстве формовочных деталей и других сложных изделий.

Термопластичные полимеры хорошо плавятся, а также растворяются в реагентах и растворителях. При испарении растворителя материал твердеет и приобретает прежние свойства. Это качество применяется при производстве различных клеев, лаков, красок, герметиков, замазок и других строительных растворов, имеющих в своем составе полимеры.

Из термопластичных полимеров выделяют:

полиолефины;
полиамиды;
поливинилхлориды;
фторопласты;
полиуретаны;
поликарбонаты;
полиметилметакрилаты;
полистирол.

: Полиамид

: Полиоэфин

На основании полимеров, исходных веществ и способов обработки выделяют следующие окончательные продуты:

пластмассы;
волокниты;
пленки;
покрытия;
слоистые пластики;
клеи.

Самое широкое применение термопластичные полимеры получили в строительстве при изготовлении материалов для изоляции, органических стекол, пленок и покрытий различной плотности и толщины, тонких волокон, а также в качестве связующих основ для клеев, штукатурок и теплоизоляционных материалов.

Из полимеров изготавливают бутылки и различные по форме сосуды, тару, трубы, детали машин оргтехники, компьютеров и электронного оборудования. А также используют при производстве напольного покрытия — линолеума, плитки, плинтусов, отделочных декоративных пленок, настенных панелей и пластика.

Полиэтилен

Полиэтилен представляет собой прозрачный материал и считается самым распространенным полимером. Этот материал отличает высокая влагостойкость и газонепроницаемость. Он не пропускает воду, устойчив к кислотам, щелочам, солям и другим агрессивным элементам, хороший диэлектрик. Эластичность полиэтилена сохраняется даже при отрицательной температуре окружающей среды до отметки -70С градусов. Считается очень прочным и стойким материалом. Полиэтилен легко режется ножом, а при взаимодействии с огнем горит и одновременно плавится. К недостаткам также можно отнести слабую адгезию с минеральными соединениями и клеями, подверженность старению при попадании солнечного света и агрессивным факторам окружающей среды. При данных отрицательных фактах полиэтилен не теряет своих основных эксплуатационных свойств.

Полиэтилен

При изготовлении полиэтилена применяются термопластичные полимеры одного вида, а в результате различных обработок, получают совершенно различные по характеристикам типы полиэтилена. В зависимости от видов полимеризации различают три вида полиэтилена:

Полиэтилен низкой плотности, получаемый при использовании высокого давления. Структура данного полимера имеет разветвленный вид, что обуславливает ее невысокую плотность и прочность, представляет собой мягкий и эластичный материал. Полиэтилен низкой плотности используется для изготовления пакетов для хранения пищевых продуктов, отходов и одежды, других упаковочных материалов. Из него изготавливают небьющеюся химическую посуду для лабораторий.
Полиэтилен, производимый при среднем давлении и плотности. Получается при давлении в 5-40 атмосфер и температуре 130-140С. Также используется для изготовления упаковочных материалов большей плотности, не дорогой посуды, различный контейнеров и форм для пищевых и не пищевых продуктов.
Материал, получаемый при низком давлении, и имеющий высокую плотность. Обладает улучшенной механической прочностью по сравнению с двумя другими видами полиэтилена. Изготавливается под давлением 5 атмосфер и при температуре +70С градусов. Из данного вида полиэтилена изготавливают пакеты, игрушки для детей, посуду, а также формы для воды и сыпучих продуктов, миски, тазики и прочую хозяйскую утварь. Также изготавливают водопроводные трубы, медицинские шприцы, детали механизмов, шланги, фитинги поливочных систем. С применением литья изготавливают вентили, краны, задвижки, зубчатые колеса, шестерни.
Структура полиэтилена

Полистирол

Полистирол – пример самого распространенного термопластичного полимера. На вид он бесцветный, прозрачный и твердый. Полистирол является более прочным и жестким материалом, имеет большую рабочую температуру использования и меньшую склонность к старению по сравнению с полиэтиленом. Считается хорошим электрическим изолятором и обладает высокой водоотталкивающей способностью. Очень стоек к щелочным и кислотным средам, не подвержен плесени и грибкам.

Полистирол хорошо растворяется в углеводородах, сложных эфирах. Он очень хрупкий и хорошо горит.

Для увеличения прочности полистирол соединяют с другими полимерами или каучуком. Готовые изделия и заготовки из полистирола легко поддаются обработке. Детали изготавливаются при помощи литья жидкого компонента либо способом выдавливания под давлением.

Из полистирола изготавливают лабораторную химическую посуду, трубки, нити, пленки и ленты. Широко используется материал в электротехнике при производстве изоляторов и, в первую очередь, защитной оболочки на электрические провода. Для промышленной дальнейшей обработки материал первоначально выпускается в листах и в виде крошки, которые в дальнейшем могут служить сырьем для конечных деталей и механизмов.

Полистирол популярен в процессе сополимеризации, когда смешивают два и более полимера. Получаются материалы, которым придаются дополнительные полезные свойства своих компонентов. Как правило, это прочность, огнестойкость, стойкость к растрескиванию. Жидкий полистирол с растворителем применяется при производстве клеев и клеевых основ. Широко используется в строительстве при производстве пенополистирола. Из данного материала выпускаются теплоизоляционные блоки.

Пенополистирол производят из эмульсионного полистирола методом прессовки.

Пенополистирол используется для теплоизоляции холодильных установок, продуктовых витрин и другого торгового оборудования. Данный материал внешне напоминает застывшую пену. Хорошо выдерживает повышенную влажность, не подвержен гниению, стоек к образованию бактерий и грибков. Может использоваться при температуре до + 70С градусов. Главный недостаток пенополистирола – повышенная горючесть.

Применяется как термо- и звукоизоляционный материал при производстве бытовок, а также различной бытовой и промышленной техники, в пищевой промышленности – для изоляции камер хранилищ, трюмов плавучих средств и помещений для хранения продуктов питания при отрицательных температурах до -35С градусов. Используется также в производстве упаковочного материала.

Полипропилен

Еще один распространенный термопластичный полимер – полипропилен. В качестве исходного вещества для производства полимера используют – пропилен.

Имеет твердую, прочную структуру, устойчив к механическим воздействиям и к коррозийным процессам. Непрозрачный, как правило, белого цвета, не растворим в органических растворителях. Температура плавления +175С, а при 140 градусов продукт становится мягким на ощупь.

Полипропилен

Полипропилен хорошо выдерживает механические нагрузки, не теряя при этом своих свойств. Необходимо отметить чувствительность материала к воздействию света — под действием солнечных лучей и воздуха полипропилен разлагается, теряет блеск, что приводит к ухудшению его механических и физических свойств.

Существует много сортов полипропилена, которые получаются при добавлении специальных присадок, добавок и каучуков. Он легко поддается механической обработке, удобен в уходе, этим обусловлено широкое использование пропилена в любой отрасли промышленного производства. Один из главных недостатков –слабая устойчивость к низким температурам. При температуре ниже -5С элемент становится хрупким. Таким образом, пригоден для использования внутри отапливаемых и закрытых помещений.

Формулы термопластичных полимеров

Применяется для производства пленок, упаковок, контейнеров для сыпучих продуктов и круп, одноразовой посуды. Из этого материала изготавливают трубы и фитинги, игрушки и канцелярию. При изготовлении изделий из полипропилена используются все известные способы обработки полимеров.

Другие распространенные термопластичные полимеры

Также можно выделить еще целый ряд полимеров, которые хорошо зарекомендовали себя в строительстве, робототехнике и производстве бытовых приборов, деталей и компонентов для них.

Поливинилхлорид широко применяется при производстве пластмасс, используемых в конечных изделиях в строительстве: линолеум и декоративная плитка, водопроводные трубы, плинтуса, запасные части, шестеренки, и других подвижные детали бытовых приборов и техники.

Поликарбонат – новый вид полимера, который нашел широкое применение при производстве электрических розеток и вилок напряжением 220 и 380 Вольт, а также корпусов бытовой техники.

Поливинилацетат – очень часто применяется в строительстве в виде связующих компонентов для лаков, красок, как пластификатор для цементных растворов.

Фторопласт – считается фторсодержащим полимером. Материал широко применяются в электро- и радиотехнике, при производстве водопроводных труб, вентилей и кранов, бытовых и промышленных насосов, медицинских инструментов и техники, в криогенных емкостях для нанесения на поверхность.

: Лист сотового поликарбоната

: Фторопласт

Из всего сказанного можно сделать вывод, что повседневно нас окружают изделия, техника, посуда и приборы, которые изготовлены или содержат в своей основе термопластичные полимеры. Такую популярность им придают эксплуатационные свойства, такие как твердость, стойкость к кислотам и щелочам, долговечность, универсальность и легкость в обработке, малый вес и большой диапазон рабочих температур.

Нейтральный цвет всех полимеров позволяет с легкостью окрашивать заготовки и конечный продукт в любую желаемую палитру. Это дает возможность подбирать готовые изделия из пластмасс под цвет комнаты и интерьера любой формы и сложности исполнения.

Синтетические полимеры. Представители синтетических пластмасс. Пластмассы и их характеристика.

Пластические конструкционные материалы на основе органических полимеров называют пластмассами. По масштабам производства среди полимеров пластмассы занимают первое место. Основой состава является высокомолекулярное соединение — полимер.

Пластмассы – это материалы, полученные на основе полимеров, способные приобретать заданную форму при изготовлении изделия и сохранять ее в процессе эксплуатации.

Пластмасса – это материал, в котором связующим компонентом служит полимер, а остальные составные части – наполнители, пластификаторы, красители, противоокислители и др. вещества.

Особая роль отводится наполнителям, которые добавляют к полимерам. Они повышают прочность и жёсткость полимера, снижают его себестоимость. В качестве наполнителей могут быть стеклянные волокна, опилки, цементная пыль, бумага, асбест и др. Поэтому такие пластмассы, как, например, полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол,фенолформальдегидные, широко применяются в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, в медицине, культуре, в быту.

Поливинилхлорид (ПВХ)— бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида. Отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. Не горит на воздухе и обладает малой морозостойкостью (−15 °C). Нагревостойкость: +66 °C.

Применяется для электроизоляции проводов и кабелей, производства листов, труб (преимущественно хлорированный поливинилхлорид), пленок, пленок для натяжных потолков, искусственных кож, поливинилхлоридного волокна, пенополивинилхлорида, линолеума, грязезащитных ковриков, обувных пластикатов, мебельной кромки и т. д. Также применяется для производства виниловых грампластинок, профилей для изготовления окон и дверей. Поливинилхлорид также часто используется в одежде и аксессуарах для создания подобного коже материала, отличающегося гладкостью и блеском. Такая одежда широко распространена в альтернативных направлениях моды, среди участников готической субкультуры и сторонников сексуального фетиша. Поливинилхлорид используют как уплотнитель в бытовых холодильниках, вместо относительно сложных механических затворов. Это дало возможность применить магнитные затворы в виде намагниченных эластичных вставок, помещаемых в баллоне уплотнителя. Моющиеся обои покрываются плёнкой из ПВХ с лицевой стороны, для того, чтобы сделать их непромокаемыми. Также находит широкое применение в пиротехнике как источник хлора, необходимого для создания цветных огней. Широко применяется в рекламе: для оформления витрин магазинов и торговых точек, создания рекламных баннеров и плакатов. Служит сырьём для производства различного рода продукции от грампластинок и плакатов до наклеек. Слоем ПВХ покрыта металлическая сетка восьмиугольника, где проводят соревнования по MMA. Из ПВХ также делают презервативы для людей с аллергией на латекс. Поливинилхлорид используется в производстве трикотажных рабочих перчаток для нанесения различных рисунков на трикотажную основу. ПВХ-рисунок на перчатке позволяет обеспечить хороший захват при выполнении различных работ, предотвращает процесс скольжения, увеличивает износостойкость продукции. Поливинилхлорид используется для производства хлорированного поливинилхлорида, обладающего самыми высокими характеристиками огнестойкости и самой высокой температурой воспламенения (482 °С) среди термопластов.

Синтетические волокна: лавсан, нитрон и капрон.

При изготовлении ворсовых тканей используют разнообразные виды сырья, для ворсового покрова применяют пряжу из капрона, лавсана, нитрона, а также вискозное волокно. Ворсовой покров из синтетических волокон устойчив к смятию и истиранию, позволяет создать устойчивую отделку, имитирующую натуральные меха.

Ткани из синтетических волокон полиамидных– капрон, найлон, амид, полиэфирных– лавсан,полиакрилонитрильных – нитрон.
Смесь лавсановых и хлопковых волокон или из лавсановых и шерстяных применяют для изготовления тканей, в основном это плащёвые ткани. а с добавлением шерстянных – костюмные. Такие ткани меньше мнутся и почти не садятся после стирки- одежда из них дольше носится и сохраняет форму. Из лавсана делают искусственный мех. ковры и др. изделия. Из лавсана делают брезент, гардинные и обивочные ткани, тесьму и ленты, транспортные ленты, рыболовные сети, пожарные рукава, канаты, верёвки, а также кордную нить, используемую для повышения прочности автомобильных шин, для шин самолётов и тяжеловесных автомобилей.

Волокно из полиакрилонитрила обладает массой достоинств: оно очень устойчиво к свету и сырости и не растягивается. Именно поэтому его широко применяют для изготовления тканей для технических целей: тентов, парусов. флагов и т. д. Одежда из чистого полиакрилонитрила или из его смеси быстро высыхает, не теряя формы, так что из этого материала делают тонкие ткани для купальных костюмов. Нитрон также смешивают с хлопком и шерстью и делают ткани плательные и костюмные.

Нитроновое волокно обладает высокими теплозащитными свойствами, самое теплое из всех химических волокон, с очень малой сминаемостью и усадкой, совсем не выгорает, хорошо красится, сравнительно большой прочности, устойчивость к истиранию: в 5-10 раз меньше, чем капроновое и лавсановое; изделия сохраняют 80% своей исходной прочности в течение полутора лет эксплуатации. Волокно хрупкое, электризуется. Изделия из нитрона прекрасно стираются в теплой воде с мылом, любые пятна быстро исчезают. Изделия можно чистить бензином, ацетоном. Волокно малой гигроскопичности, поэтому гигиенические свойства плохие, но теплозащитность очень большая.

Применение. По светостойкости нитроновые волокна превосходят все текстильные волокна, поэтому из него изготавливают гардинно-тюлевые, тентовые и другие изделия. По внешнему виду и некоторым свойствам напоминает шерсть, выпускают в виде волокон и применяют аналогично шерсти: для выработки платьево-костюмных тканей, ковров искусственного меха, различных трикотажных изделий, головных уборов, шарфов, одеял, перчаток. Из нитей – гардинно-тюлевые изделия, рыболовные снасти. Сочетание шерсти и нитрона дают прекрасные смесевые волокна для красивых, тонких, теплых трикотажных костюмов.

Капрон — синтетическое полиамидное волокно, получаемое из капролактама. Из капрона изготовляют канаты, рыболовные сети и др., а также штапельные ткани, чулки и другие бытовые товары. Большим недостатком капронового волокна является электризуемость, накопление электрических зарядов, резкий блеск, большая гладкость поверхности, что служит причиной плохой сцепляемости с нитями, из-за этого происходит спуск петель на чулках и трикотажных изделиях. При носке изделий из смесевых тканей капроновые волокна вылезают на поверхность, образуя катышки, нарушая структуру и внешний вид изделий.

Контроль знаний:

Тест: ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КАК ОСНОВА СОВРЕМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ. ПЛАСТМАССЫ.КАУЧУКИ. РЕЗИНА.

Вариант І

Уровень 1

1.К каким материалам относят целлулоид ?

А) природным; Б) синтетическим; В) искусственным; Г) строительным.

2. Какие термины характеризуют природный каучук?

А) эластомер; Б) резина; В) термопласт; Г) пластмасса.

3.Классифицируйте химическую реакцию синтеза полиэтилена из этилена:

А) гидрирование; Б) дегидрирование; В) полимеризация; Г) поликонденсация.

4. Каково назначение хлоропренового каучука?

А) секретное; Б) эксклюзивное; В) специальное; Г) общее.

5.Продуктом полимеризации винилстирена является:

А) полипропилен; Б) поливинилхлорид; В) полистирол Г) полиэтилен.

6. К синтетическим каучукам относятся:

А) полибутадиеновый; Б) полиизопреновый; В) полихлоропреновый; Г) полибутандиенстирольный.

Уровень 2

1. Сравните искусственные и синтетические полимеры.

2. Сравните каучуки общего и специального назначения.

3. Термопластичность – ……

Уровень 3

1.Объясните, почему нельзя чистить подошву утюга с тефлоновым покрытием абразивным материалом.

2.Объясните, почему нельзя использовать для хранения пищевых продуктов тару из поливинилхлорида.

3. Напишите структурные формулы следующих веществ:

А)полиамида ; Б) полиэтилена ; В) полистирола

Вариант І І

Уровень 1(каждый правильный ответ

1.Какие компоненты придают пластмассам эластичность?

А) наполнители; Б) антипирены; В) красители; Г) пластификаторы.

2. Какой материал является продуктом вулканизации природного каучука?

А) полибутадиенстирольный каучук; Б) резина; В) полихлоропреновый каучук;Г) пластмасса.

3.Способность полимеров и пластмасс многократно размягчаться и отвердевать вследствие нагревания и следующего охлаждения – это:

А) терморегуляция; Б) термореактивность; В) термодеструкция; Г) термопластичость4.Каково вещество является вулканизирующим агентом?

А) вода; Б) сера; В) углерод; Г) кислород.

5.К каучукам общего назначения относятся:А) полибутадиеновый; Б) полиизопреновый; В) полихлоропреновый;Г) полибутандиенстирольный

6.Каучуки делятся на:

А) искусственные; Б) натуральные; В) химические Г) синтетические.

Уровень 2

1.Сравните свойства натурального каучука и резины.

2.Сравните два основных способа синтеза полимеров.

3.Материал – ……

Уровень 3

1.Объясните, почему нельзя пользоваться посудой, если тефлоновое покрытие на ней повреждено.

2.Объясните, почему нельзя употреблять и хранить горячие напитки и блюда в посуде, изготовленной из полистирола.

3.Напишите структурные формулы следующих веществ:

А) полипропилена; Б) поливинилхлорида; В) тефлона.

Литература:

1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010,

2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

3. http://ru.wikipedia.org– энциклопедия

4. .Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.

Полиэтилен – самый дешевый полимер

09.08.2014

Полиэтилен – один из самых дешевых синтетических полимеров, который представляет собой белое твердое вещество, иногда с сероватым оттенком. Данный продукт выпускают почти все крупные компании отечественного нефтехимпрома. В качестве основного сырья используют этилен. Синтез полиэтилена происходит при разных уровнях давления: низком, среднем и высоком. Наиболее популярен полиэтилен низкого давления (ПНД) и высокого давления (ПВД).

Производство полиэтилена высокого давления включает следующие этапы. В промышленном производстве для получения полиэтилена высокого давления используется технология полимеризации этилена посредством автоклавы. Также может быть задействован трубчатый реактор.

Производство ПВД в реакторе предполагает радикальный механизм под воздействием кислорода или смеси бензоила, лаурила. Этилен смешивается с инициатором, нагревается до 700 градусов, сжимается посредством компрессора и поступает сначала в одну часть реактора, где его температура поднимается до 1800 градусов, затем во вторую часть, где происходит полимеризация. Температура при этом составляет 190–300 градусов, а давление 130–250 Мпа. Время нахождения этилена в трубчатом реакторе составляет 70–100 с. Далее из образованного полиэтилена необходимо удалить непрореагировавший этилен. Очищенный продукт охлаждается и гранулируется. Полученные гранулы еще нужно подсушить, а потом можно упаковывать. Товарный продукт изготавливается в окрашенном и неокрашенном виде.

Производство полиэтилена низкого давления включает следующие этапы. Самым распространенным способом производства ПНД является полимеризация в гексане (растворе). Главным условием успешной полимеризации является постоянная температура на уровне 50–60 градусов. Температура поддерживается за счет этилена. К минусам данной технологии относятся остатки катализатора, которые загрязняют ПНД. Это ухудшает химические показатели полиэтилена и придают ему коричневый цвет. Для удаления катализатора используют химический способ. Отмывают полимер в центрифуге. Для этого применяется метиловый спирт. В некоторых случаях вместо центрифуги используют гидроциклон.

После того, как ПНД промыт и отжат, в него добавляют специальные вещества, которые должны повысить качество полимера. Для осветления используют стабилизатор и этиленгликоль, а для придания блеска – воск. После этого продукт сушится и гранулируется. Чаще всего реализуется в виде цветных и бесцветных гранул, реже – порошком.

Органическая химия. Полимеры. Полиэтилен. Полипропилен
Уроки по химии. Органическая химия. Подготовка к ЕГЭ. Органическая химия. Полимеры. Классификация полимеров по происхождению и способу получения. Полимеры.

Материалы тароупаковочные материалы на основе синтетических полимеров

К ним также относятся сополимеры этилена с другими мономерами (винилацетатом, ПП), полибутен, поли-4-метилпентен, а также другие виды. К главным областями по переработке полиолефинов считаются ПЭНП, ЛПЭНП и ПЭВП.

По своим объемам и по области применения ведущее место занимает полиэтилен низкой плотности. Обычно свойства ПЭНП зависят от степени разветвленности. Она зависит от количества ответвлений, расположенных на ста атомах углерода.

Такая разветвленность у цепи не позволяет плотно упаковаться молекулам ПЭНП и приводит к снижению уровня кристалличности (он составляет около 55-70%). Другой очень важный показатель, оказывающий непосредственное влияние на разветвленность цепи – это температура размягчения. Она ниже, чем температура кипения воды, в связи с этим полиэтилен низкой плотности не используется, если необходим контакт с паром или с кипящей водой при стерилизации продукта.

Полиэтилен низкой плотности, или ПЭНП, представляет собой пластичный материал, слегка матового цвета, имеющий воскообразную структуру. Плотность этого материала равна от 0,916 до 0,935 г/см3. Пленки, которые изготавливают из ПЭНП, могут легко скрепляться путем тепловой сварки. Они способны образовывать крепкие, очень прочные швы. Склейка пленок такого вида нетрудная, однако, использовать лучше для этого расплавы клея, особенно те, изготовление которых основывается на смеси вещества полиизобутилена и вещества полиэтилена. Нанести печать можно на пленку из ПЭНП с помощью самых разных вариантов, но только если её поверхность предварительно будет отделана физическими или химическими способами. Это необходимо в связи с ее инертной неполярной природой. Пленки, которые изготовлены из ПЭНП, содержат следующие параметры: стойкость раздиру и удару, а также прочность на сжатие и растяжение. Прочность можно сохранить при довольно низкой температуре (от -60 до – 70°С). Пленки из ПЭНП не способны пропускать пар и воду, однако они легко пропускают различные газы, в связи с чем не пригодны для упаковки продуктов, чувствительных к окислению. Пленки из ПЭНП имеют довольно высокую химическую стойкость, а также низкую стойкость к маслам и жирам. Если наполнить ПЭНП крахмалом, то можно получить биоразрушаемый материал.

Получают полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) используя катализатор Циглера-Натта, который представляет собой комбинацию триэтилалюминия и производных титана.

Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) имеет линейное строение. У полиэтилена высокой плотности образуются боковые цепи, но их мало и они короткие. Пленки, которые изготавливаются на основе полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), имеют большую жесткость. Они не такие воскообразные на ощупь. Их плотность велика и составляет 0,96 г/см3. сли сравнить с пленками на основе ПЭНП, однако прочность при сжатии и растяжении выше, а сопротивление удару и раздиру ниже, чем у ПЭНП.

Уровень проницаемости у ПЭВП за счет более плотной упаковки молекул ниже уровня ПЭНП в 5-6 раз. Водопроницаемость у ПЭВП находится на высоком уровне, её можно сравнить разве что с пленками, которые основаны на сополимерах винилиденхлорида и винилхлорида. ПЭВП по своей химической стойкости намного превосходит ПЭНП. Это особенно касается жиростойкости и маслостойкости.

Одной из самых важных сфер применения ПЭЗП считается производство пустотелых дутых экструдированных сосудов (канистры, бутыли, бочки и другие изделия для перевозки и хранения щелочей и кислот).

По своей структуре линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП) почти такой же, как и ПЭВП. У линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) линейная структура. У него при этом имеется большое количество боковых ответвлений и они более длинные.

Свойства линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) – промежуточные между свойствами ПЭВП и ПЭНП. У линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) более однородно распределены полимерные фракции по молекулярной массе (полидисперсность), сравнивая его с ПЭНП. Одним из главных преимуществ линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП), если сравнивать с ПЭНП, считается высокая химическая стойкость, отличные эксплуатационные свойства (при низкой и высокой температуре), большая стойкость к растрескиванию и повышенная стойкость на раздир и проколу. Линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП) применяют для производства различных непроницаемых усадочных пленок и растягивающихся пленок, имеющих низкую проницаемость.

Полипропилен (ПП) близок к ПЭВП по имеющимся свойствам. Полипропилен (ПП) здесь очень выгодно отличается за счет того, что имеет меньшую плотность, большую механическую прочность, хорошую теплостойкость и жиростойкость. При всем этом полипропилен по морозостойкости уступает полиэтилену.

Полипропилен применяют с другими полиолефинами за счет его высокой температуры плавления, которая составляет примерно 170°С. Материалам, основанных на полипропилене, свойственен высокой уровень теплостойкости. Продукты, которые упаковываются в полипропилен, способные кратковременно выдержать нагрев до 130°С, что позволяет этот материал применять как упаковочный стерилизуемый материал.

Полипропиленовые пленки бывают двух видов: ориентированные (могут быть в одном или в двух направлениях) и неориентированные. У ориентированных пленок высокая механическая прочность. Это особенно касается к стойкости на прокол. Ориентированные пленки практически не термосвариваемые в связи с тем, что способны в месте сварного шва усаживать материал. Ориентированная полипропиленовая пленка применяется для того, чтобы защищать наружный слой в многослойных материалах. Пленка из полипропилена неориентированная используется как внутренний термосвариваемый слой. Раздутые неориентированные полипропиленовые пленки часто применяют и для упаковки самых разных текстильных товаров (трикотаж, белье, рубашки и т.д.). У таких пленок высокий уровень прозрачности по сравнению с ПЭНП, а также они отлично свариваются на упаковочных машинах любых видов. Неориентированные полипропиленовые пленки часто идут для упаковки медицинских товаров многоразового использования. Это связано с тем, что за счет высокой температуры размягчения полипропилена, можно использовать автоклавную стерилизацию.
Крупнотоннажные сегменты рынка потребления полипропилена основаны на уникальных свойствах ориентированных полипропиленовых пленок.

Свойствами, которыми обладает полипропилен, является хорошая, высокая прозрачность, превосходные барьерные характеристики, отличная ударная прочность, это особенно касается низкой температуры, если сравнивать с полиэтиленом. При этом ориентированный полипропилен покрывают другим полимером с более низкой температурой плавления. Это позволяет улучшить качество сварного шва. Для этого обычно используется сополимер винилиденхлорида с винилхлоридом. Он идет для покрытия целлофановых пленок. Покрытые и соэкструдированные полипропиленовые пленки используются для создания упаковки для различных товаров (печенье, сухой завтрак, кондитерские изделия), где особенно важны хорошие барьерные свойства по отношению к водяному пару и кислороду. Полипропилен ориентированный используют для создания усадочных оберток, поскольку в этом случае важен привлекательный внешний вид. Полипропиленовые пленки дороже, чем ПЭНП, поэтому их применяют только тогда, когда очень важна высокая прозрачность и хороший блеск, чего ПЭНП обеспечить не в состоянии.

Различия между смолами и полимерами

Создано: 31.01.2018 09:44

В статье объясняется, какие типы соединений представляют собой смолы, и какими молекулами являются полимеры.

Различия между смолами и полимерами

С точки зрения химии, смолы и полимеры отличаются друг от друга, поскольку смолы являются соединениями, в то время как полимеры являются макромолекулами. Молекулярные массы смол и полимеров также различны; смолы меньше, чем полимеры. Молекулярная масса представляет массу одной молекулы вещества относительно веса атома наиболее распространенного вида элементарного углерода. Все смолы и полимеры состоят из цепных молекул, хотя полимеры имеют более длинные цепи, чем смолы. Однако как смолы, так и полимеры могут происходить как природные или синтетические, хотя полимеры образуют определенный процесс, называемый полимеризацией.

Смолы можно формовать в твердые материалы или вкручивать в резьбу из-за их способности образовывать тонкие непрерывные пленки. Они могут быть плотными, вязкими жидкостями или твердыми, хрупкими твердыми частицами. Растворимость только нескольких смол в воде делает их полезными в областях, где важна водостойкость. Известные как естественно доступные соединения, смолы имеют разнообразный химический состав и различные применения.

Природные смолы собирают из растительных источников в виде экссудатов из живых деревьев. Примерами являются мирра и алоэ, которые используются в благовониях, лекарствах и парфюмерии. Синтетические смолы являются продуктами технологии в XX веке. Например, модификация целлюлозы, сложного углевода, которая использовалась при производстве бездымного пороха во время войны, привела к образованию пленкообразующей смолы. Эта смола чрезвычайно огнеопасна, но обладает замечательными качествами, которые включают долговечность и быстрое высыхание красок и деревянных покрытий.

Во время войны спрос на синтетический каучук был высоким, что привело к разработке синтетических смол, таких как латекс. Другие синтетические смолы были разработаны в последующие годы, в том числе винил толуол, уретанов и полистирол. Эти смолы обладают особыми свойствами, такими как пластмассы, пленки или покрытия. Некоторые смолы, которые также использовались в армии, например, акриловые смолы, также стали доступны для общего использования. Они стабильны и долговечны в качестве альтернативных лакокрасочных материалов и в качестве заменителей в автомобильных покрытиях.

Полимеры являются комбинацией тысяч меньших молекул, называемых мономерами. Например, тысячи молекул этилена, могут соединяться образуя полимер, называемый полиэтиленом. Полимеры обычно встречаются в природе, хотя синтетические полимеры также были разработаны как основа всех синтетических волокон и пластмасс и структурированы как линейные или разветвленные.

Линейные полимеры, такие как поливинилхлорид и нейлон, состоят из длинных простых цепей мономер ов. Определенные линейные полимеры являются эластичными, потому что они перегибают цепи, которые могут выпрямляться, а затем возвращаться назад в результате снятия силы. Более короткие цепи разветвленных полимеров прикреплены вдоль основных цепей.

Синтетический полимер

– обзор

Ключи к главе

В этой главе мы сосредотачиваемся на химических реакциях, которые мы обсуждали в предыдущих главах и понимаем в принципе, но которые мы рассматривали только в контексте синтеза низшего молекулярно-массовые соединения. В этой главе мы расширяем эти принципы, рассматривая реакции низкомолекулярных соединений, называемых мономерами, которые могут снова и снова взаимодействовать друг с другом с образованием полимеров.

28.1 Природные и синтетические макромолекулы

Большие молекулы, известные как макромолекул , в природе встречаются в углеводах и белках. В химической промышленности научились производить макромолекулы с похожей структурой, обладающие свойствами, разработанными для конкретных целей. Творчество химиков-полимеров привело к появлению лавины новых полимеров с замечательными свойствами, которые повсеместно встречаются в нашей среде. Мы ограничимся обсуждением наиболее часто встречающихся типов полимеров и методов их синтеза.

28.2 Физические свойства полимеров

Физические свойства полимеров являются результатом типов межмолекулярных сил притяжения между цепями полимера. Функциональные группы в полимере образуются из мономеров, из которых он сделан. Водородные связи, диполь-дипольные силы и силы Лондона играют роль во взаимодействиях полимерных цепей.

Типы связей, образующихся в процессе полимеризации, составляют первичную структуру полимера.Полимеризация дает смеси полимеров с разной молекулярной массой, а свойства полимера зависят от длины цепей. Реакции, которые образуют связи между цепями, известные как сшивание , используются для изменения свойств полимеров.

Силы Лондона, хотя и самые слабые из межмолекулярных сил, чрезвычайно важны для полимеров из-за длины цепи, которая допускает наличие множества «точек соприкосновения» между соседними цепями. Разветвление цепей изменяет плотность полимеров этилена.Полимеры, содержащие ароматические кольца, допускают меньшее количество конформаций внутри цепи, и эти кольца также более поляризуемы. В результате полимеры ароматических соединений обладают сильными межмолекулярными силами.

Водородная связь между функциональными группами, такими как амиды в полиамидах, придает значительную прочность этим синтетическим полимерам. Кумулятивный эффект большого количества водородных связей также помогает стабилизировать свернутые конформации белков.

Кристаллические области, которые являются результатом регулярного выравнивания полиэтиленовых цепей, называются кристаллитами.Эти области обладают сильными межмолекулярными силами притяжения. Кристаллиты также встречаются в полимерах, которые образуют водородные связи. В каждом случае именно совокупный эффект многочисленных индивидуальных взаимодействий стабилизирует кристаллит и, следовательно, влияет на свойства полимера.

28.3 Классификация полимеров

Существует три типа полимеров: эластомеры, пластмассы и волокна. Эластомеры восстанавливают свою первоначальную форму после деформации в ходе физического процесса.Отдельные цепи в эластомерах свернуты в спираль и могут быть удлинены путем растяжения материала. Однако после снятия напряжения молекула восстанавливает свою первоначальную спиралевидную конформацию. Резина – это эластомер. Он состоит из ненасыщенных звеньев, разделенных sp ³ -гибридизованными атомами углерода, которые придают полимеру его гибкость.

Пластмассы – это полимеры, затвердевающие при охлаждении. Пластмассы, которые размягчаются при нагревании, – это термопласты , которые можно формовать в тепле. Термореактивные пластмассы нельзя размягчить при нагревании – они «затвердевают». Полиэтилен – это термопласт. Термореактивные пластмассы обычно имеют сильно сшитые цепи.

Волокна – это термопласты, из которых можно формовать материалы, напоминающие натуральные волокна. Один из методов получения волокон – пропускание расплавленного термопласта через крошечные поры в фильере, после чего материал затвердевает. Второй метод пропускает термопласты, растворенные в летучем растворителе, через крошечные поры в фильере, в течение которых растворитель испаряется.

28.4 Методы полимеризации

Аддитивная полимеризация – это последовательное присоединение алкеновых мономеров друг к другу. Реакция присоединения может протекать через радикальные, катионные или анионные промежуточные соединения. Конденсационная полимеризация – это реакция, которая объединяет две функциональные группы, такие как спирт и карбоновую кислоту, и образует вторую небольшую молекулу, такую как вода.

Аддитивные полимеры – это полимеров для роста цепей , потому что каждый промежуточный продукт поочередно добавляет еще одно мономерное звено.Конденсационные полимеры представляют собой ступенчатые полимеры , потому что конденсация может происходить между двумя цепями с меньшей молекулярной массой. Таким образом, соединение олигомеров приводит к значительному увеличению молекулярной массы за одну стадию.

28.5 Аддитивная полимеризация

Условия реакции регулируют длину углеводородной цепи полиэтилена и степень ее разветвленности. Шаги обрыва останавливают рост полимерной цепи за счет разрушения радикалов.Двумя такими стадиями являются димеризация, которая объединяет два радикала, и диспропорционирование, при котором атом водорода переносится между радикалами, что приводит к образованию алкана и алкена.

Регулировка длины цепи осуществляется с помощью агентов передачи цепи . Эти вещества реагируют путем переноса атома водорода на радикальный конец развивающейся полимерной цепи. Для продолжения полимеризации образующийся радикал агента переноса цепи должен быть достаточно реактивным, чтобы инициировать другой процесс полимеризации путем взаимодействия с мономером.

Ингибиторы реагируют с растущими полимерными цепями для переноса атома водорода и образования стабилизированного радикала, производного от ингибитора. Этот менее реактивный радикал не позволяет продолжаться стадиям роста цепи.

Есть два процесса разветвления цепочки. Короткоцепочечное разветвление образует боковые бутильные цепи в полимерной цепи в результате внутримолекулярного переноса водорода посредством переходного состояния, содержащего пять атомов углерода и атом водорода. В этом процессе первичный радикал превращается во вторичный радикал. Длинноцепочечное разветвление происходит в результате случайного переноса атома водорода между реагирующим первичным радикальным центром и некоторым другим участком в углеводородном скелете.

28.6 Сополимеризация алкенов

Смеси мономерных алкенов могут образовывать сополимеров , которые содержат различные количества и различные последовательности каждого мономера. Степень, в которой полимер имеет случайное расположение мономеров или регулярное чередование мономеров, зависит от реакционной способности радикала, производного от одного мономера, по отношению либо к самому себе, либо к другому мономеру.

28.7 Сшитые полимеры

Связи между полимерными цепями, известные как поперечные связи, образуются двумя разными способами. Некоторые мономеры, используемые в процессах сополимеризации, имеют более одного места для протекания реакций присоединения. В таких случаях один сайт используется при формировании полимерной цепи, а другой сайт используется для связывания с другой цепью посредством аналогичной стадии полимеризации. В этом процессе образуются поперечные связи, пока образуется полимер. Второй метод предполагает добавление вещества после того, как полимерная цепь образовалась.Этот материал находит реактивные участки вдоль отдельной цепи и химически реагирует, связывая одну цепь с другой.

28,8 Стереохимия аддитивной полимеризации

Полимеризация замещенных алкенов дает полимеры со стереогенными центрами. Отношение этих стереогенных центров друг к другу влияет на физические свойства полимера. Например, в полипропилене метильные группы находятся на одной стороне цепи в изотатическом полимере . Регулярное чередование метильных групп на каждой стороне цепи представляет собой синдиотический полимер .Случайное распределение метильных групп происходит в атактических полимерах . Катализаторы Циглера-Натта используются для контроля типа образующегося полимера.

Диеновые мономеры реагируют с образованием полимеров с одной двойной связью на мономерное звено. Стереохимия двойной связи может быть E или Z . Свойства этих двух полимеров заметно различаются. Катализаторы Циглера-Натта используются для контроля типа образующегося полимера.

28.9 Конденсационные полимеры

Любые реакции, используемые для соединения двух функциональных групп вместе и образования второй молекулы меньшего размера, такой как вода, являются кандидатами для реакций конденсационной полимеризации.Требуются две функциональные группы на мономерное звено. В реакциях конденсации обычно используются два мономера, каждый из которых содержит две единицы одной из двух возможных функциональных групп, таких как дикарбоновые кислоты и диолы. Мономеры, содержащие по одной функциональной группе каждого типа, сложнее синтезировать, и тем не менее предотвратить их полимеризацию.

28.10 Сложные полиэфиры

Сложные полиэфиры получают из дикарбоновых кислот или их производных и диола. Полиэтилентерефталат или ПЭТ получают реакцией переэтерификации диметилтерефталата и этиленгликоля.Циклические ангидриды, такие как малеиновый ангидрид или фталевый ангидрид, также используются для образования конденсационных полимеров. Глицерин представляет собой полимер, сшитый реакциями третьей гидроксильной группы с производным кислоты. Глиптал представляет собой сшитый полимер глицерина и фталевого ангидрида.

28.11 Поликарбонаты

Угольная кислота – нестабильная дипротонная кислота. Его структурно родственный «дикарбонат хлорида», известный как фосген, или «сложный диэфирный диэтилкарбонат» реагирует со спиртами с образованием поликарбонатов.Реакция с фосгеном напоминает реакцию спирта с хлорангидридом. Реакция спирта с диэтилкарбонатом представляет собой процесс переэтерификации.

28.12 Полиамиды

Полиамиды могут быть получены путем прямой реакции дикарбоновой кислоты и диамина. Полученная соль нагревается, и полиамид образуется за счет потери воды. Нейлон представляет собой полиамид двухосновной кислоты с шестью атомами углерода и диамина с шестью атомами углерода. Некоторые лактамы, в том числе ε-капролактам, могут полимеризоваться за счет раскрытия цикла с последующей конденсацией образующейся аминокислоты.

28.13 Фенолформальдегидные полимеры

Фенолформальдегидные полимеры образуются в результате добавления карбаниона, изображенного как одна из резонансных форм иона феноксида. Добавление карбаниона к двойной связи углерод-кислород формальдегида дает гидроксиметильное производное, которое может дегидратироваться с образованием сопряженного кетона, который может вступать в реакции сопряженного присоединения, напоминающие альдольную реакцию. Как следствие, получается полимерный продукт, известный как бакелит.

28.14 Полиуретаны

Уретан представляет собой сложный эфир карбаминовой кислоты. Поскольку карбаминовые кислоты нестабильны, прямая этерификация невозможна. Уретаны получают реакцией спиртов с изоцианатами. Затем получают полиуретаны с использованием диизоцианатов и диолов. Диолы могут быть простыми соединениями, такими как этиленгликоль или олигомеры.

26.1 Введение в синтетические полимеры

Полимеры – это длинноцепочечные гигантские органические молекулы, состоящие из множества более мелких молекул, называемых мономерами .Полимеры состоят из множества повторяющихся мономерных звеньев в длинных цепях, иногда с разветвлением, или сшиванием между цепями. Полимер аналогичен ожерелью из множества мелких бусин (мономеров). Химическая реакция образования полимеров из мономеров называется полимеризацией , и существует много их типов. Обычное название для многих синтетических полимерных материалов – пластик, которое происходит от греческого слова «пластикос», подходящего для формования или придания формы.

В следующем проиллюстрированном примере многие мономеры, называемые стиролом, полимеризуются в длинноцепочечный полимер, называемый полистиролом.Волнистые линии указывают на то, что молекула полимера простирается дальше как с левого, так и с правого концов. Фактически, молекулы полимера часто состоят из сотен или тысяч мономерных звеньев.

Повторяющаяся структурная единица большинства простых полимеров не только отражает мономер (ы), из которых состоят полимеры, но также предоставляет краткие средства для рисования структур, представляющих эти макромолекулы. Для полиэтилена, возможно, самого простого полимера, это демонстрируется следующим уравнением.{-5} \) Y. Этот полимер называют полиэтиленом, а не полиметиленом, \ (\ ce {(- CH_2 -) _ {n}} \), потому что этилен является стабильным соединением (метилен – нет), а также служит синтетическим предшественником полимера. Две открытые связи, оставшиеся на концах длинной цепи атомов углерода (окрашенные в пурпурный цвет), обычно не указываются, потому что атомы или группы, обнаруженные там, зависят от химического процесса, используемого для полимеризации. Синтетические методы, используемые для получения этого и других полимеров, будут описаны далее в этой главе

.
Введение
Многие предметы повседневного использования из упаковки, упаковки и строительных материалов включают половину всех синтезированных полимеров.Другие области применения включают текстиль, корпуса многих электронных устройств, компакт-диски, автомобильные детали и многие другие изделия, изготовленные из полимеров. Четверть твердых бытовых отходов – это пластмассы, некоторые из которых могут быть переработаны, как показано в таблице ниже.
Некоторые продукты, такие как клеи, содержат мономеры, которые могут быть полимеризованы пользователем при их применении.
Типы полимеров
Существует много типов полимеров, включая синтетические и натуральные полимеры.
Биополимеры природные
Синтетические полимеры
Пластмассы
Эластомеры – твердые вещества с каучуковидными свойствами
Каучук (углеродная основа часто из углеводородных мономеров)
силиконы (основа из чередующихся атомов кремния и кислорода).
Волокна
Твердые материалы промежуточных характеристик
Гели или вязкие жидкости
Классификация полимеров
Гомополимеры: они состоят из цепей с идентичными связывающими связями с каждым мономерным звеном.Обычно это означает, что полимер состоит из всех идентичных молекул мономера. Они могут быть представлены как: – [A-A-A-A-A-A] – Гомополимеры обычно называют, помещая префикс poly перед названием составляющего мономера. Например, полистирол – это название полимера, состоящего из мономера стирола (винилбензола).
Сополимеры: они состоят из цепей с двумя или более связями, обычно подразумевая два или более различных типов мономерных звеньев. Они могут быть представлены как: – [A-B-A-B-A-B] –
Полимеры, классифицированные по способу полимеризации
Аддитивные полимеры: молекулы мономеров связываются друг с другом без потери каких-либо других атомов.Аддитивные полимеры из алкеновых мономеров или замещенных алкеновых мономеров представляют собой самые большие группы полимеров этого класса. Полимеризация с раскрытием цикла может происходить без потери каких-либо малых молекул.
Конденсационные полимеры: Обычно два разных мономера сочетаются с потерей небольшой молекулы, обычно воды. Большинство полиэфиров и полиамидов (нейлон) относятся к этому классу полимеров. Пенополиуретан на рисунке выше.
Полимеры, классифицированные по физическому отклику на нагрев
Термопласты
Пластмассы, которые размягчаются при нагревании и снова становятся твердыми при охлаждении.Это более популярный тип пластика, поскольку нагрев и охлаждение можно повторять, а термопласт можно преобразовывать.
Термореактивные элементы
Это пластмассы, которые при нагревании размягчаются и поддаются формованию, но затвердевают надолго. Они разлагаются при повторном нагревании. Примером является бакелит, который используется в тостерах, ручках для кастрюль и сковородок, посуде, электрических розетках и бильярдных шарах.
Авторы
Чарльз Офардт, почетный профессор, колледж Элмхерст; Виртуальный Чембук
Лэйн А.Морш – Университет Иллинойса, Спрингфилд,
Синтетические полимеры – что такое полимеры
Наша повседневная жизнь наполнена таким количеством химии; если мы остановимся и обратим внимание на каждое явление вокруг нас, мы увидим так много разных вещей. Большинство вещей, к которым мы прикасаемся, от сумочек до электронных гаджетов, содержат полимеры.
Полимеры – это в основном материалы, состоящие из длинных повторяющихся цепочек молекул. У них есть свои уникальные свойства.
Полимеры по структуре делятся на три типа:
Природные полимеры
Синтетические полимеры
Полусинтетические полимеры
В этой статье мы сосредоточимся в основном на втором типа синтетических полимеров.
Что такое синтетические полимеры?
Этот вид полимеров может быть синтезирован или искусственно создан человеком в лаборатории. Они производятся серийно в больших количествах для удовлетворения потребностей человека.Один из самых распространенных синтетических полимеров, который мы используем почти каждый день, – это пластиковые пакеты.
Синтетические полимеры включают большинство современных пластиковых материалов, с которыми можно встретиться в повседневной жизни, таких как пластмассы, используемые в автомобилях, мобильных телефонах, электроприборах, упаковочных материалах и т. Д. К ним относятся полиэтилен (PE), полипропилен (PP) , полиэтилентерефталат (ПЭТ) и т. д.
Целлюлоза, белки, ДНК, латексный каучук и т. д. представляют собой встречающиеся в природе полимеры. Полиэтилен – простейший вид синтетического полимера.
Синтетические полимеры обычно называют «пластиками». Наиболее распространены нейлон и полиэтилен. В основном они образуются за счет добавления полимеров; этот процесс называется аддитивной полимеризацией. Его также называют полимерами с цепным ростом.
Есть так много синтетических полимеров, которые мы используем в нашей повседневной жизни, из нейлона, используемого в ткани, – тефлона в кухонной посуде и поливинилхлорида ПВХ в трубах. Мы также склонны использовать пластиковые комплекты, состоящие из синтетических полимеров, таких как полиэтилен, и шин транспортных средств, которые производятся с помощью Buna Rubber.
Типы синтетических полимеров
Разработано довольно много различных синтетических полимеров.
Нейлон
Нейлон является частью семейства синтетических полимеров и обычно называется полиамидами. Он был изготовлен 28 февраля 1935 года человеком по имени Уоллес Карозерс в исследовательском центре DuPont. Амид называют основой нейлона, и это причина его гидрофильности по сравнению с другими полимерами.Нейлон является важнейшим фактором образования водородной связи между молекулами.
Полиэтилен низкой плотности
Полиэтилен низкой плотности – наиболее распространенный вид синтетического полимера. Он широко используется в товарах для дома и обозначается аббревиатурой LDPE. Этот вид термопласта обычно получают из мономера этилена.
Поливинилхлорид
Поливинилхлорид или ПВХ занимает третье место по объемам производства пластмасс после полиэтилена и полипропилена.Он в основном используется в строительных целях, потому что известен своей прочностью и прочностью. Он рассматривается как альтернатива чугуну или стали. Кроме того, ПВХ также используется в швейной промышленности и производстве электрических кабелей. Он заменяет множество материалов, особенно резину.
Полипропилен
Этот синтетический полимер также называют полипропиленом. Это тип термопластичного синтетического полимера, который в основном используется в различных областях, таких как упаковка, этикетирование, пластмассы и т. Д.Полипропилен также используется во многих предметах домашнего обихода, например, в контейнерах многоразового использования, а также при изготовлении лабораторного оборудования.
Другими примерами основных синтетических полимеров являются:
Полихлоропрен
Стирол-бутадиен
Нитрил
Неопрен
Силикон
Полиизопрен
Стирол-изопрен
Пропилен
Полимеры стирол-изопрен
Эпихлорэтилен-изопрен
Эпихлорэтилен
Полифторуглерод
Полиуретан (сегментированный)
Бутадиен-акрилонитрил
Использование синтетических полимеров
Некоторые общие применения синтетических полимеров включают пластиковые контейнеры всех форм и размеров.Они легкие и экономически менее дорогие, чем обычные традиционные контейнеры. Мы используем синтетические полимеры в повседневной жизни – от одежды, хранения вещей, от строительных материалов до детских игрушек.
Полимеры также играют важную роль в составе материалов, которые используются в почве и на ней для улучшения аэрации, которая представляет собой явление создания воздушных пространств между почвой для большей проницаемости для воды и минералов. Они также способствуют росту и здоровью растений.
Категории синтетических полимеров
Синтетические полимеры подразделяются на четыре различные группы, такие как термопласты, термореактивные пластмассы, эластомеры и синтетические волокна.
Термореактивные материалы
Термореактивные материалы – это материалы, в которых присутствует достаточное количество сшивок, так что они не растворяются и не плавятся во время нагревания. Следовательно, эти материалы трудно утилизировать, и они не используются в целях безопасности окружающей среды и благополучия окружающей среды. Они могут быть помещены в формы под воздействием тепла и затвердевают при охлаждении. Это материалы, особенно смолы или синтетические пластмассы, которые обычно постоянно затвердевают после воздействия тепла и давления.
Термопласты
Термопласты обычно плавятся при нагревании и в большинстве случаев содержат мало сшивок или не содержат их. Их легче перерабатывать по сравнению с термореактивными материалами, и они могут выдерживать нагрев и риформинг. Линейные полимеры являются примерами термопластичных материалов.
Это полимеры, которые можно обрабатывать в пресс-формах при нагревании и затвердевать при охлаждении.
Эластомеры
Эластомеры – это полимеры, обладающие эластичными свойствами натурального каучука.Они слабо сшиты и аморфны. У них температура стеклования ниже комнатной. Их также можно представить как одну очень огромную молекулу макроскопического размера. Силы между молекулами внутри полимерных цепей сравнительно слабее. Сшивки полностью подавляют необратимый поток. Цепи очень гибкие при температурах выше стеклования, и небольшая сила приводит к очень большой деформации. Следовательно, при обращении с эластомерами необходимо соблюдать соответствующие меры предосторожности.
Синтетические волокна
Синтетические волокна также являются очень распространенным типом синтетических полимеров. Существуют искусственные текстильные волокна, которые включают волокна и другие материалы, изготовленные из натуральных материалов, таких как вискоза, ацетат, который является производным целлюлозы, или даже регенерированные белковые волокна из зеина. Это также могут быть полностью синтетические волокна, такие как нейлоновые или акриловые волокна.
Преимущества и недостатки синтетических волокон
Синтетические полимеры – важная часть современного мира.Они всегда сотнями различных способов делали жизнь проще и удобнее, но у них есть и обратная сторона. Они не лишены недостатков. Сырье, используемое для их производства, может исчезнуть, а утилизация синтетических полимеров – очень сложная и трудоемкая задача. Если не принять надлежащие меры, это может привести к ухудшению состояния окружающей среды.
Во-первых, давайте рассмотрим два основных преимущества.
Синтетические полимеры очень универсальны по своей природе. Они используются во многих сферах жизни.Метил-2-цианопропеноат является основным полимером, используемым в суперклее, который мы используем в повседневной жизни. Силикон RTV, затвердевающий при высыхании, используется для изготовления прокладок для автомобилей. Нейлон используется в производстве чулок и веревок, а полиэстер – основная часть текстильной промышленности, из которой мы получаем много предметов домашнего обихода.
Желаемые свойства – очень важное преимущество синтетических полимеров. Они обладают хорошей прочностью, желаемой гибкостью, удельным сопротивлением, химической инертностью и так далее.
Недостатки синтетических полимеров
Наиболее востребованными характеристиками многих синтетических полимеров является их химическая инертность, их устойчивость к различным видам химического разложения. Это же свойство также означает, что они служат долго после того, как их выбрасывают, что очень вредно для окружающей среды и, следовательно, о них следует позаботиться. Если эти прочные полимеры не утилизировать должным образом, это может вызвать множество осложнений.
Синтетические полимеры: определение и примеры – стенограмма видео и урока
Примеры
У полиэтилена есть довольно популярный родственник – полиэтилентерефталат (сокращенно ПЭТ или ПЭТЭ).Вы можете узнать ПЭТ по нашему вступлению! ПЭТ обычно используется для упаковки жидкостей, особенно газированных напитков. ПЭТ также используется для производства пластмасс, которые должны выдерживать экстремальные температуры.
ПЭТ – отличный пример термопласта . Термопласты твердые, пока не нагреются до определенной температуры. Когда они достигнут этой особой температуры, им можно придать любую форму. Когда они остынут, их форма будет принята. Термопласты можно плавить, когда они израсходованы или больше не нужны, и изменять их форму! Этот процесс известен как переработка.
Может быть, вы видели эти символы на пластике?
Символы на пластике
Они говорят вам несколько вещей. Во-первых, изделие из термопласта. Также число представляет тип полимера. И, наконец, этот символ указывает на то, что он пригоден для вторичной переработки! В следующий раз, когда вы будете использовать что-то в пластиковой бутылке, поищите один из этих символов. Затем, когда вы закончите использовать пластиковую бутылку, обязательно утилизируйте ее.
Полимерная цепь ПВХ
Вот еще один пример термопластичного синтетического полимера: поливинилхлорид (сокращенно ПВХ). ПВХ – еще один универсальный полимер; он используется для изготовления труб, сайдинга дома, плитки для пола, игрушек и даже одежды! ПВХ состоит из мономеров винилхлорида, которые выглядят так, как показано на рисунке. В полимерной форме двойная связь между двумя атомами углерода теряется.
Некоторые синтетические полимеры имеют более прочную природу, чем ПЭТ или ПВХ.Эти составы, известные как термореактивные пластмассы , не могут быть подвергнуты повторной формовке после их изготовления. Первый из когда-либо изготовленных пластиков, бакелит, является примером термореактивного материала. Изготовлен из мономеров фенола. Когда он был впервые сделан, бакелит использовался для всего, от кнопок до радиодеталей и столовой посуды. Это был революционный материал благодаря своим классическим свойствам синтетического полимера. Но поскольку бакелит термореактивный, его нельзя перерабатывать.
Теперь, когда я сижу здесь некоторое время, мне бы очень хотелось, чтобы у меня был следующий пример, на котором можно было бы сидеть! Полиуретан – это синтетический полимер, который также является эластомером .Эластомеры – это синтетические полимеры, которые могут растягиваться, отскакивать или сжиматься. Вы можете найти полиуретаны в виде поролоновых прокладок (вроде того, на чем я хотел бы сидеть сейчас), в качестве одежды (когда-нибудь слышали о спандексе?) И даже краски! Эластомеры приобретают свои гибкие свойства за счет обширной сшивки между полимерными цепями.
Некоторые из моих любимых примеров синтетических полимеров – нейлон и кевлар. Нейлон был одним из первых синтетических полимеров. Это пример синтетического волокна или соединения, разработанного для копирования свойств натуральных волокон.Он был создан, когда ученые пытались создать синтетический шелк. Сегодня это везде! Леска, женские чулки, теннисные шнурки, щетина для зубных щеток, сумки и т. Д. Скорее всего, нейлон поможет вам в повседневной жизни и, возможно, поможет вам повеселиться!
Первоначально разработанный как замена стали, кевлар настолько прочен, что его несколько слоев могут остановить летящую пулю! Кевлар используется для изготовления бронежилетов и усиления гоночного оборудования, такого как велосипедные шины и паруса. Некоторые смартфоны имеют задние пластины из кевлара, а некоторые диффузоры динамиков сделаны из кевлара для максимального звука.
Резюме урока
Когда что-то синтетическое , оно создано руками человека. Полимер – длинная молекула, состоящая из множества повторяющихся звеньев. Повторяющиеся звенья полимера называются мономерами . Синтетический полимер – это искусственная макромолекула, состоящая из тысяч повторяющихся звеньев.
Сшивание происходит, когда соседние полимеры связываются друг с другом. И термопласты , и термореактивные пластмассы можно нагревать, формовать и охлаждать до любой желаемой формы.Только термопласты можно повторно нагревать и изменять форму. Эластомеры – это типы полимеров, которые растягиваются, отскакивают или сжимаются. Синтетические волокна предназначены для копирования свойств натуральных волокон.
Полимеры прочные, легкие, простые и дешевые в изготовлении. Они также пригодны для вторичной переработки. Примеры синтетических полимеров включают полиэтилен, ПЭТ, ПВХ, кевлар и нейлон. Многие предметы одежды сделаны из синтетических полимеров, а все пластмассы – из синтетических полимеров.
Результаты обучения
После этого видеоурока вы должны уметь:
Определить синтетический полимер и его компоненты: синтетический, полимер и мономер
Опишите характеристики синтетических полимеров и перечислите некоторые примеры
Объясните, что такое сшивание, термопласты, реактопласты, эластомеры и синтетические волокна.
Мир пластмасс, в цифрах
С самого начала во время и после Второй мировой войны коммерческая промышленность полимеров – длинноцепочечных синтетических молекул, часто ошибочно употребляемых в качестве «пластмасс», – быстро росла.В 2015 году в мире было произведено более 320 миллионов тонн полимеров без учета волокон.
До последних пяти лет разработчики полимерных продуктов обычно не задумывались о том, что произойдет после окончания первоначального срока службы их продукта. Ситуация начинает меняться, и в предстоящие годы этот вопрос потребует более пристального внимания.
Промышленность пластмасс
«Пластик» стал несколько неправильным способом описания полимеров. Обычно производные от нефти или природного газа, это длинноцепочечные молекулы с сотнями и тысячами звеньев в каждой цепи.Длинные цепи передают важные физические свойства, такие как прочность и вязкость, с которыми короткие молекулы просто не могут сравниться.
«Пластик» на самом деле является сокращенной формой от «термопласта», термина, который описывает полимерные материалы, которым можно придать форму и изменить форму с помощью тепла.
Современная полимерная промышленность была создана Уоллесом Карозерсом из DuPont в 1930-х годах. Его кропотливая работа над полиамидами привела к коммерциализации нейлона, поскольку нехватка шелка во время войны вынуждала женщин искать чулки в других местах.
Когда во время Второй мировой войны другие материалы стали дефицитом, исследователи обратились к синтетическим полимерам, чтобы заполнить пробелы. Например, поставка натурального каучука для автомобильных шин была прекращена из-за завоевания Японией Юго-Восточной Азии, что привело к созданию эквивалента синтетического полимера.
Прорыв в химии, вызванный любопытством, привел к дальнейшему развитию синтетических полимеров, включая широко используемые в настоящее время полипропилен и полиэтилен высокой плотности. На некоторые полимеры, например тефлон, наткнулись случайно.
В конце концов, сочетание потребности, научных достижений и интуитивной прозорливости привело к созданию полного набора полимеров, которые теперь можно легко узнать как «пластмассы». Эти полимеры были быстро коммерциализированы благодаря желанию снизить вес продуктов и предоставить недорогие альтернативы натуральным материалам, таким как целлюлоза или хлопок.
Виды пластика
В производстве синтетических полимеров во всем мире преобладают полиолефины – полиэтилен и полипропилен.
Полиэтилен бывает двух типов: «высокой плотности» и «низкой плотности». В молекулярном масштабе полиэтилен высокой плотности выглядит как гребешок с равномерно расположенными короткими зубцами. Версия с низкой плотностью, с другой стороны, выглядит как гребешок с неравномерно расположенными зубцами произвольной длины – что-то вроде реки и ее притоков, если смотреть сверху. Хотя они оба являются полиэтиленом, из-за различий в форме эти материалы ведут себя по-разному при формовании пленок или других продуктов.
Полиолефины доминируют по нескольким причинам. Во-первых, их можно производить с использованием относительно недорогого природного газа. Во-вторых, это самые легкие синтетические полимеры, производимые в больших масштабах; их плотность настолько мала, что они плавают. В-третьих, полиолефины устойчивы к повреждениям водой, воздухом, жиром, чистящими растворителями – всем, с чем эти полимеры могут столкнуться при использовании. Наконец, из них легко придать форму продукции, и в то же время они достаточно прочные, чтобы упаковка из них не деформировалась в грузовике, сидящем на солнце весь день.
Однако у этих материалов есть серьезные недостатки. Они очень медленно разлагаются, а это означает, что полиолефины могут сохраняться в окружающей среде от десятилетий до столетий. Между тем, волны и ветер механически истирают их, создавая микрочастицы, которые могут быть поглощены рыбами и животными, продвигаясь вверх по пищевой цепочке к нам.
Переработка полиолефинов не так проста, как хотелось бы, из-за проблем со сбором и очисткой. Кислород и тепло вызывают повреждение цепи во время переработки, а продукты питания и другие материалы загрязняют полиолефин.Постоянные достижения в области химии привели к созданию новых марок полиолефинов с повышенной прочностью и долговечностью, но они не всегда могут смешиваться с другими марками во время переработки. Более того, полиолефины часто комбинируются с другими материалами в многослойной упаковке; хотя эти многослойные конструкции работают хорошо, их невозможно переработать.
Полимеры иногда критикуют за то, что они производятся из все более дефицитной нефти и природного газа. Однако доля природного газа или нефти, используемая для производства полимеров, очень мала; менее 5 процентов ежегодно добываемой нефти или природного газа используется для производства пластмасс.Кроме того, этилен можно производить из этанола сахарного тростника, как это делает компания Braskem в Бразилии.
Как используется пластик
В зависимости от региона, упаковка потребляет от 35 до 45 процентов всего произведенного синтетического полимера, в котором преобладают полиолефины. Полиэтилентерефталат, полиэфир, доминирует на рынке бутылок для напитков и текстильных волокон.
На строительство и строительство потребляется еще 20 процентов от общего объема производимых полимеров, среди которых преобладают трубы из ПВХ и его химические аналоги.Трубы из ПВХ легкие, их можно склеивать, а не паять или сваривать, и они очень устойчивы к разрушающему воздействию хлора в воде. К сожалению, атомы хлора, которые придают ПВХ это преимущество, очень затрудняют переработку – большая часть утилизируется в конце срока службы.
Полиуретаны, целое семейство родственных полимеров, широко используются в пенопласте для изоляции домов и бытовой техники, а также в архитектурных покрытиях.
В автомобильном секторе используется все большее количество термопластов, в первую очередь для снижения веса и, следовательно, для достижения более высоких стандартов эффективности использования топлива.По оценкам Европейского Союза, 16 процентов веса среднего автомобиля составляют пластиковые компоненты, в первую очередь внутренние детали и компоненты.
Более 70 миллионов тонн термопластов в год используется в текстильных изделиях, в основном в одежде и ковровых покрытиях. Более 90 процентов синтетических волокон, в основном полиэтилентерефталата, производятся в Азии. Рост использования синтетических волокон в одежде произошел за счет натуральных волокон, таких как хлопок и шерсть, для производства которых требуется значительное количество сельскохозяйственных угодий.В отрасли производства синтетических волокон наблюдается значительный рост производства одежды и ковровых покрытий благодаря интересу к таким особым свойствам, как растяжение, отвод влаги и воздухопроницаемость.
Как и в случае с упаковкой, текстильные изделия обычно не перерабатываются. Среднестатистический гражданин США ежегодно производит более 90 фунтов текстильных отходов. По данным Гринпис, средний человек в 2016 году покупал на 60 процентов больше предметов одежды каждый год, чем средний человек 15 годами ранее, и хранит одежду в течение более короткого периода времени.
Синтетические полимеры с биологической жесткостью
Были синтезированы щеточно-подобные полимеры с жесткостью, аналогичной жесткости полимеров в живых клетках, которые использовались для создания материалов, реагирующих на силу. Развитие открывает двери для приложений в области доставки лекарств и тканевой инженерии. См. Письмо с.651
متوفر باللغة العربية
Разнообразная физиология клеток и тканей основана на материалах, состоящих из макромолекул, механическое поведение которых позволяет организмам контролировать и поддерживать свою форму. ¹.Создание синтетических версий этих материалов могло бы позволить изготавливать искусственные клетки и ткани, но приготовление таких материалов долгое время было большой проблемой. На странице 651 этого выпуска Kouwer et al . ² сообщают, что они произвели первые синтетические полимеры, жесткость которых можно регулировать, чтобы имитировать жесткость широкого диапазона их биологических аналогов. Достижение авторов будет способствовать построению полимерных сетей, которые имеют легко настраиваемое поведение в зависимости от силы. ^{Footnote 1}.
Синтетические полимеры, такие как полиэтилен, нейлон и силикон, были важным классом материалов в двадцатом веке, нашедшим разнообразное применение в качестве красок, клеев, волокон и пластмасс. Но эти полимерные молекулы ведут себя скорее как приготовленные спагетти, потому что имеют небольшую жесткость по длине. Их гибкость полностью обусловлена рандомизацией конфигураций полимерных цепей под действием тепловой энергии – энергии, доступной для воздействия на молекулы при температуре окружающей среды.
Биологические полимеры, которые образованы из аминокислот или нуклеиновых кислот, очень разные. Эти материалы повсеместны по своей природе и включают ДНК; цитоскелетные нитчатые белки, такие как актин, микротрубочки и промежуточные филаменты; и молекулы каркаса внеклеточного матрикса, такие как коллаген и фибрин. Биологические полимеры намного более жесткие, чем химические полимеры, и поэтому похожи на частично приготовленные спагетти. Из-за этой высокой жесткости энергия, необходимая для изгиба биологических полимеров, сравнима с энергией, получаемой за счет тепловой энергии, так что они изгибаются намного меньше, чем синтетические полимеры при температуре окружающей среды.Эта присущая жесткость делает механическое поведение биологических полимеров в больших объемах качественно отличным от поведения синтетических полимеров ³.
Коувер и его коллеги обнаружили, что полимеры полиизоцианопептидов, с привитыми гибкими боковыми цепями другого полимера, служат имитацией белковой структуры, известной как β-лист, и самособираются в спиральные структуры, подобные тем, которые формируются ДНК и актином. нити. Более того, авторы сообщают, что полимеры собираются в пучки при нагревании в растворе (рис.1), похожие на пучки, образованные коллагеном и фибрином.
Рис. 1. Связывание волокон.
A, B, ПОЗ. 2; C, GOPAL MURTI / PHOTOTAKE
Kouwer et al . ² сообщают о первом синтетическом полимере, который имеет жесткость, аналогичную биологическим полимерам, таким как ДНК. Одиночные цепи полимеров ( a ) образуют пучки ( b ) при нагревании в растворе. Полимеры больше всего напоминают полимеры, содержащиеся в промежуточных филаментах ( c ) внутри ячеек.Масштабные линейки: a , b , 250 нм; c , 85 мкм.
Один из способов охарактеризовать жесткость материала – это его остаточная длина: чем выше остаточная длина, тем жестче полимер. Постоянная длина биологических полимеров варьируется от примерно 100 нанометров для ДНК до 1 миллиметра для микротрубочек; для сравнения, эффективная стойкость гибкого синтетического полимера обычно составляет около 0,1 нм. Когда авторы охарактеризовали механические свойства своих полимеров с использованием методов силовой спектроскопии, они обнаружили, что отдельные полимерные цепи имеют значительную длину сохранения, 500 нм.Они также обнаружили, что это увеличивается для больших пучков, что согласуется с идеей о том, что жесткость коррелирует с диаметром пучка. Таким образом, материалы Коувера и его сотрудников представляют собой первые полуэластичные синтетические полимеры, которые имеют настраиваемую длину стойкости и поэтому могут служить строительными блоками для биомиметических материалов.
Одним из основных последствий увеличения жесткости полимера является изменение механического отклика сшитых сеток полимера. Механическая жесткость материала описывается параметром, известным как модуль упругости.Для сеток из гибких полимеров (таких как резина) модуль упругости слабо зависит от плотности полимеров или сшивающих соединений. Напротив, в сетках из полугибких полимеров модуль упругости сильнее зависит от этих параметров ³.
Вторая характеристика сеток из полугибких полимеров заключается в том, что их реакция на напряжение сильно нелинейна. ³. При возрастающих нагрузках обычные полимерные материалы просто растягиваются до тех пор, пока не разорвутся.Однако сети из полугибких полимеров становятся жесткими при увеличении нагрузки и имеют модуль упругости, который резко возрастает при критической деформации. Оба этих отличительных свойства полугибких сетей типичны для биологических полимеров, а также обнаружены в синтетических полимерах Коувера и его коллег.
Из-за своей необычной механики материалы авторов очень чувствительны к приложенному напряжению: по мере увеличения приложенного напряжения модуль упругости также увеличивается, чтобы минимизировать изменения деформации.Это говорит о том, что материалы сохранят свою форму при воздействии широкого диапазона приложенных извне напряжений. Более того, легко регулируемая жесткость полимеров означает, что крошечные количества полимера могут быть использованы для изготовления материалов с широким диапазоном жесткости.
Полимеры Kouwer и др. Наиболее точно имитируют полимеры, обнаруженные в промежуточных филаментах (Fig. 1), класс внутриклеточных полимеров, который имеет решающее значение для клеточной адгезии и миграции и для поддержания формы клеток. ⁴.Будет интересно увидеть, можно ли расширить подход авторов или другие подходы к получению полугибких полимеров для создания синтетических имитаторов ДНК, актиновых филаментов и микротрубочек. Другой задачей будет найти способ добавления в полимер механохимически активных компонентов ⁵ – тех, которые преобразуют химическую энергию в механическую работу. Это позволило бы изготавливать нити, которые проявляют экзотические полимеризационные свойства, такие как беговая дорожка (при котором один конец нити растет, а другой конец сжимается), или которые создают динамическую нестабильность или поперечные связи, чтобы сформировать основу молекулярного двигателя.
Способность создавать «активные» мягкие материалы, которые реагируют на внешние химические и механические сигналы, откроет возможности в области физики конденсированных сред и материаловедения на долгие годы. Такие материалы могут позволить конструировать искусственные клетки и ткани, которые физиологически более близко совместимы со своими аналогами у людей, чем доступные в настоящее время материалы, чтобы их можно было использовать в следующем поколении технологий доставки лекарств и тканевой инженерии.Активные мягкие материалы также могут изменить способ нашего взаимодействия с физическим миром, составляя основу высокочувствительных и податливых материалов и машин. Полимеры Коувер и его коллег – первый захватывающий шаг в этом направлении.
Примечания
1.
^* Эта статья и обсуждаемый документ ² были опубликованы в Интернете 23 января 2013 года.
Ссылки
1
Fletcher, D.А. и Маллинз Р. Д. Nature 463 , 485–492 (2010).
ADS CAS Статья Google ученый
2
Kouwer, P.H.J. et al. Природа 493 , 651–655 (2013).
ADS CAS Статья Google ученый
3
Gardel, M. L. et al. Meth. Cell Biol. 89 , 487–519 (2008).
CAS Статья Google ученый
4
Гольдман, Р.D. et al. J. Struct. Биол. 177 , 14–23 (2012).
CAS Статья Google ученый
5
Fletcher, D. A. & Geissler, P. L. Annu. Rev. Phys. Chem. 60 , 469–486 (2009).
ADS CAS Статья Google ученый
Скачать ссылки
Информация об авторе
Принадлежности
Отделение физики Маргарет Лиз Гардель находится в Центре комплексных наук Гордон, Чикагский университет, Иллинойс 60637, США.
Маргарет Лиз Гардель
Автор для переписки
Для корреспонденции Маргарет Лиз Гардель.
Об этой статье
Цитируйте эту статью
Gardel, M. Синтетические полимеры с биологической жесткостью. Природа 493, 619 (2013). https://doi.org/10.1038/nature11855
Скачать цитату
Поделиться этой статьей
Все, с кем вы поделитесь следующей ссылкой, смогут прочитать это содержание:
Получить ссылку для совместного использования
К сожалению, в настоящее время ссылка для совместного использования отсутствует доступно для этой статьи.
Предоставлено инициативой по обмену контентом Springer Nature SharedIt
Дополнительная литература
На пути к синтезу ковалентных органических каркасов при комнатной температуре: мини-обзор
Ахмад Реза Багери
и Нахал Арамеш
Журнал материаловедения (2021 год)
Полимер может превратить бассейн в желе
Природа (2013)
Деградация полиэтилена и полимерных материалов на основе биокомпонентов: обзор
Вторичная переработка энергии
Литературные данные показывают, что в высокоразвитых странах Европейского Союза доминирующим методом обращения с отходами полимерных материалов является их переработка энергии, т.е.е. горение с рекуперацией энергии [2, 12]. Этот метод особенно популярен в Швейцарии, где термически конвертируется около 90% отходов [12]. Стахурек [2] сообщил, что почти 10% первоначального объема отходов образуется в результате процесса сгорания, и его больше нельзя использовать снова. Термическое преобразование осуществляется при температуре до 1000 ° C в течение прибл. 2 ч, а тепло, полученное в результате этого процесса, можно использовать для производства тепловой энергии или электричества [2, 33]. Согласно данным, опубликованным PlasticsEurope [12], только 16% отходов полимерных материалов в настоящее время сжигаются с рекуперацией энергии в мире и чуть более 4% без рекуперации энергии.К сожалению, помимо уменьшения массы отходов и частичной утилизации энергии, этот метод может представлять значительную угрозу для окружающей среды. При сгорании полимерных материалов образуются отходящие газы, содержащие много токсичных и вредных веществ [2, 55]. К этим веществам относятся токсичные оксиды углеводородов и особо опасные диоксины (C ₄ H ₈ O ₂) и фураны (C ₄ H ₄ O), которые представляют серьезную угрозу для окружающей среды и здоровья человека [ 2].Однако есть сообщения, в которых говорится, что окись углерода (CO) является наиболее опасным и наиболее распространенным газом, присутствующим в продуктах сгорания полимерных материалов. Кроме того, в зависимости от типа полимерного материала другие соединения, такие как: диоксид углерода (CO ₂), цианистый водород (HCN), хлористый водород (HCl), фосген (COCl ₂), фосфин (PH _3).), NOx и SOx, фенол или формальдегид могут образовываться [39, 56]. Следовательно, действующие правила требуют, чтобы владельцы установок устанавливали так называемые камеры дожигания, в которых будут сжигаться продукты, образующиеся во время процесса.Дожигание отработавших газов направлено на снижение концентрации токсичных веществ до содержания, регулируемого требованиями законодательства [2, 56]. Однако эти авторы подчеркнули, что дожигание газов снижает энергоэффективность процесса и значительно увеличивает затраты, связанные с очисткой выхлопных газов. Как заявил Дако [33], термическая утилизация полимерных материалов намного сложнее из-за их разнообразия и стоит в среднем в 6 раз больше, чем переработка органических материалов.
Органическая переработка
Одним из методов переработки органических отходов является компостирование. Это биохимический процесс преобразования материалов в контролируемых условиях с участием аэробных микроорганизмов в различных температурных диапазонах [2, 11, 14, 57, 58]. Можно выделить три основные фазы этого процесса: мезофильную, термофильную и фазу стабилизации компоста [58, 59]. Конечными продуктами биологической трансформации биомассы являются вода, углекислый газ и относительно стабильная фракция органического вещества [11, 14, 58, 60].Введение в процесс компостирования полимерных материалов нового поколения, то есть содержащих биокомпонент, полученный из природного сырья, может не только улучшить структуру компостированной биомассы, положительно влияя на скорость и направление процесса, но также предотвратить образование отходов из полимерных материалов. выбросы экологически опасных выбросов [14, 60, 61]. Это решение дополнительно подкрепляется экономией на управлении природными ресурсами и снижением нагрузки на окружающую среду в результате меньшего количества полимерных отходов, размещаемых на полигонах бытовых отходов [5, 11, 33].Пригодность искусственного полимера для биологической трансформации подтверждается процессом сертификации.
Однако введение полимерных материалов с добавлением растительного биокомпонента в процесс компостирования зависит от многих факторов, которые в основном являются результатом специфических свойств полимерных материалов [14]. В первую очередь, проблема биологической трансформации полимерных материалов биокомпонентом может быть связана с трудностями их правильной подготовки к процессу, т.е.е. их фрагментация для увеличения площади обитания микроорганизмов [60]. Во-вторых, следует учитывать возможность образования при разложении полимерного материала промежуточных веществ, способных ограничивать ферментативную активность микроорганизмов. Этот тезис частично подтверждается исследованиями Mierzwa-Hersztek et al. [62]. Хотя результаты, полученные этими авторами, не имеют прямого отношения к микроорганизмам, активным в процессе компостирования, они ясно показывают, что экстракты из компостов с добавлением полимерных материалов, полученных из полиэтилена и кукурузного крахмала, ингибируют линейный рост грибов.Поэтому добавление полимерных материалов в компостированную биомассу следует производить так, чтобы это не приводило к ухудшению оптимальных условий процесса [23, 63]. Одним из наиболее важных факторов, определяющих правильный процесс компостирования, является соотношение C / N, которое, согласно литературным данным, должно составлять прибл. 30/1 [14, 59, 64]. Такое соотношение C / N в биомассе, подготовленной для компостирования, значительно влияет на метаболическую активность микроорганизмов и, следовательно, на эффективность компостирования. Это может иметь большое значение при добавлении полимерных материалов.Ким и Ри [57] отметили, что ограниченная доступность ключевого энергетического компонента, то есть углерода, или ключевого структурного компонента, то есть азота, для микроорганизмов может снизить их активность и замедлить их метаболические процессы.
Многие авторы признали, что компостная среда создает наилучшие условия для разложения полимерного материала (температура, повышенная влажность, наличие различных физиологических групп микроорганизмов, воздух, изменение pH, доступ света) [2, 11, 14, 16, 64, 65].Эти авторы утверждали, что, несомненно, вода является наиболее важным фактором экологической деградации полимеров среди упомянутых выше. Однако его действие зависит от физических и химических свойств, а также от реакционной способности полимерного материала. С одной стороны, согласно Adamcová и Vaverková [65], присутствие воды вызывает гидролиз связи между полимером и наполнителем и способствует образованию гидроксильных радикалов или других реакционноспособных групп, инициирующих свободнорадикальные реакции.С другой стороны, присутствие воды имеет решающее значение для развития микроорганизмов и способствует ферментативным реакциям, вызывающим микробиологическую деградацию [6, 16, 23].
В Европейском Союзе пригодность упаковки для органической переработки (компостирования) подтверждается на основании PN – EN 13432: 2002 [66], который согласован с Директивой 94/62 / EC. В рамках стандарта есть процедуры, определяющие пригодность для компостирования и обработки упаковки и упаковочных материалов в анаэробных условиях.Учитываются четыре свойства: (1) биоразлагаемость, (2) фрагментация во время биологической обработки, (3) влияние на биологическую обработку, (4) влияние на качество получаемого компоста. Кроме того, системы сертификации вводятся из-за сложности процедур, связанных с проведением оценки упаковочного материала с точки зрения биоразложения и его дальнейшего использования в процессе компостирования.
Переработка материалов
Основана на использовании вторичных полимерных материалов при производстве новых изделий.Важным элементом вторичного использования материалов является система раздельного сбора пластика. Сбор пластика – серьезная проблема на протяжении всей цепочки переработки. Здесь чрезвычайно важно информировать общество о проблеме и найти способ ее мотивировать, поскольку с помощью этого метода можно извлекать материалы с относительно небольшими затратами на сортировку и очистку материалов. С другой стороны, быстро развивается автоматическое разделение с использованием оптосепараторов, что может повысить чистоту получаемых полимерных отходов.