Как делается пластмасса: Из чего изготавливают пластик | «Афива»

Как производится пластик? Упрощенный процесс производства пластмасс

Август 17th, 2022 по Admin

Как делают пластик?

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

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

Процесс производства пластика упрощен

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

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

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

Что является основным ингредиентом пластика?

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

Первый шаг перед тем, как мы на самом деле приступим к процессу изготовления пластика, — это перегонка сырья, чтобы вы могли получить необходимое вам единственное соединение и отделить ненужное от него. Этот процесс происходит на нефтеперерабатывающем заводе в массовом масштабе. Их также называют нефтеперерабатывающими заводами или нафтой. Этот процесс является ключевым в производстве пластика.

Как изготавливают пластик из сырья?

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

1. Извлечение сырья

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

2. Очистка, чтобы избавиться от нежелательных частиц

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

Эти мономеры также являются строительными блоками пластиковых полимеров. Вам может быть интересно, как происходит процесс очистки — вся сырая нефть помещается в печь и нагревается. После этого он отправляется в установку для перегонки. В этой перегонной установке вся сырая нефть разбивается на более мелкие и легкие соединения, называемые фракциями. Из всех получаемых фракций наиболее важной для процесса изготовления пластика является нафта.

3. Полимеризация

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

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

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

4. Составление и обработка

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

Переработка пластика из сырой нефти

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

Извлечение масла

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

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

Очистка масла

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

Фракционная перегонка

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

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

Крекинг углеводородов

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

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

полимеризация

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

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

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

Переработка пластика из природного газа

Природный газ — это ископаемое топливо, состоящее из смеси углеводородов с атомами углерода и водорода. Обычно он находится под высоким давлением в глубоких подземных резервуарах, где миллионы лет находился в ловушке слоев горных пород. Основным компонентом природного газа является метан, образованный метаногенными бактериями, обитающими в анаэробных средах, таких как болота или водно-болотные угодья. Процесс изготовления пластика из природного газа аналогичен процессу создания синтетического пластика из сырой нефти.

Удаление примесей

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

Растрескивание

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

полимеризация

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

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

Экструзия

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

Какой был первый искусственный пластик?

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

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

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

Что использовали до пластика?

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

Понимание индустрии пластмасс и процесса переработки пластмасс

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

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

Проблема с пластиковыми отходами

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

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

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

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

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

• Полиэтилентерефталат (ПЭТ): ПЭТ используется в бутылках для воды, прозрачных пластиковых контейнерах и других упаковочных материалах.
• Полипропилен: полипропилен используется в контейнерах для йогурта, соломинках и других продуктах, таких как блистерные упаковки и крышки на флаконах с лекарствами, отпускаемыми по рецепту.
• Поливинилхлорид (ПВХ): поливинилхлорид используется в чехлах для мобильных телефонов, DVD-дисках, трубах и оконных рамах, среди многих других вещей.
• Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП): ПЭВП используется, среди прочего, в кувшинах для молока, бутылках для шампуня и контейнерах для пищевых продуктов.

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

Альтернативы пластику

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

Бумажные изделия

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

Ткань

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

Стекло

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

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

Заключение

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

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

Как мы превращаем масло в пластик?

Эти пластмассовые игрушки раньше были сырой нефтью.
(Изображение предоставлено Кэрол Йепес через Getty Images)

«Только мы, люди, производим отходы, которые природа не может переварить.» Это слова океанографа капитана Чарльза Мура , открывшего Большое тихоокеанское мусорное пятно в 1997 году. И, конечно же, он говорит о пластике.

Большинство людей, читающих это, вероятно, увидят в поле зрения что-нибудь из пластика. Этот материал вездесущ: сейчас мы производим более 300 миллионов тонн (272 метрических тонны) пластика в год, и примерно половина из них предназначена для одноразового использования — это означает, что они выбрасываются сразу же после того, как выполнили свою задачу. Это привело к растущей проблеме, когда пластиковых отходов отправляются на свалки, и часть этих отходов сбивается с курса и попадает в реки и, в конечном итоге, в море. На самом деле, около 8 миллионов тонн (7,2 миллиона метрических тонн) пластикового загрязнения ежегодно попадает в океан, где оно запутывает морскую жизнь, загрязняет коралловые рифы и, в конечном счете, подвергаясь деградации под действием воды, ветра и солнца, распадается на триллионы. из крошечных кусочки микропластика .

Эти частицы пластика очень похожи на пищу для многих морских видов, которые затем наедаются загрязнениями и в конечном итоге умирают от голода из-за отсутствия настоящего питания. Поверхность микропластика также притягивает загрязняющие вещества в океан и в конечном итоге переносит их в тела животных, с эффектами, которые мы все еще пытаемся понять. Существует вероятность того, что микропластик может нанести вред и людям, потому что мы потребляем его с морепродуктами и даже с питьевой водой 9. 0004 : в 2019 году Всемирная организация здравоохранения призвала к дополнительным исследованиям потенциального воздействия загрязнения микропластиком на наше здоровье.

Связанный: Сколько пластика на самом деле перерабатывается?

В основе всего этого лежит тот факт, что, в зависимости от ингредиентов, используемых для его изготовления, пластик может быть невероятно устойчивым и, возможно, никогда не будет по-настоящему биоразлагаемым (что для целей этой статьи означает, что он эффективно превращается в основные многоразовые соединения в природе). , микроорганизмами в воде и почве). Соедините это с объемом пластикового загрязнения окружающей среды, и мы получим явную проблему. Например, большая часть одноразового пластика, попадающего в океан, останется там на века.

Как мы создали этот кризис стойкого пластика? Ответ кроется в процессе, который мы используем для производства самого пластика. Но сначала важно понять, что «пластик» — это не только сумки для покупок, которые мы представляем плавающими в океане.

Что такое пластик?

«Термин «пластик» часто охватывает широкий спектр разнородных материалов, каждый из которых имеет различные области применения, требующие очень разных физических свойств», — сказал Карл Редшоу, химик из Университета Халла в Соединенном Королевстве и участник университетского исследования. Проект Plastics Collaboration, который проводит исследования для повышения устойчивости индустрии пластмасс. «На самом деле известно более 300 видов пластика», — сказал Редшоу Live Science.

Итак, если пластмассы такие разные, что у них общего? Они сделаны из полимеров, которые представляют собой молекулы, состоящие из множества повторяющихся звеньев, в образованиях, которые придают пластикам многие желаемые качества, такие как гибкость, пластичность и прочность, которые они часто разделяют. Помимо этого, пластмассы обычно попадают в одну из двух широких категорий: пластмассы на биологической основе, в которых полимеры получают из таких источников, как кукурузный крахмал, растительные жиры и бактерии; и так называемые «синтетические» пластмассы, в которых полимеры синтезируются из сырой нефти и природного газа.

Несмотря на дружественное к Земле название, полимеры на биологической основе не всегда имеют хорошую экологическую репутацию, поскольку они также могут сохраняться в окружающей среде и не разлагаться биологически. «Не все пластмассы на биологической основе являются биоразлагаемыми полимерами, и не все биоразлагаемые пластмассы имеют биологическую основу», — пояснил Редшоу. Тем не менее, материалы, полученные из нефти и природного газа, наносят наибольший ущерб окружающей среде, поскольку пластмассы этой категории, как правило, сохраняются в окружающей среде дольше, вызывая при этом и другие воздействия на окружающую среду.

Чтобы понять почему, мы рассмотрим пример пластика, полученного из нефти: возьмем бутылку с молоком, которая охлаждается в вашем холодильнике. Эта коробка начинает свою жизнь где-то в гораздо более драматичном месте — глубоко в недрах Земли, как сырая нефть. Это вещество, скапливающееся в камерах высокого давления в земной коре, бурится и закачивается на поверхность и транспортируется по трубопроводам на нефтеперерабатывающие заводы. Его плотный шлам состоит из углеводородов, соединений, состоящих из комбинаций атомов углерода и водорода, образующих цепочки различной длины, что придает им разные свойства. Эти углеводороды являются самым ранним сырьем для пластика, готового к производству на Земле.

Связанный: Если вы выбросите компостируемый стаканчик в мусор, он все равно сломается?

На нефтеперерабатывающем заводе производство пластика действительно запущено. Здесь сырая нефть, похожая на патоку, нагревается в печи, которая разделяет углеводороды на разные группы в зависимости от количества содержащихся в них атомов и их конечной молекулярной массы, а затем подает их в ближайшую дистилляционную трубку. Внутри этой трубы более длинные и обычно более тяжелые углеводороды опускаются на дно, а более короткие и легкие поднимаются наверх. В результате сырая нефть разделяется на несколько отдельных групп химических веществ для использования, таких как нефть, бензин и парафин, каждая из которых содержит углеводороды одинакового веса и длины. Одной из этих групп является нафта, химическое вещество, которое станет основным сырьем для производства пластика.

Процесс перегонки сырой нефти (Изображение предоставлено blueringmedia через Getty Images)

Нафта похожа на золотую пыль для производства пластика, потому что два из многих содержащихся в ней углеводородов — этан и пропилен. Эти два соединения имеют решающее значение для образования наиболее часто производимых и распространенных пластиковых изделий на Земле, в том числе того типа, который используется для упаковки молока. Но чтобы превратиться во что-то, что действительно можно использовать для создания пластика, этан и пропен должны быть разбиты на более мелкие единицы из их сырого углеводородного состояния.

Это можно сделать разными способами. Один из методов заключается в применении высокой температуры и высокого давления в среде с нулевым содержанием кислорода. Этот процесс, называемый «паровым крекингом», расщепляет углеводороды на более короткие молекулы, называемые мономерами.

«Мономеры, такие как этилен из этана или пропилен из пропилена, могут быть получены непосредственно из лигроина после термического крекинга» (который включает крекинг с водяным паром), сказал Пайал Бахети, научный сотрудник Астонского университета, специализирующийся на устойчивых полимерных материалах. Упрощенные этилен и пропилен, наконец, являются драгоценными ингредиентами, необходимыми для создания основы пластика.

Этот следующий шаг разворачивается в процессе, называемом полимеризацией, в котором эти отдельные мономерные ингредиенты химически объединяются в новые механизмы для получения длинных повторяющихся цепей, известных как полимеры. В этом случае этилен и пропилен образуют полиэтилен и полипропилен — два наиболее распространенных и широко производимых полимера на Земле.

Итак, почему эти два полимера так популярны? Состав полиэтилена позволяет использовать его для изготовления пластмасс различной плотности — это означает, что он может быть хрупким и гибким или прочным и жестким — что делает его применение чрезвычайно разнообразным. Между тем, конфигурация полипропилена делает его особенно гибким и эластичным. Следовательно, мы видим эти типы пластика каждый день, преимущественно в одноразовых предметах, таких как пакеты для молока, не говоря уже о пластиковых обертках, соломинках, бутылках с водой, пакетах для покупок, контейнерах для шампуня, крышках от бутылок — список можно продолжить.

Связанный: Что происходит на свалке?

Но это только две разновидности синтетических пластиков из многих десятков других. Другие типы углеводородов выделяются и расщепляются из разных источников — не только из сырой нефти, но и из природного газа — и также используются для производства пластика. В некоторых случаях полимеры могут состоять из одного мономера, повторяющегося, как мы видим в полиэтилене и полипропилене, или они могут включать комбинации нескольких типов мономеров.

Более того, каждая из этих полимерных цепочек затем будет обрабатываться различными способами и смешиваться с различными добавками — антиоксидантами, пенообразователями, пластификаторами, антипиренами, — которые позволяют им выполнять множество нишевых функций, которые делают пластмассы такими универсальными. .

«Разные пластики должны иметь разные свойства», — сказал Бахети Live Science. «Возьмите в качестве примера упаковку для пищевых продуктов, которая должна препятствовать прохождению избыточного кислорода или солнечного света, чтобы избежать деградации, поэтому она содержит добавки, чтобы сделать ее таковой». Можно сказать, что именно добавки придают полимеру его свойства и приводят к образованию из пластика.»

Эти последние штрихи создают огромное разнообразие пластмассовых изделий, которые мы имеем сегодня, и которые вносят огромный вклад в производство и хранение продуктов питания, косметику, технологии, медицину и здравоохранение.

«Инопланетный материал»

Теперь давайте еще раз пробежимся по производственному процессу. Пластик, синтезированный из нефти и природного газа, производится путем выделения углеводородов, их разложения на составные части, а затем восстановления этих частей в совершенно новые образования, никогда прежде не встречавшиеся в природе. Проще говоря, это создает «инопланетный» материал, незнакомый микробам в земной воде и почве, объяснил Бахети. «Углеродный остов синтетического пластика не распознается почвенными бактериями, а это означает, что они не могут его переваривать и превращать в воду и углекислый газ».

«На разложение полиэтилена на свалках могут уйти столетия», — сказал Редшоу. «Это означает, что многое из того, что было произведено в течение нашей жизни, все еще остается в своей почти первоначальной форме. И устойчивость — не единственная проблема: по мере того, как оно постепенно распадается под воздействием солнечного света, воды и ветра, нефти и природного газа… Производные пластиковые выбросы выбросы парниковых газов , содержащиеся внутри, а также выщелачивание химических веществ, добавленных во время производства, обратно в окружающую среду. столетий — вызвало экологическую катастрофу, которую мы наблюдаем сегодня. 

Связанный: Сколько мусора на Эвересте?

Но может быть выход из этой горы мусора. Редшоу считает, что биоразлагаемый пластик, который находится в центре его исследований, может стать одним из возможных решений. Перефразируя, производство биоразлагаемого пластика не обязательно означает его производство из биологических источников, таких как кукурузный крахмал (хотя это может стать решением). В частности, речь идет о производстве пластика из полимеров, которые достаточно эффективно разлагаются микробами в воде и почве.

Чтобы это имело реальное планетарное значение, биоразлагаемые полимеры должны заменить полиэтилен и полипропилен на масляной основе, но при этом сохранить такие свойства, как прочность и гибкость, которые делают эти традиционные полимеры столь желанными. Это трудная задача, усугубляемая тем фактом, что производство обычных полимеров остается конкурентоспособно дешевым.

Но некоторые биоразлагаемые варианты начинают продвигаться вперед. Одним из них является полилактид, который используется для изготовления одноразовых предметов, таких как чашки, столовые приборы и соломинки, которые могут более эффективно разлагаться в окружающей среде. По мнению Редшоу, количество таких изобретений, вероятно, будет увеличиваться по мере того, как растет глобальное давление, направленное на то, чтобы сделать пластик более устойчивым.

СВЯЗАННЫЕ ЗАГАДКИ

В других местах тоже есть намеки на оптимизм. В 2016 году исследователи обнаружили бактерии, питающиеся пластиком, а другие с тех пор идентифицировали червей, жующих полиэтилен (этот зверь — гусеница большой восковой моли, как ранее сообщала Live Science). Они также обнаружили ферменты, которые можно разработать для расщепления пластиковых отходов.

«Возможно, в ближайшие годы мы научимся у бактерий и червей, обладающих способностью разлагать и переваривать пластмассу, даже такие вещи, как полиэтиленовые пакеты, и создадим больших искусственных червей, которые смогут прогрызть себе путь сквозь нашу пластмассу. отходы — как гигантские личинки, которые фигурировали в «Докторе Кто» еще в 70-х!» — сказал Редшоу.

В любом случае, в процессе создания пластика людям удалось взять сырье у природы и преобразовать его настолько тщательно, что природа их больше не признает. Наша изобретательность — вот что привело нас в эту неразбериху; теперь, надеюсь, это может вытащить нас.

Первоначально опубликовано на Live Science.

Эмма Брайс — независимый журналист из Лондона, которая пишет в основном об окружающей среде, охране природы и изменении климата. Она писала для The Guardian, Wired Magazine, TED Ed, Anthropocene, China Dialogue и Yale e360, среди прочих, и имеет степень магистра в области науки, здравоохранения и экологической отчетности Нью-Йоркского университета. Эмма получила гранты на репортаж от Европейского центра журналистики, а в 2016 году получила стипендию Международного проекта репортажей для участия в климатической конференции COP22 в Марокко.

Как делают пластмассы и что нужно о них знать

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

Что такое пластик?

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

Как создаются пластмассы?

Большинство пластиков получают в результате одного из двух основных процессов: полимеризации или поликонденсации, которые иногда называют полимеризацией с ростом цепи и ступенчатой ​​полимеризацией соответственно. В обоих случаях нефтяные дистилляты объединяются со специфическими катализаторами для создания новых, обычно более крупных молекул. Оба процесса происходят в реакторе, где добавляется тепло, заставляющее маленькие молекулы объединяться в более крупные (известные как пластмассы). Образующиеся большие молекулы обладают уникальными свойствами в зависимости от специфики процесса. Хотите более подробное объяснение? Читайте ниже, чтобы понять химию создания пластмасс.

Как идентифицировать пластик?

Пластиковые полимеры обладают уникальными свойствами в зависимости от их конечной структуры, размера и конкретных мономерных компонентов, из которых они изготавливаются в процессе производства. Они классифицируются по нескольким признакам:

1. Термопласты или Реактопласты

2. Аморфный или Полукристаллический

3. Гомополимеры или Сополимеры

Классификация как термопласта или термореактивного материала связана с тем, как пластик после создания реагирует на тепло.

1. Термопласты: Пластмассы, которые можно нагревать до точки плавления, охлаждать и снова нагревать без существенной деградации. Вместо сжигания термопласты разжижаются, что позволяет легко формовать их под давлением, а затем перерабатывать. Примеры включают два пластика, очень часто используемых для литья под давлением (ABS и полиоксиметилен, то есть POM или ацеталь). Термопласты гораздо более распространены, чем термореактивные. Их структура включает ряд повторяющихся единиц, объединенных в единую молекулу, организованную в виде линейной последовательности.

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

Классификация как аморфный материал или полукристаллический материал связана с молекулярной структурой материала. Аморфные («бесформенные») материалы лишены дальнодействующей симметрии или упорядоченной структуры кристаллических материалов. В результате аморфные материалы постепенно размягчаются при воздействии тепла. Полукристаллические материалы, напротив, имеют более упорядоченную структуру и имеют очень острые точки плавления (это означает, что они переходят из твердого состояния в жидкое в очень небольшом диапазоне температур). Полукристаллические материалы будут оставаться в твердом состоянии до тех пор, пока не будет поглощено определенное количество тепла, после чего они быстро перейдут в жидкость.

Классификация как гомополимера или сополимера связана с мономерным составом конечного материала. Мономер — это меньшая молекула, которая связывается с другими небольшими молекулами (другими мономерами) с образованием более крупной молекулы (полимера). Думайте о мономерах как о простейшей повторяющейся единице (небольшой молекуле) в составе более крупной молекулы. Если конечный пластик изготовлен из мономера одного типа, то он классифицируется как гомополимер. Если пластик изготовлен из комбинации двух или более различных типов мономеров, он классифицируется как сополимер.

Есть плюсы и минусы как у гомополимеров (главным примером которых является Делрин), так и у сополимеров (примеров которых великое множество, читайте здесь). Вот несколько характеристик, о которых стоит подумать:

• Гомополимеры жестче.

• Гомополимеры имеют более высокую ударную вязкость при комнатной температуре.

• Гомополимеры имеют более высокую прочность на растяжение.

• Гомополимеры

  имеют несколько более высокую рабочую температуру.

• Гомополимеры немного тверже и более скользкие.

• Сополимеры имеют лучшую размерную стабильность.

• Сополимеры более устойчивы к химическим веществам.

• Сополимеры менее пористые при экструзии.

Практически каждый день большая часть населения Земли использует пластик. Они имеют широкий спектр применения в огромном количестве отраслей. При разработке прототипов, производстве и литье под давлением мы ежедневно взаимодействуем с пластмассами. Некоторые пластмассы используются в инженерных целях (технические пластмассы), в то время как другие легко доступны в производстве, легко обрабатываются или печатаются на 3D-принтере. Доступность и возможность использования на протяжении всего процесса проектирования и разработки, а также пригодность для использования в конечном продукте могут оказать существенное влияние на выбор пластика для ваших продуктов.

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

Бонус: Какая химия стоит за созданием пластмасс (для тех, кто хочет более подробного объяснения):

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