Из чего производят пластик. Из чего производят пластик

Содержание

По данным Гринпис, при добыче нефти и газа в воздух и воду попадает множество токсичных веществ. Более 170 химических веществ, используемых при добыче пластикового сырья, могут вызывать множество заболеваний — от рака до ослабления иммунитета.

Эра пластицена: как пластик захватил нашу планету

Пластиковый мир победил: современный человек живет в пластиковом мире. В середине 20-го века пластик был символом технического прогресса и доступа к современным товарам для большинства населения. Сегодня пластик кажется причастным к одной из самых серьезных экологических проблем нашего времени. ОльгаДерюгина, журналист и автор тг-канала AnthropoceneDigest, рассказывает о различных гранях пластика, его влиянии на современную культуру, дизайн и моду, а также о том, как век одноразовых товаров привел нас в мир вечных отходов .

Пластик, каким мы его знаем сегодня, чужд природе и рассматривается как угроза экологической стабильности. Однако к концу 19 века этот термин еще не ассоциировался с лабораторными экспериментами или промышленным производством. Ранее считалось, что пластмассы являются материалами, распространяющимися естественным путем.

И синтетические, и натуральные пластики относятся к полимерам — классу веществ, состоящих из длинных атомных цепочек. Такая структура и придает материалу эластичность. У искусственных полимеров атомные цепочки зачастую длиннее , чем у натуральных, что наделяет их суперсвойствами.

В природе существуют тысячи различных полимеров. Наиболее известной и широко используемой из них является целлюлоза, которая содержится в деревьях и растениях. В 1855 году британский изобретатель Александр Паркес добавил азотную кислоту и растворители к целлюлозе, чтобы получить целлюлозу — твердый, прозрачный и гибкий материал. Однако Паркс не смог найти подходящий растворитель, который позволил бы материалу принимать любую форму при нагревании. Несколько лет спустя американец Джон Уэсли Хайатт решил эту проблему с помощью камфоры. Своим расцветом целлулоид обязан искусству кино и фотографии. Сегодня этот материал используется редко, поскольку он очень огнеопасен, дорог и сложен в производстве.

Бакелитовый бильярдный шар, 1920-е годы. Источник.

С сегодняшней точки зрения это может показаться странным, но первые производители пластика верили, что этот материал спасет природу от разрушительного поведения человека. Хайатт и его братья организовали мастерскую, вдохновившись объявлением в газете New York Times. Создателю нового материала для бильярда было обещано 10 000 долларов США. В то время в США была очень популярна игра в бильярд, и большим спросом пользовалась слоновая кость, из которой делали шары. Слоновая кость была дорогой и редкой, поэтому производители бильярда отчаянно искали подходящие альтернативы. Когда целлюлит наконец ворвался на промышленную сцену, его стали рекламировать как материал, который спас от смерти тысячи слонов и черепах.

Читайте также

Черепашьи панцири, рога и панцири животных были одними из природных пластиковых материалов, используемых человеком с древних времен. Ученые считают, что цивилизации доколумбовой эпохи умели делать вещи из природных полимеров. Первый зарегистрированный пример пластиковой конструкции из панциря черепахи датируется 1284 годом.

Материалы, которые мы в XX–XXI веках привыкли называть пластиком, в основном принадлежат к синтетическим термопластикам. Они пригодны для многократной переплавки и способны принять практически любую форму.

Хотя принято выделять шесть наиболее распространенных типов пластика, на самом деле их гораздо больше (около 30-40). С 2000 года была произведена почти половина всех существующих пластмасс. В то же время около 40% производимых материалов используется для изготовления упаковочной продукции, при этом Китай является крупнейшим производителем пластмасс на сегодняшний день (30% мирового производства).

Бакелит

История пластмасс, считающихся родоначальником современных синтетических полимеров, родоначальником бакелита, также началась с поиска замены натуральным ингредиентам. Сегодня лаки в основном ассоциируются с накладными ногтями и лаком для ногтей, но в начале 20 века они были востребованы в энергетическом секторе благодаря высоко ценимым изоляционным свойствам. Электричество было в полном разгаре. Это означало, что смола, выделяемая тропическими насекомыми, пользовалась большим спросом. В этот момент бельгиец Лео Бакланд заинтересовался пластичностью серака и решил попробовать создать его искусственный аналог. В 1899 году химик выиграл солидную сумму денег, продав изобретенную им технологию фотобумаги в американскую компанию. На эти деньги Бакленд создал дома мастерскую, где начал экспериментировать с полимерами. Он добился успеха в реакции между фенолом и формальдегидом, полученным из углеродной смолы в присутствии катализатора. После различных экспериментов с различными добавками, в 1909 году Бакленд наконец смог произвести первый синтетический антипластик, который не размягчался при высоких температурах. Этот материал был назван в честь его изобретателя Бейклитиса.

Может быть интересно

Синтетические пластмассы имели большой коммерческий успех. Благодаря своему легкому весу и высокой прочности он сразу же пришелся по душе владельцам промышленных предприятий. Рекламные слоганы объявляли бакелит пригодным для 1000 применений. Это не было преувеличением: до 1944 года было произведено 15 000 различных изделий. В какой-то момент он также использовался в производстве co и медицинского учебного оборудования. Пластик также послужил альтернативой дереву при производстве радиоприемников, значительно упрощая процесс сборки и помогая снизить цену изделия, что сделало радиоприемники аксессуаром почти в каждом американском доме. Многогранные материалы также стали популярны среди дизайнеров: в 1920-х годах витрины магазинов были заполнены бакелитовыми украшениями, а современные пластики вскоре появились на подиуме, в том числе на знаменитых показах Коко Шанель и Эльзы Чиапарелли. Желтоватый полупрозрачный бакелит выглядел как янтарь, а добавление пигмента могло играть роль драгоценного камня. Однако цветовая палитра была ограничена. Материал был очень хрупким и становился более прочным при добавлении целлюлозы или древесных опилок. Наполнители сделали цвета тусклыми и нечеткими. Поэтому бакелит недолго продержался на пьедестале моды и уступил место более современным пластмассам.

Способность пластика притворяться другим материалом сделала его незаменимым участником как малотиражного, так и массового производства. В каком-то смысле именно бакелит стал предвестником эпохи постмодернизма, внеся свой вклад в размытие границ между «высокой» и «низкой» культурой, «хорошим» и «дурным» вкусом.

Бакелитовый браслет, 1920-е годы. Источник.

Винил

ПВХ или винил — один из трех самых популярных пластиков. В современной культуре винил обычно ассоциируется с музыкальными записями, но в начале XX века он использовался для изготовления гольфов и каблуков. Как и Бакелит, ПВХ оставил свой след в истории моды — например, им хотели стать дизайнер Пакорабан и Пьер Карден. Блестящий, прочный и водонепроницаемый материал идеально подходит для одежды, вдохновленной космосом и киберпространством.

Джейн Фонда в роли Барбареллы в 1968 году. Костюм был изготовлен из ПВХ и разработан Пако Лабаном. Фотография Дэвида Хирна. Источник.

ПВХ — один из самых старых пластиков, и его ценность не сразу была оценена изобретателями. Винил был открыт по меньшей мере дважды в 19 веке, сначала французским естествоиспытателем и химиком Анри Виктором Рейно в 1838 году, а затем немецким ученым Германом Бауманном в 1872 году. при солнечном свете. Однако полученный твердый материал было трудно переработать, и был обнаружен заброшенный винил. В конце концов, немецкий изобретатель Фридрих Август Клатте запатентовал новый материал в 1913 году. Однако первое промышленное применение материала состоялось только в 1920-х годах, когда ученый Уолдо Семон из компании BFGoodrich разработал искусственную резину. Хотя рецессия почти уничтожила эксперимент, у Семона возникла идея использовать ПВХ в качестве водопредставляющего покрытия для тканей и промышленного производства винила. С началом Второй мировой войны спрос на этот материал возрос, и он пригодился в качестве изоляционного герметика для военных кораблей.

В отличие от большинства других пластиков, PVC лишь частично основан на углеводороде (этилене, полученном из природного газа или нефти), в его состав также входит хлор. Дихлорид этилена под воздействием высокой температуры превращается в газ винил хлорид, затем в ходе полимеризации из него получается поливинилхлорид.

Теоретически, винил является материалом, пригодным для вторичной переработки. Он может быть переработан до восьми раз без потери своих свойств, так как длина его молекулярных цепочек не изменяется при нагревании. В 1980-х годах звукозаписывающие компании попытались применить эти знания на практике, но виниловые диски оказались не так просты. Качество исходного материала определяет качество звука. Поэтому для переработки подходят только файлы в отличном состоянии. В остальном диски звучат довольно плохо. Переработка не решает еще одну серьезную проблему: продукция, получаемая при производстве ПВХ, токсична и имеет тенденцию к естественному накоплению.

Обложка самого популярного коллекционного винилового альбома «Битлз» Convent Road

Если бакелит помог устранить различие между элитарной и популярной культурой, то винил пережил контрреволюцию и стал трубопроводом в мир субкультур. Винилу удалось превзойти многие другие аудионосители, которые были как-то забыты в течение нескольких лет, такие как кассеты, компакт-диски и мини-диски. С 1950-х до середины 1980-х годов виниловые диски занимали важное, но относительно скромное место на музыкальном рынке, а зенит потребления виниловых пластинок пришелся на период с 2008 по 2012 год. Внезапно виниловые диски стали предметом коллекционирования. Социологи связывают это не только с качеством звука, любимым меломанами, но и с историей и значимостью самого предмета. Действительно, виниловый альбом был главным союзником музыки и сопровождал ее в 20 веке. Винил с самого начала сопровождал любителей джаза и поп-рока, а позже способствовал рождению таких видов, как хип-хоп, дет и хаос.

— Кислородсодержащие вещества используются в качестве изоляции: при производстве трансформаторов, электрических двигателей, приборов, радио (для печатных схем) и телефонных компонентов.

Содержание

Первый пластик был разработан британским металлургом и изобретателем Александром Паркесом в 1855 году1. Паркес назвал его паркезином (позже названным целлулоидом). Паркезин был впервые представлен на крупной международной выставке в Лондоне в 1862 году. Развитие пластмасс началось с использования природных пластических материалов (жевательная резинка, ракушечник) и продолжилось химически модифицированными природными материалами (каучук, нитроцитрин, коллаген). Полностью синтетические молекулы (Байкрит, эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен и т.д.).

Parkezin был первой маркой искусственного пластика, изготовленного из целлюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителями. Паркезин часто называли искусственной слоновой костью. В 1866 году Паркес основал компанию Parxein Company для массового производства этого вещества. Однако компания обанкротилась из-за низкого качества продукции, поскольку Parkesine стремилась снизить производственные затраты. Преемником паркезина стал ксилонит (другое название того же материала), производимый компанией Дэниела Спилла, бывшего сотрудника Паркеса, и клеточные породы, производимые Джоном Уэсли Хайаттом.

Типы пластмасс

В зависимости от природы полимера и способа его преобразования из вязкого в стеклообразное состояние в процессе формирования изделия, пластмассы различают следующим образом

    ( термопластичные пластмассы ) — при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние; ( термореактивные пластмассы ) — в начальном состоянии имеют линейную структуру макромолекул, а при некоторой температуре отверждения приобретают сетчатую. После отверждения не могут переходить в вязкотекучее состояние. Рабочие температуры выше, но при нагреве разрушаются и при последующем охлаждении не восстанавливают своих исходных свойств.

Газопластики также являются блестящими пластмассами с низкой плотностью.

Свойства

Основные механические свойства пластмасс такие же, как и у металлов. Пластмассы характеризуются низкой плотностью (0,85-1,8 г/см³), очень низкой электро- и теплопроводностью и низкой механической прочностью. Они разлагаются при нагревании (часто разжижаются). Они не впитывают воду, устойчивы к сильным кислотам и щелочам и по-разному ведут себя по отношению к органическим растворителям (в зависимости от химического состава полимера). Обычно они практически безвредны. Свойства пластмасс могут быть изменены путем дифференциации сырья и комбинаций других материалов, таких как методы содружественной или стероидной полимеризации, стекловидность, ткани, добавление наполнителей и пигментов, термо- и светостабилизаторов, радиации и т.д. Использование подходящих полиолефинов и дисициановых соединений в производстве, например, полиуретана.

Твердость пластика Бринелля определяется в соответствии с нагрузкой 50-250 кгс при диаметре 5 мм.

Термическая прочность мартена — это температура, при которой стержень размером 120 x 15 x 10 мм сгибается при постоянном крутящем моменте, создавая максимальное напряжение изгиба 50 кгс/см² на поверхности размером 120 x 15 мм. Рычаг длиной 210 мм, прикрепленный к концу образца, разрушается или сгибается так, что перемещается на 6 мм.

Температура Вика — это температура, при которой цилиндрический стержень диаметром 1,13 мм проникает в 1 мм пластика при нагрузке массой 5 кг (1 кг для мягких пластиков).

Точка хрупкости — это температура, при которой глупые или эластичные материалы склонны к разрушению после удара.

Для придания пластику определенных свойств в него добавляют пластификаторы (силикон, двойной эфир, ПЭГ и т.д.), антипирены (дифенорованасульфоновая кислота) и антиоксиданты (трифлорелин пламени).

Оцените статью
Бизнес блог