Пластик - Plastic

Предметы домашнего обихода из различных видов пластика

Пластмассы - это широкий спектр синтетических или полусинтетических материалов, в которых в качестве основного ингредиента используются полимеры . Их пластичность позволяет формовать , экструдировать или прессовать пластмассы в твердые предметы различной формы. Эта адаптивность, а также широкий спектр других свойств, таких как легкий, прочный, гибкий и недорогой в производстве, привели к его широкому использованию. Пластмассы обычно производятся в промышленных системах человека. Большинство современных пластмасс получают из химических веществ на основе ископаемого топлива, таких как природный газ или нефть ; однако в последних промышленных методах используются варианты, изготовленные из возобновляемых материалов, таких как кукуруза или производные хлопка .

В странах с развитой экономикой около трети пластика используется в упаковке и примерно столько же используется в зданиях, таких как трубопроводы , водопровод или виниловый сайдинг . Другие виды использования включают автомобили (до 20% пластика), мебель и игрушки. В развивающемся мире применение пластика может отличаться; 42% потребления Индии приходится на упаковку. В области медицины полимерные имплантаты и другие медицинские устройства, по крайней мере, частично производятся из пластика. Во всем мире ежегодно производится около 50 кг пластика на человека, при этом объем производства удваивается каждые десять лет.

Первым в мире полностью синтетическим пластиком был бакелит , изобретенный в Нью-Йорке в 1907 году Лео Бэкеландом , который ввел термин «пластик». Сегодня производятся десятки различных типов пластиков, таких как полиэтилен , который широко используется в упаковке продуктов , и поливинилхлорид , используемый в строительстве и трубах из-за его прочности и долговечности. Многие химики внесли свой вклад в материаловедение пластмасс, включая лауреата Нобелевской премии Германа Штаудингера , которого называют «отцом химии полимеров », и Германа Марка , известного как «отец физики полимеров ».

Успех и доминирование пластмасс с начала 20-го века вызвал широко распространенные экологические проблемы из-за их медленной скорости разложения в природных экосистемах. К концу 20-го века промышленность пластмасс продвигала переработку , чтобы уменьшить экологические проблемы, продолжая при этом производить первичный пластик. В то время основные компании, производящие пластмассы, сомневались в экономической целесообразности вторичной переработки, и это отражено в современной коллекции пластмассы. Сбор и переработка пластика в значительной степени неэффективны из-за сбоев современных механизмов принятия решений , которые привели к тому, что сложность и объем очистки и сортировки пластмасс, оставшихся после потребителя, слишком высок для современных методов. Большая часть произведенного пластика не использовалась повторно, либо улавливалась на свалках, либо осталась в окружающей среде как пластиковое загрязнение . Загрязнение пластиком можно обнаружить во всех основных водоемах мира, например, создавая мусорные пятна во всех океанах мира и загрязняя наземные экосистемы.

Этимология

Слово « пластик» происходит от греческого πλαστικός ( plastikos ), означающего «способный к формованию или формованию », и, в свою очередь, от πλαστός ( plastos ), означающего «формованный». В качестве существительного это слово чаще всего относится к твердым продуктам нефтехимического производства.

Существительное пластичность здесь конкретно относится к деформируемости материалов, используемых при производстве пластмасс. Пластичность позволяет формовать, экструзию или прессование в различные формы: пленки, волокна, тарелки, трубки, бутылки и коробки, среди многих других. Пластичность также имеет техническое определение в материаловедении, выходящее за рамки данной статьи, и относится к необратимым изменениям формы твердых веществ.

Состав

Большинство пластиков содержат органические полимеры. Подавляющее большинство этих полимеров образовано из цепочек атомов углерода с присоединением или без присоединения атомов кислорода, азота или серы. Эти цепи содержат множество повторяющихся звеньев, образованных из мономеров . Каждая полимерная цепь состоит из нескольких тысяч повторяющихся звеньев. Основой является частью цепи , которая находится на главном пути , связывая вместе большое число повторяющихся единиц. Чтобы настроить свойства пластика, с его основы свисают различные молекулярные группы, называемые боковыми цепями ; они обычно свешиваются с мономеров до того, как сами мономеры соединяются вместе с образованием полимерной цепи. Структура этих боковых цепей влияет на свойства полимера.

Свойства и классификации

Пластмассы обычно классифицируются по химической структуре основной цепи и боковых цепей полимера. Важные группы, классифицируемые таким образом, включают акрилы , полиэфиры , силиконы , полиуретаны и галогенированные пластмассы . Пластмассы можно классифицировать по химическим процессам, используемым при их синтезе, таким как конденсация , полиприсоединение и сшивание . Их также можно классифицировать по их физическим свойствам, включая твердость , плотность , предел прочности на разрыв , термическое сопротивление и температуру стеклования . Пластмассы можно дополнительно классифицировать по их устойчивости и реакциям с различными веществами и процессами, такими как воздействие органических растворителей, окисление и ионизирующее излучение . Другие классификации пластмасс основаны на качествах, относящихся к производству или дизайну продукции для конкретной цели. Примеры включают термопласты , реактопласты , проводящие полимеры , биоразлагаемые пластмассы , инженерные пластмассы и эластомеры .

Термопласты и термореактивные полимеры

Пластиковая ручка кухонной утвари деформировалась под воздействием тепла и частично оплавилась.

Одна из важных классификаций пластмасс - это степень, в которой химические процессы, используемые для их производства, обратимы или нет.

Термопласты не претерпевают химического изменения в своем составе при нагревании и, таким образом, могут подвергаться многократной формовке. Примеры включают полиэтилен (PE), полипропилен (PP), полистирол (PS) и поливинилхлорид (PVC).

Термореактивные полимеры или термореактивные полимеры могут плавиться и принимать форму только один раз: после затвердевания они остаются твердыми. При повторном нагревании термореактивные пластмассы не плавятся, а разлагаются. В процессе термореактивного отверждения происходит необратимая химическая реакция. Вулканизации каучука является примером этого процесса. Перед нагреванием в присутствии серы натуральный каучук ( полиизопрен ) представляет собой липкий, слегка текучий материал; после вулканизации изделие становится сухим и жестким.

Аморфные пластики и кристаллические пластики

Многие пластмассы полностью аморфны (без высокоупорядоченной молекулярной структуры), включая термореактивные материалы, полистирол и метилметакрилат (ПММА). Кристаллические пластмассы демонстрируют структуру из более равномерно расположенных атомов, таких как полиэтилен высокой плотности (HDPE), полибутилентерефталат (PBT) и полиэфирэфиркетон (PEEK). Однако некоторые пластмассы являются частично аморфными и частично кристаллическими по молекулярной структуре, что придает им как точку плавления, так и один или несколько переходов в стеклообразное состояние (температура, выше которой степень локализованной молекулярной гибкости существенно увеличивается). Эти так называемые полукристаллические пластмассы включают полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полиамиды (нейлоны), полиэфиры и некоторые полиуретаны.

Проводящие полимеры

Внутренне проводящие полимеры (ICP) - это органические полимеры, проводящие электричество. Хотя в полиацетилене с ориентированной растяжкой была достигнута проводимость до 80 кСм / см , она не приближается к проводимости большинства металлов. Например, медь имеет проводимость в несколько сотен кСм / см.

Биоразлагаемые пластмассы и биопластики

Биоразлагаемый пластик

Биоразлагаемые пластмассы - это пластмассы, которые разрушаются (разрушаются) под воздействием солнечного света или ультрафиолетового излучения ; вода или сырость; бактерии; ферменты; или ветровое истирание. Нападение насекомых, таких как восковые черви и мучные черви, также можно рассматривать как формы биоразложения. Аэробное разложение требует, чтобы пластик был открыт на поверхности, тогда как анаэробное разложение было бы эффективным в системах захоронения отходов или компостирования. Некоторые компании производят биоразлагаемые добавки для усиления биоразложения. Хотя порошок крахмала может быть добавлен в качестве наполнителя, чтобы некоторые пластмассы легче разлагались, такая обработка не приводит к полному разрушению. Некоторые исследователи создали генно-инженерные бактерии для синтеза полностью биоразлагаемых пластиков, таких как полигидроксибутират (ПОБ); однако по состоянию на 2021 год они относительно дороги.

Биопластики

В то время как большинство пластиков производится из нефтехимии, биопластики в основном производятся из возобновляемых растительных материалов, таких как целлюлоза и крахмал. Как из-за конечных пределов запасов ископаемого топлива, так и из-за повышения уровня парниковых газов, вызванного, в первую очередь, сжиганием этого топлива, разработка биопластиков становится все более развивающейся областью. Глобальные производственные мощности по производству пластмасс на биологической основе оцениваются в 327 000 тонн в год. Напротив, мировое производство полиэтилена (PE) и полипропилена (PP), ведущих полиолефинов нефтехимического происхождения, в 2015 году оценивалось в более 150 миллионов тонн.

Пластиковая промышленность

Пластиковая промышленность включает в себя глобальное производство, компаундирование , переработку и продажу пластиковых изделий. Хотя Ближний Восток и Россия производят большую часть необходимого нефтехимического сырья; производство пластика сосредоточено на глобальном Востоке и Западе. Пластиковая промышленность включает огромное количество компаний и может быть разделена на несколько секторов:

Производство

С момента зарождения пластмассовой промышленности в 1950-х годах мировое производство значительно выросло, достигнув в 2015 году около 381 миллиона метрических тонн (без учета добавок). Общее количество пластика, произведенного за это время, оценивается в 8,3 миллиарда тонн.

Полипропиленовые заводы
Завод SOCAR Polymer по производству полипропилена в Сумгаите, Азербайджан
Завод SOCAR Polymer по производству полипропилена в Сумгаите , Азербайджан
Годовое мировое производство пластика 1950–2015 гг. Вертикальные линии обозначают рецессию 1973–1975 годов и финансовый кризис 2007–2008 годов, которые привели к кратковременному сокращению производства пластика.

Пластмассы производятся на химических предприятиях путем полимеризации исходных материалов ( мономеров ); которые почти всегда имеют нефтехимический характер. Такие объекты обычно имеют большие размеры и визуально похожи на нефтеперерабатывающие заводы , с разветвленными трубопроводами, проходящими по всей территории. Большой размер этих заводов позволяет им использовать эффект масштаба . Несмотря на это, производство пластика не особо монополизировано: около 100 компаний обеспечивают 90% мирового производства. Сюда входят как частные, так и государственные предприятия. Примерно половина всего производства приходится на Восточную Азию, при этом Китай является крупнейшим производителем. К основным международным производителям относятся:

Мировое производство пластика (2020 г.)
Область Мировое производство
НАФТА 19%
Европа 16%
Латинская Америка 4%
Ближний Восток и Африка 7%
СНГ 3%
Китай 31%
Япония 3%
Остальная Азия 17%

Компаундирование

Схема пластического компаундирования термопластичного материала

Пластик не продается как чистый, неподдельный материал, а вместо этого смешивается с различными другими химическими веществами и материалами, которые вместе известны как добавки. Они добавляются на стадии компаундирования и включают такие вещества, как стабилизаторы , пластификаторы и красители , которые предназначены для увеличения срока службы, обрабатываемости или эстетики конечного продукта. В некоторых корпусах это может включать смешивание различных типов пластика вместе с образованием полимерной смеси , такой как ударопрочный полистирол . Крупные компании могут самостоятельно производить компаундирование перед производством, но некоторые производители могут делать это сторонними организациями. Компании, которые специализируются на этой работе, известны как Compounders.

Компаундирование термореактивного пластика относительно несложно; поскольку он остается жидким, пока не затвердеет до окончательной формы. Для термопластичных материалов необходимо расплавить пластик, что включает нагрев его до температуры 150–320 ° C (300–610 ° F). Расплавленный пластик вязкий и ламинарный поток , что приводит к плохому перемешиванию. Поэтому компаундирование выполняется с использованием экструзионного оборудования, которое может подавать необходимое тепло и перемешивать для получения правильно диспергированного продукта.

Концентрации добавок обычно довольно низкие, однако высокие уровни могут быть добавлены для создания продуктов Masterbatch . Добавки в них сконцентрированы, но все же должным образом диспергированы в основной смоле. Гранулы маточной смеси можно смешивать с более дешевым сыпучим полимером и выделять свои добавки во время обработки, чтобы получить однородный конечный продукт. Это может быть дешевле, чем работать с полностью смешанным материалом.

Преобразование

Короткое видео по литью под давлением (9 мин 37 с)
См. Подпись
Выдувание пластиковой бутылки для напитков

Компании, которые производят готовую продукцию, называются переработчиками (иногда переработчиками). Подавляющее большинство пластмасс, производимых во всем мире, подвергаются термоуплотнению, и для формования их необходимо нагреть до расплавления. Существуют различные виды экструзионного оборудования, которое затем может придавать пластику практически любую форму.

Для термореактивных материалов процесс немного отличается, поскольку пластмассы изначально жидкие и их необходимо отверждать, чтобы получить твердые продукты, но большая часть оборудования во многом схожа.

Виды пластиков

Товарные пластмассы

Химические структуры и использование некоторых распространенных пластмасс

Около 70% мирового производства сосредоточено в шести основных типах полимеров, так называемых товарных пластмассах . В отличие от большинства других пластиков их часто можно идентифицировать по идентификационному коду смолы (RIC):

Символ Смола Код 01 PET.svg Полиэтилентерефталат (ПЭТ или ПЭТ)
Символ Смола Код 02 PE-HD.svg Полиэтилен высокой плотности (HDPE или PE-HD)
Символ Смола Код 03 PVC.svg Поливинилхлорид (ПВХ или V)
Символ Смола Код 04 PE-LD.svg Полиэтилен низкой плотности (LDPE или PE-LD),
Символ Смола Код 05 PP.svg Полипропилен (ПП)
Символ Смола Код 06 PS.svg Полистирол (ПС)

Полиуретаны (PUR) и волокна PP&A часто также включаются в качестве основных товарных классов, хотя в них обычно отсутствуют RIC, поскольку они представляют собой довольно разные по химическому составу группы. Эти материалы недорогие, универсальные и с ними легко работать, что делает их предпочтительным выбором для массового производства повседневных предметов. Самым большим их применением является упаковка: в 2015 году таким образом было использовано около 146 миллионов тонн, что эквивалентно 36% мирового производства. Из-за их доминирования; Многие свойства и проблемы, обычно связанные с пластмассами, такие как загрязнение из-за их плохой способности к биологическому разложению , в конечном итоге связаны с товарными пластиками.

Огромное количество пластмасс существует за пределами товарных пластмасс, многие из которых обладают исключительными свойствами.





Мировое производство пластика по типу полимера (2015 г.)
Полимер Производство (млн т) Процент всех пластмасс Тип полимера Тепловой характер
Полиэтилен низкой плотности (LDPE) 64 15,7% Полиолефин Термопластик
Полиэтилен высокой плотности (HDPE) 52 12,8% Полиолефин Термопластик
полипропилен (PP) 68 16,7% Полиолефин Термопластик
Полистирол (ПС) 25 6,1% Ненасыщенный полиолефин Термопластик
Поливинилхлорид (ПВХ) 38 9,3% Галогенированный Термопластик
Полиэтилентерефталат (ПЭТ) 33 8,1% Конденсация Термопластик
Полиуретан (PUR) 27 6,6% Конденсация Термореактивный
PP&A волокна 59 14,5% Конденсация Термопластик
Все другие 16 3,9% Различный Варьируется
Добавки 25 6,1% - -
Общий 407 100% - -

Инженерные пластмассы

Инженерные пластмассы используются для изготовления более прочных изделий, таких как автомобильные детали, строительные материалы и некоторые детали машин. В некоторых случаях они представляют собой смесь полимеров.

  • Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS): корпуса электронного оборудования (например, компьютерные мониторы, принтеры, клавиатуры) и дренажная труба
  • Ударопрочный полистирол (HIPS): подкладки для холодильников, упаковка для пищевых продуктов и стаканы для торговых автоматов.
iPhone 5c , смартфон с корпусом unibody из поликарбоната
  • Поликарбонат (ПК): компакт-диски, очки, защитные экраны , защитные окна, светофоры и линзы.
  • Поликарбонат + акрилонитрилбутадиенстирол (ПК + АБС): смесь ПК и АБС, которая создает более прочный пластик, используемый во внутренних и внешних деталях автомобилей, а также в корпусах мобильных телефонов.
  • Полиэтилен + акрилонитрилбутадиенстирол (PE + ABS): скользкая смесь PE и ABS, используемая в сухих подшипниках для малых нагрузок.
Аквариум Monterey Bay глубиной 10 метров (33 фута) имеет акриловые окна толщиной до 33 сантиметров (13 дюймов), которые выдерживают давление воды.
  • Полиметилметакрилат (ПММА) ( акрил ): контактные линзы (исходной «твердой» разновидности), остекление (наиболее известное в этой форме под различными торговыми наименованиями во всем мире; например, Perspex , Plexiglas и Oroglas), рассеиватели флуоресцентного света. , и крышки задних фонарей для автомобилей. Он также составляет основу художественных и коммерческих акриловых красок , когда растворяется в воде с использованием других веществ.
  • Силиконы (полисилоксаны): термостойкие смолы, используемые в основном в качестве герметиков, но также используемые для приготовления высокотемпературных кухонных принадлежностей и в качестве основной смолы для промышленных красок.
  • Мочевина-формальдегид (UF): один из аминопластов, используемых в качестве многоцветной альтернативы фенолам: используется в качестве клея для дерева (для фанеры, ДСП, ДВП) и корпусов электрических переключателей.

Пластмассы с высокими эксплуатационными характеристиками

Пластмассы с высокими эксплуатационными характеристиками, как правило, дороги, и их использование ограничивается специализированными приложениями, в которых используются их превосходные свойства.

  • Арамиды : класс термостойких и сильные синтетические волокна , используемых в аэрокосмических и военных применениях, включает в себя кевлар и Nomex и Twaron .
  • Полиэфиркетон (PEEK): прочный, химически и термостойкий термопласт; его биосовместимость позволяет использовать его в медицинских имплантатах и ​​в изделиях для аэрокосмической промышленности. Это один из самых дорогих товарных полимеров.
  • Полиэфиримид (PEI) (Ultem): высокотемпературный, химически стабильный полимер, который не кристаллизуется.
  • Полиимид : высокотемпературный пластик, используемый в таких материалах, как каптонная лента.
  • Полисульфон : высокотемпературная перерабатываемая в расплаве смола, используемая в мембранах, фильтрующих средах, погружных трубках водонагревателей и других высокотемпературных применениях.
  • Политетрафторэтилен (ПТФЭ) или тефлон : термостойкие покрытия с низким коэффициентом трения, используемые на антипригарных поверхностях сковород, сантехнической ленты и водных горок.
  • Полиамид-имид (PAI): высокоэффективный инженерный пластик, широко используемый в высокопроизводительных зубчатых передачах, переключателях, трансмиссиях и других автомобильных компонентах, а также деталях аэрокосмической отрасли.

Приложения

Наибольшее применение пластмассы в качестве упаковочных материалов, но они используются в широком спектре других секторов, в том числе: строительство (трубы, водостоки, двери и окна), текстиль ( эластичные ткани , флис ), товары народного потребления (игрушки, посуда, зубные щетки), транспорт (фары, бамперы, панели кузова , зеркала заднего вида ), электронику (телефоны, компьютеры, телевизоры) и в качестве деталей машин.



Типичные полимеры

Бакелит

Первый пластик на основе синтетического полимера был изобретен в 1907 году Лео Хендриком Бэкеландом , американцем бельгийского происхождения, живущим в штате Нью-Йорк. Он искал изоляционный шеллак для покрытия проводов в электродвигателях и генераторах. Он обнаружил, что при объединении фенола (C 6 H 5 OH) и формальдегида (HCOH) образуется липкая масса, и что материал можно смешивать с древесной мукой, асбестом или сланцевой пылью для создания прочных и огнестойких «композитных» материалов. Новый материал имел тенденцию к вспениванию во время синтеза, что требовало, чтобы Бэкеланд построил сосуды под давлением, чтобы вытеснить пузырьки и обеспечить гладкий, однородный продукт. Бакелит, названный в его честь и запатентованный в 1909 году, первоначально использовался для изготовления электрических и механических деталей; он получил широкое распространение в товарах общего назначения и ювелирных изделиях в 1920-х годах. Чисто синтетический материал, бакелит также был одним из первых термореактивных пластмасс.

Нейлон

Корпорация DuPont начала секретный проект разработки в 1927 году под названием Fiber66 под руководством химика из Гарварда Уоллеса Карозерса и директора химического отдела Элмера Кейзера Болтона . Работа Карозерса привела к открытию синтетического нейлонового волокна, которое было очень прочным и гибким. Первое применение было для щетины зубной щетки. Каротерс и его команда синтезировали ряд различных полиамидов, включая полиамиды 6.6 и 4.6, а также полиэфиры.

Нейлон был первым коммерчески успешным синтетическим термопластичным полимером. Первые женские нейлоновые чулки (нейлон) были представлены DuPont на Всемирной выставке 1939 года в Нью-Йорке. Потребовалось 12 лет и 27 миллионов долларов США, чтобы очистить нейлон и разработать промышленные процессы для его массового производства. В 1940 году было продано 64 миллиона пар нейлоновых чулок.

Когда США вступили во Вторую мировую войну, возможности DuPont по производству нейлоновых нейлонов перешли к производству огромного количества парашютов для летчиков и парашютистов. После окончания войны DuPont возобновила продажу нейлона населению, приняв участие в рекламной кампании 1946 года, которая вызвала так называемые нейлоновые бунты .

Впоследствии полиамиды 6, 10, 11 и 12 были разработаны на основе мономеров, которые являются кольцевыми соединениями, такими как капролактам . Нейлон 66 - это материал, изготовленный методом конденсационной полимеризации . Нейлон различных типов остается важным пластмассой, и в своей объемной форме он очень износостойкий, особенно если он пропитан маслом. Он используется для изготовления шестерен, подшипников скольжения , седел клапанов и уплотнений; и из-за хорошей термостойкости, все чаще используется в транспортных средствах, а также для других механических деталей.

Полиметилметакрилат)

Поли (метилметакрилат) (ПММА), также известный как акриловое или акриловое стекло, а также под торговыми названиями Plexiglas, Acrylite, Lucite и Perspex, представляет собой прозрачный термопласт, часто используемый в виде листов в качестве легкой или небьющейся альтернативы. стакан. ПММА также может использоваться в качестве литейной смолы, в чернилах и покрытиях, а также имеет множество других применений.

Полистирол

Непластифицированный полистирол - это жесткий, хрупкий и недорогой пластик, который использовался для изготовления пластиковых моделей и подобных безделушек. Он также является основой для некоторых из самых популярных «вспененных» пластиков, известных под названием пенополистирол или пенополистирол . Как и большинство других пенополистиролов, пенополистирол может быть изготовлен в форме «открытых ячеек», в которой пузырьки пены соединены между собой, как в абсорбирующей губке, и «закрытых ячеек», в которых все пузырьки различны, как крошечные воздушные шары. , как в газонаполненной пеноизоляции и флотационных устройствах. В конце 1950-х был введен ударопрочный стирол, который не был хрупким. В настоящее время он находит широкое применение в игрушечных фигурках и новинках.

Поливинил хлорид

ПВХ широко используется в канализационных трубах из-за его низкой стоимости, химической стойкости и простоты соединения.

Поливинилхлорид (ПВХ, обычно называемый «винил») содержит атомы хлора. Связи C-Cl в основной цепи гидрофобны и устойчивы к окислению (и горению). ПВХ - жесткий, прочный, термостойкий и устойчивый к погодным условиям, свойства, которые делают его пригодным для использования в устройствах для водопровода , водостоках, обшивке дома, корпусах для компьютеров и другом электронном оборудовании. ПВХ также можно смягчить с помощью химической обработки, и в этой форме он теперь используется для изготовления термоусадочной пленки , упаковки пищевых продуктов и дождевиков.

Все полимеры ПВХ разлагаются под действием тепла и света. Когда это происходит, хлористый водород выбрасывается в атмосферу и происходит окисление соединения. Поскольку хлористый водород легко соединяется с водяным паром в воздухе с образованием соляной кислоты, поливинилхлорид не рекомендуется для длительного архивного хранения серебра, фотопленки или бумаги ( предпочтительнее майлар ).

Резина

Натуральный каучук - это эластомер (эластичный углеводородный полимер), который первоначально был получен из латекса , коллоидной суспензии молочного цвета, содержащейся в специализированных сосудах некоторых растений. Он полезен непосредственно в этой форме (действительно, первым резиновым материалом в Европе была ткань, гидроизолированная невулканизированным латексом из Бразилии). Однако в 1839 году Чарльз Гудиер изобрел вулканизированный каучук: вид натурального каучука, нагретого серой (и некоторыми другими химическими веществами), образующий поперечные связи между полимерными цепями ( вулканизация ), улучшающий эластичность и долговечность. В 1851 году Нельсон Гудиер добавил наполнители к материалам из натурального каучука для образования эбонита .

Синтетическая резина

Первый полностью синтетический каучук был синтезирован Сергеем Лебедевым в 1910 году. Во время Второй мировой войны блокада поставок натурального каучука из Юго-Восточной Азии вызвала бум в разработке синтетического каучука, особенно стирол-бутадиенового каучука . В 1941 году годовой объем производства синтетического каучука в США было всего 231 тонн , который увеличился до 840,000 тонн в 1945. В космической гонке и ядерных вооружений , расы , Caltech исследователи экспериментировали с использованием синтетических каучуков на твердом топливе для ракет. В конечном итоге все большие военные ракеты и ракеты будут использовать твердое топливо на основе синтетического каучука, и они также будут играть значительную роль в гражданских космических усилиях.

Добавки

Добавки состоят из различных органических или неорганических соединений, которые примешиваются к пластмассам для повышения функциональных характеристик. Добавленные количества могут значительно различаться; например, до 70% веса ПВХ могут составлять пластификаторы, тогда как пигменты могут составлять менее 1%. Многие споры, связанные с пластмассами, на самом деле связаны с добавками.

Типичные добавки включают:

Красители

Пластиковые красители - это химические соединения, используемые для окрашивания пластика. Эти соединения представлены в виде красителей и пигментов . Тип красителя выбирается в зависимости от типа полимерной смолы, которую необходимо окрашивать. Красители обычно используются с поликарбонатами , полистиролом и акриловыми полимерами . Пигменты лучше подходят для использования с полиолефинами .

Краситель должен удовлетворять различным ограничениям, например, соединение должно быть химически совместимым с основной смолой, подходить для соответствия цветовому стандарту (см., Например, International Color Consortium ), быть химически стабильным , что в данном случае означает способность выжить. напряжения и температуры обработки ( термостойкость ) в процессе изготовления и быть достаточно прочными, чтобы соответствовать сроку службы продукта.

Параметры соединения варьируются в зависимости от желаемого эффекта, который может включать в себя перламутровый , металлический, флуоресцентный , фосфоресцентный , термохромный или фотохромный конечный продукт .

Кроме того, точная химическая формула будет зависеть от типа применения: общего назначения, предмета контакта с пищевыми продуктами , игрушки , упаковки, подпадающей под действие CONEG и т. Д.

Различные методы доставки красителей в формованные пластмассы включают маточные смеси (концентраты), метод, который включает разделение концентрата на смолу, кубические смеси («смеси соли и перца» - сухое смешивание), которые представляют собой натуральные полимеры, уже распыленные на натуральные полимеры, поверхность покрытие и предварительно окрашенные смолы, которые предполагают использование предварительно окрашенных материалов для удешевления производства.

Наполнители и арматура

Несмотря на внешнюю схожесть, эти добавки служат разным целям. Наполнители - это инертные недорогие материалы, добавленные к полимеру для снижения стоимости и веса. Примеры включают мел , крахмал , целлюлозу , древесную муку и оксид цинка . Для упрочнения полимера от механических повреждений могут быть добавлены армирующие элементы. Примеры включают добавление углеродного волокна для формирования армированного волокном пластика .

Антипирены

Огнестойкий
Термин « антипирены» включает в себя разнообразную группу химикатов, которые добавляют в производимые материалы, такие как пластмассы и текстиль , а также в отделочные материалы и покрытия . Антипирены активируются при наличии источника воспламенения и предназначены для предотвращения или замедления дальнейшего развития воспламенения с помощью множества различных физических и химических методов. Они могут быть добавлены в виде сополимера во время процесса полимеризации, или позже добавлены к полимеру в процессе формования или экструзии, или (особенно для текстильных изделий) могут применяться в качестве местного отделочного покрытия. Минеральные антипирены обычно являются добавками, в то время как галогенорганические и фосфорорганические соединения могут быть реактивными или аддитивными.

Пластификаторы

Пластификаторы используются для улучшения гибкости и реологии пластмасс и важны при производстве пленок и кабелей. По массе они часто являются наиболее распространенными добавками, хотя она значительно варьируется между полимерами. Около 80–90% мирового производства используется в ПВХ , который сам по себе может содержать до 70% пластификатора по массе. Целлюлозные пластмассы, такие как целлофан , также содержат значительное количество пластификаторов. Для сравнения, в полиэтилентерефталате (ПЭТ) пластификатор отсутствует или содержится в небольшом количестве . Фталаты остаются наиболее распространенным классом пластификаторов, несмотря на обеспокоенность общественности по поводу их потенциального воздействия на здоровье как эндокринных разрушителей .

Стабилизаторы

Полимерные стабилизаторы важны во время формования и литья расплавленного пластика, но также продлевают срок службы полимеров, подавляя разрушение полимера, которое возникает в результате воздействия ультрафиолетового света, окисления и других сил. Таким образом, обычные стабилизаторы поглощают УФ-свет или действуют как антиоксиданты .

Другие классы

Разделительные агенты

Разделительные агенты используются при производстве пластмассовых изделий, чтобы предотвратить их прилипание к форме, например, при литье под давлением . Добавки скольжения также используются для предотвращения прилипания полиолефиновых пленок к металлическим поверхностям во время обработки. Эрукамид и олеамид являются общими примерами.

Биоциды

Биоциды добавляются для предотвращения роста организмов на пластиковой поверхности. Обычно это делается для того, чтобы сделать пластик антибактериальным. Большинство биоцидов добавляют в мягкий ПВХ и вспененные полиуретаны. Соединения включают изотиазолиноны , триклозан , соединения мышьяка и оловоорганические соединения .

Токсичность

Чистые пластмассы обладают низкой токсичностью из-за их нерастворимости в воде, а из-за большой молекулярной массы они биохимически инертны. Пластиковые изделия содержат множество добавок, некоторые из которых могут быть токсичными. Например, пластификаторы, такие как адипаты и фталаты , часто добавляют к хрупким пластмассам, таким как ПВХ, чтобы сделать их достаточно пластичными для использования в упаковке пищевых продуктов, игрушках и многих других предметах. Следы этих соединений могут вымываться из продукта. Из-за опасений по поводу воздействия таких продуктов выщелачивания ЕС ограничил использование ДЭГФ (ди-2-этилгексилфталата) и других фталатов в некоторых приложениях, а США ограничили использование ДЭГФ, ДПБ , ББП , ДИНФ , ДИДФ. и DnOP в детских игрушках и товарах по уходу за детьми в соответствии с Законом о повышении безопасности потребительских товаров . Было высказано предположение, что некоторые соединения, вымывающиеся из пищевых контейнеров из полистирола, нарушают функции гормонов и считаются канцерогенами для человека (веществами, вызывающими рак). Другие химические вещества, вызывающие потенциальную озабоченность, включают алкилфенолы .

Хотя готовый пластик может быть нетоксичным, мономеры, используемые при производстве его исходных полимеров, могут быть токсичными. В некоторых случаях небольшие количества этих химикатов могут оставаться в продукте, если не используется подходящая обработка. Так , например, Всемирная организация здравоохранения «s Международное агентство по изучению рака (IARC) признал винилхлорид , предшественника ПВХ, как человеческий канцероген.

Бисфенол А (BPA)

Некоторые изделия из пластика разлагаются до химикатов с эстрогенной активностью. Основной строительный блок поликарбонатов, бисфенол А (BPA), является эстрогеноподобным разрушителем эндокринной системы, который может попадать в пищу. Исследования, проведенные в рамках Environmental Health Perspectives, показывают, что BPA, выщелоченный из облицовки жестяных банок, зубных герметиков и бутылок из поликарбоната, может увеличить массу тела потомства лабораторных животных. Более недавнее исследование на животных показывает, что даже небольшое воздействие BPA приводит к инсулинорезистентности, что может привести к воспалению и сердечным заболеваниям. По состоянию на январь 2010 года газета Los Angeles Times сообщила, что Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) тратит 30 миллионов долларов на исследование признаков связи BPA с раком. Бис (2-этилгексил) адипат , содержащийся в полиэтиленовой пленке на основе ПВХ, также вызывает озабоченность, как и летучие органические соединения, присутствующие в запахе новых автомобилей . В ЕС действует постоянный запрет на использование фталатов в игрушках. В 2009 году правительство США запретило определенные типы фталатов, обычно используемых в пластике.

История

Развитие пластмасс эволюционировало от использования природных пластических материалов (например, камеди и шеллака ) до использования химической модификации этих материалов (например, натурального каучука, целлюлозы , коллагена и молочных белков ) и, наконец, до полностью синтетических пластмассы (например, бакелит, эпоксидная смола и ПВХ). Ранние пластмассы были материалами биологического происхождения, такими как белки яиц и крови, которые представляют собой органические полимеры . Примерно в 1600 году до нашей эры жители Мезоамерики использовали натуральный каучук для изготовления мячей, лент и фигурок. Обработанные рога крупного рогатого скота использовались в качестве окон для фонарей в средние века . Материалы, имитирующие свойства рогов, были разработаны путем обработки молочных белков щелоком. В девятнадцатом веке, когда химия развивалась во время промышленной революции , сообщалось о многих материалах. Развитие пластмасс ускорилось с открытием Чарльзом Гудиером в 1839 году вулканизации для упрочнения натурального каучука.

Мемориальная доска в память о Парксе в Бирмингемском музее науки

Parkesine , изобретенный Александром Парксом в 1855 году и запатентованный в следующем году, считается первым искусственным пластиком. Он был изготовлен из целлюлозы (основного компонента стенок растительных клеток), обработанной азотной кислотой в качестве растворителя. Продукт процесса (обычно известный как нитрат целлюлозы или пироксилин) можно растворить в спирте и затвердеть в прозрачный и эластичный материал, который можно формовать при нагревании. Включив в продукт пигменты, можно сделать его похожим на слоновую кость. Паркесин был представлен на Международной выставке 1862 года в Лондоне и получил для Паркса бронзовую медаль.

В 1893 году французский химик Огюст Трилья открыл способ переводить казеин (молочные белки) в нерастворимую форму путем погружения в формальдегид, в результате чего получился материал, продаваемый как галалит . В 1897 году владелец станка массовой печати Вильгельм Крише из Ганновера, Германия, получил заказ на разработку альтернативы классным доскам. Получающийся в результате рогообразный пластик из казеина был разработан в сотрудничестве с австрийским химиком (Фридрихом) Адольфом Шпиттелером (1846–1940). Хотя они непригодны для использования по назначению, могут быть обнаружены другие применения.

Первым в мире полностью синтетическим пластиком был бакелит , изобретенный в Нью-Йорке в 1907 году Лео Бэкеландом , который ввел термин « пластик» . Многие химики внесли свой вклад в материаловедение пластмасс, в том числе лауреат Нобелевской премии Герман Штаудингер , которого называют «отцом химии полимеров », и Герман Марк , известный как «отец физики полимеров ».

После Первой мировой войны улучшения в химии привели к взрыву новых форм пластмасс, массовое производство которых началось в 1940-х и 1950-х годах. Среди первых примеров в волне новых полимеров были полистирол (впервые произведенный BASF в 1930-х годах) и поливинилхлорид (впервые созданный в 1872 году, но коммерчески произведенный в конце 1920-х годов). В 1923 году компания Durite Plastics, Inc. была первым производителем фенол-фурфуроловых смол. В 1933 году полиэтилен был открыт исследователями Imperial Chemical Industries (ICI) Реджинальдом Гибсоном и Эриком Фосеттом.

Открытие полиэтилентерефталата приписывают сотрудникам Ассоциации принтеров ситца в Великобритании в 1941 году; он был лицензирован DuPont для США и ICI в других случаях, и как один из немногих пластиков, пригодных для замены стекла во многих случаях, что привело к широкому использованию для бутылок в Европе. В 1954 году Джулио Натта открыл полипропилен, и его производство началось в 1957 году. Также в 1954 году компания Dow Chemical изобрела пенополистирол (используемый для изоляции зданий, упаковки и стаканчиков) .

Воздействие на окружающую среду

Инфографика коммуникационной кампании, показывающая, что к 2050 году в океанах будет больше пластика, чем рыбы

Поскольку химическая структура большинства пластиков делает их прочными, они устойчивы ко многим естественным процессам разложения. Большая часть этого материала может сохраняться веками или дольше, учитывая продемонстрированную стойкость структурно схожих природных материалов, таких как янтарь .

Существуют разные оценки того, сколько пластиковых отходов было произведено в прошлом веке. По некоторым оценкам, с 1950-х годов было выброшено один миллиард тонн пластиковых отходов. По другим оценкам, совокупное производство пластика человеком составляет 8,3 миллиарда тонн, из которых 6,3 миллиарда тонн - отходы, и только 9% перерабатывается.

The Ocean Conservancy сообщила, что Китай, Индонезия, Филиппины, Таиланд и Вьетнам сбрасывают в море больше пластика, чем все другие страны вместе взятые. Реки Янцзы, Инд, Желтая, Хай, Нил, Ганг, Жемчужина, Амур, Нигер и Меконг «переносят от 88% до 95% мирового [пластикового] ​​груза в море».

Присутствие пластмасс, особенно микропластиков , в пищевой цепи увеличивается. В 1960-х годах микропластик наблюдали в кишечнике морских птиц, и с тех пор его концентрация все возрастает. Долгосрочное влияние пластмасс на пищевую цепочку плохо изучено. В 2009 году было подсчитано, что 10% современных отходов составляют пластик, хотя оценки варьируются в зависимости от региона. Между тем, от 50% до 80% мусора в морских районах - это пластик.

До Монреальского протокола , ХФ был широко используется в производстве пластикового полистирола, производство которого внесли свой вклад в истощение озонового слоя .

Усилия по снижению воздействия пластмасс на окружающую среду могут включать сокращение производства и использования пластмасс, политику утилизации и утилизации отходов, а также упреждающую разработку и внедрение альтернатив пластмассам, таких как экологически чистая упаковка .

Микропластик

Микропластик в донных отложениях четырех рек Германии. Обратите внимание на различные формы, обозначенные белыми стрелками. (Белые полоски обозначают масштаб 1 мм.)

Согласно данным Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) и Европейского химического агентства, микропластики представляют собой фрагменты любого типа пластика длиной менее 5 мм (0,20 дюйма) . Они вызывают загрязнение , попадая в природные экосистемы из различных источников, включая косметику , одежду и производственные процессы.

В настоящее время признаны две классификации микропластиков. Первичные микропластики включают любые пластиковые фрагменты или частицы, размер которых уже составляет 5,0 мм или меньше, прежде чем они попадут в окружающую среду. К ним относятся микроволокна из одежды, микрошарики и пластиковые гранулы (также известные как гранулы). Вторичные микропластики возникают в результате разложения (разрушения) более крупных пластмассовых изделий в результате естественных процессов выветривания после попадания в окружающую среду. К таким источникам вторичного микропластика относятся бутылки с водой и газировкой, рыболовные сети, пластиковые пакеты, контейнеры для микроволновой печи, чайные пакетики и износ шин. Признано, что оба типа сохраняются в окружающей среде на высоких уровнях, особенно в водных и морских экосистемах , где они вызывают загрязнение воды . 35% микропластика в океане происходит из текстиля / одежды, в первую очередь из-за эрозии одежды на основе полиэстера, акрила или нейлона, часто в процессе стирки. Однако микропластик также накапливается в воздухе и наземных экосистемах . Термин « макропластик» используется для дифференциации микропластика от более крупных пластиковых отходов, таких как пластиковые бутылки.

Поскольку пластмассы разлагаются медленно (часто в течение сотен и тысяч лет), микропластики имеют высокую вероятность проглатывания, включения и накопления в телах и тканях многих организмов. Токсичные химические вещества, которые поступают как из океана, так и из стока, также могут способствовать биомагнификации пищевой цепи. Было продемонстрировано, что в наземных экосистемах микропластик снижает жизнеспособность почвенных экосистем и снижает вес дождевых червей. Цикл и движение микропластика в окружающей среде полностью не изучены, но в настоящее время проводятся исследования для изучения этого явления. Исследования глубинных слоев океанических отложений в Китае (2020 г.) показывают присутствие пластмасс в слоях отложений, гораздо более древних, чем изобретение пластмасс, что приводит к подозрению в недооценке микропластика при исследованиях поверхностных образцов океана.

Разложение пластика

Пластмассы разлагаются под действием множества процессов, наиболее значительным из которых обычно является фотоокисление . Их химическая структура определяет их судьбу. Морская деградация полимеров занимает гораздо больше времени из-за соленой среды и охлаждающего эффекта моря, что способствует сохранению пластикового мусора в определенных средах. Недавние исследования показали, однако, что пластик в океане разлагается быстрее , чем это было ранее, из - за воздействия солнца, дождя и других условий окружающей среды, что приводит к выбросу токсичных химических веществ , таких как бисфенол А . Однако из-за увеличения объема пластика в океане разложение замедлилось. Организация Marine Conservancy предсказала скорость разложения нескольких пластиковых изделий: по оценкам, на стакан из пенопласта потребуется 50 лет, на пластиковый держатель для напитков - 400 лет, на одноразовые подгузники - 450 лет, а на рыболовную леску - 600 лет. деградировать.

Науке известны виды микробов, способных разлагать пластмассы, некоторые из которых потенциально могут использоваться для удаления определенных классов пластмассовых отходов.

  • В 1975 году группа японских ученых, изучающих пруды со сточными водами фабрики по производству нейлона, обнаружила штамм Flavobacterium, который переваривает некоторые побочные продукты производства нейлона 6 , такие как линейный димер 6-аминогексаноата . Нейлон 4 (полибутиролактам) может разлагаться нитями ND-10 и ND-11 Pseudomonas sp. содержится в иле, в результате чего в качестве побочного продукта образуется ГАМК (γ-аминомасляная кислота).
  • Несколько видов почвенных грибов могут потреблять полиуретан, в том числе два вида эквадорского гриба Pestalotiopsis . Они могут потреблять полиуретан как в аэробных, так и в анаэробных условиях (например, на дне свалок).
  • Консорциумы метаногенных микробов разлагают стирол, используя его в качестве источника углерода. Pseudomonas putida может превращать стирольное масло в различные биоразлагаемые пластмассы | биоразлагаемые полигидроксиалканоаты .
  • Было показано, что микробные сообщества, выделенные из образцов почвы, смешанных с крахмалом, способны разрушать полипропилен.
  • Грибок Aspergillus fumigatus эффективно разрушает пластифицированный ПВХ. Phanerochaete chrysosporium выращивали на ПВХ в минеральном солевом агаре. </ref> P. chrysosporium , Lentinus tigrinus , A. niger и A. sydowii также могут эффективно разрушать ПВХ.
  • Фенолформальдегид, широко известный как бакелит, разлагается грибком белой гнили P. chrysosporium .
  • Было обнаружено, что Acinetobacter частично разрушает олигомеры низкомолекулярного полиэтилена. При совместном использовании Pseudomonas fluorescens и Sphingomonas могут разлагать более 40% веса пластиковых пакетов менее чем за три месяца. Термофильная бактерия Brevibacillus borstelensis (штамм 707) была выделена из образца почвы и обнаружила, что она способна использовать полиэтилен низкой плотностив качестве единственного источника углерода при инкубации при 50 ° C. Предварительное воздействие на пластик ультрафиолетового излучения разрушило химические связи и способствовало биоразложению; чем дольше период воздействия ультрафиолета, тем сильнее деградация.
  • На борту космических станций были обнаружены опасные формы, которые превращают резину в удобоваримую форму.
  • Несколько видов дрожжей, бактерий, водорослей и лишайников были обнаружены на синтетических полимерных артефактах в музеях и на археологических раскопках.
  • В загрязненных пластиком водах Саргассова моря были обнаружены бактерии, потребляющие различные типы пластика; однако неизвестно, в какой степени эти бактерии эффективно очищают яды, а не просто высвобождают их в морскую микробную экосистему.
  • Микробы, поедающие пластик, также были обнаружены на свалках.
  • Nocardia может разрушать ПЭТ с помощью фермента эстеразы.
  • Было обнаружено, что гриб Geotrichum Candidum , обнаруженный в Белизе, потребляет поликарбонатный пластик, содержащийся в компакт-дисках.
  • Дома Futuro изготавливаются из полиэфиров, армированных стекловолокном, полиэфир-полиуретана и ПММА. Было обнаружено, что один из таких домов подвергся разрушительному воздействию цианобактерий и архей .
Ручная сортировка материалов для вторичной переработки.

Утилизация отходов

Переработка пластика
По часовой стрелке сверху слева:
  • Сортировка пластиковых отходов в центре однопоточной переработки
  • Сортированные по цвету использованные бутылки в тюках
  • Восстановленный HDPE готов к переработке
  • Лейка из переработанных бутылок
.

Вторичная переработка пластика - это переработка пластиковых отходов в новые и полезные продукты. При правильном выполнении это может снизить зависимость от свалки , сберечь ресурсы и защитить окружающую среду от загрязнения пластиком и выбросов парниковых газов. Хотя показатели переработки растут, они отстают от других восстанавливаемых материалов, таких как алюминий , стекло и бумага . Мировой уровень рециркуляции в 2015 году составил 19,5%, при этом 25,5% пришлось на сжигание, а оставшиеся 55% были отправлены на свалки. С начала производства пластика в 20 веке до 2015 года в мире было произведено около 6,3 миллиарда тонн пластиковых отходов, только 9% из которых было переработано, и только ~ 1% переработано более одного раза.

Переработка необходима, потому что почти весь пластик не поддается биологическому разложению и, таким образом, накапливается в окружающей среде, где может нанести вред. Например, около 8 миллионов тонн пластиковых отходов ежегодно попадает в океаны Земли, нанося ущерб водной экосистеме и образуя большие участки мусора в океане .

В настоящее время почти вся переработка осуществляется путем переплавки и преобразования использованного пластика в новые изделия; так называемая механическая переработка. Это может вызвать разложение полимера на химическом уровне, а также требует сортировки отходов по цвету и типу полимера перед переработкой, что сложно и дорого. Неисправности при этом могут привести к получению материала с несовместимыми свойствами, что непривлекательно для промышленности.

В альтернативном подходе, известном как переработка сырья, пластиковые отходы превращаются обратно в исходные химические вещества, которые затем могут быть переработаны обратно в свежий пластик. Это дает надежду на большую переработку, но страдает от более высоких энергетических и капитальных затрат . Пластиковые отходы также можно сжигать вместо ископаемого топлива в рамках рекуперации энергии . Это противоречивая практика, но, тем не менее, она применяется в больших масштабах. В некоторых странах это доминирующая форма удаления пластиковых отходов, особенно там, где существует политика отвода отходов на свалки .

Переработка пластика пропагандируется с начала 1970-х годов, но из-за серьезных экономических и технических проблем не оказывала сколько-нибудь значительного воздействия на пластиковые отходы до конца 1980-х годов. Промышленность пластмасс подвергалась критике за лоббирование расширения программ рециркуляции, в то время как отраслевые исследования показали, что большая часть пластика не может быть переработана с экономической точки зрения; все время увеличивая количество производимого первичного пластика.

Изменение климата

Согласно одному отчету, пластик привел к выбросу парниковых газов в атмосферу в эквиваленте 850 миллионов тонн углекислого газа (CO2) в 2019 году. К 2030 году выбросы могут вырасти до 1,34 миллиарда тонн. К 2050 году пластик может выделять 56 миллиардов тонн парниковых газов. выбросы, до 14% оставшегося углеродного бюджета Земли .

Влияние пластмасс на глобальное потепление неоднозначно. Пластмассы обычно производятся из нефти, поэтому при производстве пластмасс возникают дополнительные выбросы. Однако из-за легкости и долговечности пластика по сравнению со стеклом или металлом пластик может снизить потребление энергии. Например, упаковка напитков из ПЭТ-пластика, а не из стекла или металла, по оценкам, позволяет сэкономить 52% энергии на транспорте.

Производство пластмасс

Производство пластмасс из сырой нефти требует от 7,9 до 13,7 кВтч / фунт (с учетом среднего КПД коммунальных станций США, составляющего 35%). Производство кремния и полупроводников для современного электронного оборудования потребляет еще больше энергии: от 29,2 до 29,8 кВтч / фунт для кремния и около 381 кВтч / фунт для полупроводников. Это намного больше, чем энергия, необходимая для производства многих других материалов. Например, для производства железа (из железной руды) требуется 2,5–3,2 кВтч / фунт энергии; стекло (из песка и т. д.) 2,3–4,4 кВтч / фунт; сталь (из железа) 2,5–6,4 кВтч / фунт; и бумага (из древесины) 3,2–6,4 кВтч / фунт.

Сжигание пластмасс

Контролируемое высокотемпературное сжигание при температуре выше 850 ° C в течение двух секунд, осуществляемое с избирательным дополнительным нагревом, разрушает токсичные диоксины и фураны, образующиеся при сжигании пластика, и широко используется при сжигании твердых бытовых отходов. Установки для сжигания твердых бытовых отходов также обычно включают очистку дымовых газов для дальнейшего снижения содержания загрязняющих веществ. Это необходимо, потому что при неконтролируемом сжигании пластика образуются полихлорированные дибензо-п-диоксины, канцероген (химическое вещество, вызывающее рак). Проблема возникает из-за того, что содержание тепла в потоке отходов меняется. Горение пластика на открытом воздухе происходит при более низких температурах и обычно выделяет такие токсичные пары.

Пиролитическая утилизация

Пластмассы могут подвергаться пиролизу в углеводородное топливо, поскольку пластики содержат водород и углерод. Из одного килограмма пластиковых отходов образуется примерно литр углеводорода.

Смотрите также

использованная литература

  • Существенные части этого текста взяты из книги «Введение в пластмассы v1.0 » Грега Гебеля (1 марта 2001 г.), которая находится в открытом доступе .

внешние ссылки