Пластик

(Plastic)

История пластмасс, основная классификация

Производство пластмасс, система маркировки, АБС-пластик

Содержание

Содержание

Раздел 1. История пластмасс.

Раздел 2. Классификация.

- Подраздел 1. Термопласты.

- Подраздел 2. Реактопласты.

- Подраздел 3. Эластомеры.

Раздел 3. Свойства и производство пластмасс.

Раздел 4. Система маркировки пластмассы.

Раздел 5. Основные товары из пластмасс.

- Подраздел 1. Полипропилен.

- Подраздел 2. Поливинилхлорид.

- Подраздел 3. Полистирол.

- Подраздел 4. Полиуретан.

- Подраздел 5. Полиэтилентерефталат.

Раздел 6. Пластиковые отходы и их переработка.

Раздел 7. АБС-пластик.

Пластмассы (пластические массы) или пластики — это органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры).

История

Для производства предметов торговли из пластика применялись природные материалы, а позже, с развитием химической науки, промышленность перешла к производству предметов торговли из полностью синтезированных молекул. В современном производстве наиболее распространён такой вид пластика, как поливинилхлорид (ПВХ).

Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году. Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение другое название — целлулоид). Паркезин был впервые представлен на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году. Развитие пластмасс началось с использования природных пластических материалов (жевательной резинки, шеллака). Затем продолжилось с использованием химически модифицированных природных материалов (резина, нитроцеллюлоза, коллаген, галалит).

И наконец, пришло к полностью синтетическим молекулам (бакелит, эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен и другие).

Паркезин являлся товарной (торговой) маркой первого искусственного пластика и был сделан из целлюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителем. Паркезин часто называли искусственной слоновой костью. В 1866 году Паркс создал компанию Parkesine Company для массового производства материала.

Однако в 1868 году организация разорилась из-за плохого качества продукции, так как Паркс пытался сократить расходы на производство. Преемником паркезина стал ксилонит (другое название того же материала), производимый организацией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Паркса, и целлулоид, производимый Джоном Весли Хайатом.

В наше время пластик не потерял своей популярности. Изделие из ПВХ можно найти в каждом доме, ведь это очень удобно, практично, а самое главное – современно.

Классификация пластмасс

В зависимости от природы полимера и характера его перехода из вязко текучего в стеклообразное состояние при формовании предметов торговли пластмассы делят на:

Термопласты

К термопластам относятся такие крупнотоннажные и широко используемые в различных отраслях промышленности полимеры, как полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полиформальдегид, полиарилаты и полиметакриловые, а также поликарбонат, полиамиды и др. Придание формы предмету торговли из термопластов достигается в результате развития в полимере пластической или высокоэластической деформации. Из-за высокой вязкости полимеров эти процессы протекают с низкой скоростью. В зависимости от физического состояния, в котором полимер находится в процессе формования, в готовом предмете торговли реализуется различная степень неравновесности из-за неполной релаксации внутренних напряжений. Это накладывает определенные ограничения на температурный интервал эксплуатации предметов торговли, полученных различными методами. Увеличение доли высокоэластической составляющей деформации ведет к снижению верхнего температурного предела эксплуатации вплоть до температуры стеклования, что характерно при обработке стеклообразных полимеров.

Большая часть пластмасс, используемых сегодня попадают в эту группу (полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиэстер).

Предмета торговли из термопластов могут быть изготовлены различными методами. Выбор метода переработки определяется большим количеством факторов, важнейшими из которых являются конструктивные особенности предмета торговли, свойства и технологические возможности полимера, условия эксплуатации предмета торговли и вытекающие из них требования, а также экономические факторы.

Известна классификация методов переработки термопластов, основанная на физическом состоянии материала при его формовании:

формование из полимеров, находящихся в вязко текучем состоянии — литье под давлением, экструзия, прессование, спекание и др.;

формование из полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, как правило, с использованием листовых или пленочных, горячая штамповка и др.;

формование из полимеров, находящихся в твердом состоянии, основанное на способности таких полимеров проявлять высокую эластичность — штамповка, прокатка при комнатной температуре и др.;

формование с использованием растворов и дисперсий полимеров, как правило, методом полива.

Предмета торговли из термопластов можно подвергать также механической обработке, сварке, склеиванию, вспениванию и другим специальным приемам переработки.

Полимеры-термопласты могут иметь линейное или разветвлённое строение, быть аморфными (полистирол, полиметилметакрилат) либо кристаллическими (полиэтилен, полипропилен). В отличие от реактопластов для термопластов характерно отсутствие трёхмерной сшитой структуры и переход в текучее состояние, что делает возможным терм формовку, литьё и экструзию предметов торговли из них.

Некоторые линейные полимеры не являются термопластами, так как температура разложения у них ниже температуры текучести (целлюлоза).

Реактопласты

Реактопласты (термореактивные пластмассы) — пластмассы, переработка которых в предмета торговли сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала. Наиболее распространенные реактопласты на основе фенолформальдегидных, полиэфирных, эпоксидных и карбамиды смол (например, угле волокно). Содержат обычно большие количества наполнителя — стекловолокна, сажи, мела и др.

Реактопласты (РП) - пластические массы на основе жидких или твердых, способных при нагревании переходить в вязко текучее состояние, реакционноспособных олигомеров (смол), превращающихся в процессе отверждения при повышенной температуре и (или) в присутствии отвердителей в густо сетчатые стеклообразные полимеры, необратимо теряющие способность переходить в вязко текучее состояние. По типу реакционноспособных олигомеров РП подразделяют на фенопласты (на основе фенолформальдегидных смол), аминопласты.

Молярная масса олигомеров, тип и количество реакционноспособных групп в них, а также природа и количество отвердителя определяют свойства РП на стадиях их получения, переработки в предмета торговли (например, условия, механизм и скорость отверждения, объемные усадки и выделение летучих веществ), а также эксплуатационные свойства предметов торговли.

Для регулирования технологических свойств РП наиболее широко используют разбавители, загустители и смазки, а для модификации свойств в отвержденном состоянии - пластификаторы и добавки (например, жидкие каучуки, простые олиго эфиры), которые вводят в олигомер.

Ненаполненные РП сравнительно редко используют как самостоятельные материалы из-за высоких объемных усадок при отверждении смол и возникающих вследствие этого больших усадочных напряжений. Предмета торговли из таких полуфабрикатов формуют методами намотки, выкладки и протяжки с послед. Фиксированием их формы путем отверждения связующего. Из РП наибольшее распространение получили Пено фенопласты и Пено полиуретаны.

Основные преимущества реактопластов (РП), по сравнению с термопластами - более широкие возможности регулирования вязкости, смачивающей и пропитывающей способности связующего. Процессы формования предметов торговли из РП обычно более длительны и трудоемки, чем из ТП.

Эластомеры

Под давлением или напряжением эластомеры могут менять форму за короткое время, после завершения печати или растяжение эластомер уменьшается и быстро возвращается в свою первоначальную форму.

Также называют резиной или эластомером любой упругий материал, который может растягиваться до размеров, во много раз превышающих его начальную длину, и, что существенно, возвращаться к исходному размеру, когда нагрузка снята.

Не все аморфные полимеры являются эластомерами. Некоторые из них являются термопластами. Это зависит от его температуры стеклования: эластомеры обладают низкими температурами стеклования, а термопластики — высокими. (Это правило работает только для аморфных полимеров, а не для кристаллизующихся.)

Пластик (Plastic) - это

Свойства и производство пластмасс

Основные механические характеристики пластмасс те же, что и для металлов.

Пластмассы характеризуются малой плотностью (0,85—1,8 г/смі), чрезвычайно низкими электрической и тепловой проводимостями, не очень большой механической прочностью. При нагревании (часто с предварительным размягчением) они разлагаются. Физиологически почти безвредны. Свойства пластмасс можно модифицировать методами полимеризации или стереоспецифической полимеризации, путём сочетания различных пластмасс друг с другом или с другими материалами: стеклянное волокно, текстильная ткань, введением наполнителей и красителей, пластификаторов, тепло - и свет стабилизаторов, облучения и др., а также варьированием сырья при получении полиуретанов.

Твёрдость пластмасс определяется по Бринеллю при нагрузках 50—250 кгс на шарик диаметром 5 мм.

Теплостойкость по Мартену — температура, при которой пластмассовый брусок с размерами 120 Ч 15 Ч 10 мм, изгибаемый при постоянном моменте, создающем наибольшее напряжение изгиба на гранях 120 Ч 15 мм, равное 50 кгс/смІ, разрушится или изогнётся так, что укреплённый на конце образца рычаг длиной 210 мм переместится на 6 мм.

Температура хрупкости (морозостойкость) — температура, при которой пластичный или эластичный материал при ударе может разрушиться хрупко.

Для придания свойства пластмассе, в нее добавляют пластификаторы (силикон, ПЭГ и т.п.), антипирены, антиоксиданты.

В обычных температурах переработки пластмасс находятся в диапазоне от 250 до 300 ° C. В то время как потребление металлов при высоких температурах литья и должно быть ограничений в отношении формы могут быть изготовлены из термопластов более сложной части формы со сравнительно небольшим усилием. В то же время в шаге обработки добавки, такие как красители или волокна входят в состав материала, который при высоких температурах литья металлов или спекания, чтобы избежать разложения керамики.

Производство синтетических пластмасс основано на реакциях полимеризации, поликонденсации или полиприсоединения низкомолекулярных исходных веществ, выделяемых из угля, черного золота или Природного газа. При этом образуются высокомолекулярные связи с большим числом исходных молекул.

Пластмассовая промышленность является важной отраслью химической промышленности.

Пластик генерируется в основном за счет глобальных химических компаний, таких как Basell, BASF, Bayer, Celanese / Ticona, Dow Chemical, DSM, DuPont и Solvay. Они предоставляют ограниченный набор пластмасс в некоторых случаях, несколько наборов 100 тыс. т в год

промышленность переработки пластмасс является предметом отдельной отрасли. Здесь преимущественно формирование методов используются вразрез с металлических материалов при более низких температурах переработки (до 430 ° C). Это позволяет производственных мощностей (так называемые инструменты) можно использовать несколько раз, что позволяет экономически эффективные производства.

Есть различные методы, некоторые из которых берут свое начало в гораздо старше металлообработки и соответствуют свойствам пластмасс и изысканной. Например, это литье пластмасс под давлением металлов. Другие методы, такие как экструзия и формование раздувом используется только для пластмасс.

Процессы можно подразделить: химические, физические или механические.

Все эти методы требуют специального оборудования и инструментов, которые доступны для переработки пластмасс.

Основные принципы формирования предметов торговли сводятся к представлению расплава в форму, где он затвердевает в результате или охлаждения (термопласты) или химического сшивания (реактопласты). Подача расплава в форму может быть периодическим (литье, прессование и др.). В первом случае материал формируется, находясь в форме, во втором - при прохождении через форму. Этим перечнем разнообразие методов не исчерпывается. Полимеры перерабатываются путем нанесения на поверхности с последующим твердении (при охлаждении, химическом структурировании) путем предварительного формирования заготовок и т.д. Исходя из этого, предложено следующую классификацию методов:

Формирование непрерывных предметов торговли:

вальцовка (листы, пленка, оболочки);

формирование на непрерывной основе (пропитка, пропиткой, обложения, литье);

экструзия (листы, пленки, профили, трубы, кабельные изоляции);

протягивания.

Формирование дискретных (отдельных) предметов торговли:

прессования (холодное, горячее, литьевое, штамповка);

литья под давлением;

литье без давления (для реактопластов);

формирование на внутренней поверхности формы;

формирование на наружной поверхности формы (намотка).

Формирование предметов торговли полуфабрикатов:

полимера с полимером (сварка, склеивание);

не полимера с полимером (напыление, металлизация);

ориентационное вытягивание;

термообработка;

обработка резанием, сборки.

В приведенной классификации не делается различий между формированием термо-и реактопластов, так как в этом нет необходимости, поскольку и прессования, и литье могут применяться к обоим видам пластмасс.

Пластик (Plastic) - это

Система маркировки пластмассы

Для обеспечения утилизации одноразовых предметов в 1988 году Обществом Пластмассовой промышленности была разработана система маркировки для всех видов пластика и идентификационные коды. Маркировка пластика состоит из 3-х стрелок в форме треугольника, внутри которых находится число, обозначающая тип пластика. Часто при маркировке предметов торговли под треугольником указывается буквенная маркировка (в скобках указана маркировка русскими буквами).

Маркировка содержит три стрелки в форме треугольника, внутри которого помещена цифра, обозначающая тип пластика:

PET или PETE - Полиэтилентерефталат. Обычно используется для производства тары для минеральной воды, безалкогольных напитков и фруктовых соков, блистерных упаковок, обивки. Такие пластики являются потенциально опасными для пищевого использования.

PEHD или HDPE - Полиэтилен высокой плотности. Используется для производства водо-и газопроводных труб, бутылок, фляг, полужесткой упаковки. Считается безопасными для пищевого использования.

ПВХ или PVC - Поливинилхлорид. Используется для производства труб, садовой мебели, напольных покрытий, оконных профилей, жалюзи, тары для моющих средств.

LDPE и PELD - полиэтилен низкой плотности. Производство брезентов, мешков для мусора, пакетов, пленки и гибких емкостей. Считается безопасными для пищевого использования.

PP - Полипропилен. Используется в автомобильной индустрии (оборудование, бамперы), или при изготовлении игрушек, а также в пищевой промышленности, в основном при изготовлении упаковок. Считается безопасными для пищевого использования.

PS - Полистирол. Используется при изготовлении плит теплоизоляции зданий, упаковок пищевых продуктов, столовых принадлежностей и посуды, коробок для дисков и других упаковок. Материал является потенциально опасным, особенно в случае горения, поскольку содержит стирол.

OTHER - другие. К этой группе относится другой пластик, который не может быть включен в предыдущие группы. В основном это поликарбонат.

Основные товары из пластмасс

Полиэтилен

Полиэтилен производится в основном в трех разных качествах: HDPE (полиэтилен высокой плотности), LLDPE (ПЭ низкой плотности), LDPE.

Он используется для изготовления бутылок, ящики, бочки, ящики для батарей, ведра, миски и т.д. LD-PE находится под высоким давлением полимеризации в газовой фазе, в LLDPE являются 1-бутен, 1-гексен и 1-октен.

Материал обладает превосходными пленкообразующими свойствами и используется в основном для производства упаковочных пленок на пачках сигарет, компакт-диски, книги, бумажные полотенца и т.д., и футляров.

Полипропилен

Полипропилен очень жёсткий, твердый и механически прочный пластика с самой низкой плотностью из всех товарных пластмасс.

Значительная часть мирового производства полипропилена расходуется на упаковке пищевых продуктов.

Автомобильная промышленность: в качестве материала для воздушного фильтра, фары корпуса, чехлы для сидений и педали акселератора.

Строительство: садовая мебель, унитазы, искусственная трава, мебельные петли и т.д.

Прочее: очки, чемоданы, сумки, стерилизации медицинского оборудования.

Поливинилхлорид

Поливинилхлорид (ПВХ, полихлорвинил, винил, и др.) — бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида. Отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. Не горит на воздухе, но обладает малой морозостойкостью (−15 °C). Нагрев стойкость: +65 °C.

Получается суспензионной или эмульсионной полимеризацией винилхлорида, а также полимеризацией в массе.

Применение:

Электро изоляция проводов и кабелей;

Производства листов, труб (преимущественно хлорированный поливинилхлорид), пленок, пленок для натяжных потолков;

Искусственных кож, линолеума, обувных пластикатов, мебельной кромки и т. д.

Также применяется для производства грампластинок (т. н. виниловых), профилей для изготовления окон и дверей.

Полистирол

Полистирол это товар полимеризации стирола (винилбензола) относится к полимерам класса термопластов. Области применения:

Электрические: в качестве изоляции для электрических кабелей, материалы для строительства жилья, (как ударопрочного полистирола (HIPS)), переключатели и т. д.

Упаковка: Пено полистирол упаковочных пленок, йогурт чашки и т.д.

Широкое применение полистирола (ПС) и пластиков на его основе базируется на его невысокой стоимости, простоте переработки и огромном ассортименте различных марок. Наиболее широкое применение (более 60 % производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. В настоящее время созданы и другие многочисленные модификации сополимеров стирола.

Полиуретан

Благодаря разнообразию механических свойств различных типов полиуретана, полиуретан применяется практически во всех сферах промышленности, для изготовления самых разнообразных уплотнений, эластичных форм для изготовления декоративных камней, защитных покрытий, лакокрасочных предметов торговли, клеев, деталей маломощных машин (валов, роликов, пружин и т. п.), изоляторов, имплантатов и прочих предметов торговли. Однако, использование полиуретанов ограниченно температурным диапазоном применения (−60° С..+80° С).

Также применяется во вспененном виде, благодаря тому, что ряд реакций создания полиуретана сопровождается выделением газа.

Полиэтилентерефталат

Полиэтилентерефталат относится к группе ароматических полиэфиров, которые используются для производства волокон, пищевых плёнок и пластиков, представляющих одно из важнейших направлений в полимерной индустрии и смежных отраслях.

Многообразно применение заготовок из полиэтилентерефталата в машиностроении, химической промышленности, пищевом оборудовании, транспортных и конвейерных технологиях, медицинской промышленности, приборостроении и бытовой технике. Для обеспечения лучших механических, физических, электрических свойств РЕТ наполняется различными добавками (стекловолокно, дисульфид молибдена, фторопласт).

В Российской Федерации полиэтилентерефталат используют главным образом для изготовления заготовок различного вида, из которых затем изготавливаются (выдуваются после нагрева) пластиковые контейнеры различного вида и назначения (в первую очередь, пластиковые бутылки). В меньшей степени применяется для переработки в волокна (см. Полиэфирное волокно), плёнки, а также литьём в различные предмета торговли. В мире ситуация обратная: большая часть ПЭТФ идет на производство нитей и волокон.

Примеры применения:

Электрические: запчасти для бытовой и кухонной техники, компьютеров и т.д.

Инженерия: шестерни, подшипники, винты, пружины.

Транспорт: ремни безопасности, грузовик брезент.

Пластиковые отходы и их переработка

Скопления отходов из пластмасс образуют в Мировом океане под воздействием течений особые мусорные пятна. На данный момент известно пять больших скоплений мусорных пятен — по два в Тихом и Атлантическом океане, и один — в Индийском океане. Данные мусорные круговороты в основном состоят из пластиковых отходов, образующихся в результате сбросов из густонаселённых прибрежных зон континентов. Руководитель морских исследований Кары Ло из Ассоциации морского образования возражает против термина «пятно», поскольку по своему характеру — это разрозненные мелкие куски пластика. Пластиковый мусор опасен ещё и тем, что морские животные, зачастую, могут не разглядеть прозрачные частицы, плавающие по поверхности, и токсичные отходы попадают им в желудок, часто становясь причиной летальных исходов.

Взвесь пластиковых частиц напоминает зоопланктон, и медузы или рыбы могут принять их за пищу. Большое количество долговечного пластика (крышки и кольца от бутылок, одноразовые зажигалки) оказывается в желудках морских птиц и животных, в частности, морских черепах и черноногих альбатросов. Помимо прямого причинения вреда животным, плавающие отходы могут впитывать из воды органические загрязнители, включая ПХБ, ДДТ и ПАУ. Некоторые из этих веществ не только токсичны — их структура сходна с гормоном эстрад иолом, что приводит к гормональному сбою у отравленного животного.

Пластиковые отходы должны перерабатываться, поскольку при сжигании пластика выделяются токсичные вещества, а разлагается пластик за 100—200 лет.

Способы переработки пластика:

Пиролиз

Гидролиз

Гликолиз

Машина с помощью пиролиза в реакторе с кипящим слоем при температуре около 500 и без доступа кислорода разлагает куски пластмассового мусора, при этом многие полимеры распадаются на исходные мономеры. Далее смесь разделяется перегонкой. Конечным товаром переработки являются воск, стирол, терефталевая кислота, метилметакрилат и углерод, которые являются сырьём для лёгкой промышленности.

Применение этой технологии позволяет сэкономить средства, отказавшись от захоронения отходов, а с учётом получения сырья (в случае промышленного использования) является быстро окупаемым и коммерчески привлекательным способом утилизировать пластмассовые отходы.

Однако для утилизации отходов этот способ коммерчески неэффективен - процесс разрушения пластика на основе фенольных смол может длиться многие месяцы.

АБС-пластик

АБС-пластик — ударопрочная техническая термопластическая смола на основе сополимера акрилонитрила с бутадиеном и стиролом (название пластика образовано из начальных букв наименований мономеров).

По итогам 2006 года производственные мощности АБС-пластика на мировом рынке достигли 8 млн. Тонн, при этом по итогам данного периода потребление находилось на уровне 72 % от возможного объёма производства.

Средний ежегодный темп роста мирового рынка АБС-пластика до 2010 оценён в 5,5 %. Мировое производство АБС-пластика до восьмидесятых годов концентрировалось в основном в США. С середины 80-х началось смещение мирового рынка АБС-пластика в страны Азии.

В настоящее время основными мировыми регионами потребления являются страны Азии (около 62 %), Западная Европа (17 %) и Северная Америка (17 %). В странах Юго-Восточной Азии АБС во многих областях вытесняет ударопрочный полистирол.

В настоящее время в мире существует 48 производителей АБС-пластика, из них только несколько являются достаточно крупными:

— Chi Mei Corporation, Formosa, Dow, Grand Pacific в Тайване

— LG Chemicals, BASF, Lanxess, Samsung Cheil Industries в Республике Корее

— Techno polymer в Японии

данным предприятиям по итогам 2005 года принадлежит ≈ 74 % мирового производства АБС-пластика.

— Dow Chemicals, Polimeri Europe, BASF, Ineos в Европе.

Источники

Википедия – Свободная энциклопедия, WikiPedia

thesaurus.rusnano.com – Словарь терминов

xumuk.ru – Энциклопедия Химика

szs-stupino.ru – Завод стеклопластов

palina-coatings.ru – пластики и полимеры

trast-polimer.ru – Транс полимер

Источник: http://forexaw.com/