Plast (plastmasser) eller plast er materialer baseret på syntetiske eller naturlige makromolekylære forbindelser ( polymerer ). Plast baseret på syntetiske polymerer har fået usædvanlig bred anvendelse.
Navnet "plast" betyder, at disse materialer under påvirkning af varme og tryk er i stand til at danne og bevare en given form efter afkøling eller hærdning. Støbeprocessen er ledsaget af overgangen fra en plastisk deformerbar (viskos eller meget elastisk ) tilstand til en fast tilstand ( glasagtig eller krystallinsk ) [1] .
Den første plastik blev opnået af den engelske metallurg og opfinder Alexander Parkes i 1855 [2] . Parkes kaldte det parkesin (senere blev et andet navn udbredt - celluloid ). Parkesine blev første gang præsenteret på den store internationale udstilling i London i 1862. Udviklingen af plast begyndte med brugen af naturlige plastmaterialer ( tyggegummi , shellak ), fortsatte derefter med brugen af kemisk modificerede naturmaterialer ( gummi , nitrocellulose , kollagen , galalit ) og kom til sidst til fuldsyntetiske molekyler ( bakelit , epoxyharpiks ) , polyvinylchlorid , polyethylen og andre).
Parkesine var varemærket for den første menneskeskabte plastik og blev fremstillet af cellulose behandlet med salpetersyre og et opløsningsmiddel. Parkesine blev ofte omtalt som kunstigt elfenben . I 1866 dannede Parkes Parkesine Company for at masseproducere materialet. Men i 1868 gik virksomheden konkurs på grund af dårlig produktkvalitet, da Parkes forsøgte at reducere produktionsomkostningerne. Parkesine blev efterfulgt af xylonit (et andet navn for det samme materiale) lavet af firmaet Daniel Spill , en tidligere ansat i Parkes, og celluloid lavet af John Wesley Hyatt . I begyndelsen begyndte man at bruge celluloid, hvor elfenben plejede at blive brugt, især til fremstilling af billardkugler, klavernøgler og kunstige tænder.
I 1907 opfandt den belgiske og amerikanske kemiker Leo Baekeland Bakelit, den første billige, ikke-brændbare og fuldsyntetiske plastik til universel brug. Amerika var elektrificerende, det havde brug for et isolatormateriale, der kunne erstatte ebonit eller shellak. Men det viste sig, at bakelit er velegnet til mekaniseret masseproduktion af rigtig mange ting. Efter skabelsen af Bakelit satte mange virksomheder pris på plastens potentiale og begyndte at udføre forskning for at skabe ny plast.
I Rusland blev der også arbejdet på at skabe plast baseret på phenol og formaldehyd. I 1913-1914, på silkevævefabrikken i landsbyen Dubrovka i nærheden af byen Orekhovo-Zuevo , syntetiserede G.S. Petrov sammen med V.I. Lisev og K.I. Tarasov den første russiske plastik - carbolit [3] og organiserede dens produktion. Carbolite har fået sit navn fra carbolsyre, et andet navn for phenol . I fremtiden fortsætter Petrov Grigory Semyonovich med at forbedre plast og udvikler tekstolit [4] .
Afhængigt af arten af polymeren og arten af dens overgang fra en viskøs til en glasagtig tilstand under støbning, er plast opdelt i:
Gasfyldt plast er også skumplast med lav densitet;
De vigtigste mekaniske egenskaber ved plast er de samme som for ikke-metaller.
Plast er kendetegnet ved lav densitet (0,85-1,8 g/cm³), ekstrem lav elektrisk og termisk ledningsevne og ikke særlig høj mekanisk styrke . Når de opvarmes (ofte med foreløbig blødgøring), nedbrydes de. Ufølsom over for fugt , modstandsdygtig over for stærke syrer og baser , forskellig holdning til organiske opløsningsmidler (afhængig af polymerens kemiske natur). Fysiologisk næsten ufarlige. Plasts egenskaber kan modificeres ved copolymerisation eller stereospecifik polymerisation , ved at kombinere forskellige plasttyper med hinanden eller med andre materialer, såsom glasfiber , tekstilstof , ved at indføre fyldstoffer og farvestoffer, blødgørere , varme- og lysstabilisatorer , bestråling osv. , samt ved at variere råmaterialer, såsom brugen af passende polyoler og diisocyanater ved fremstilling af polyurethaner .
Hårdheden af plast bestemmes af Brinell ved belastninger på 50-250 kgf pr. kugle 5 mm i diameter.
Martens varmebestandighed - den temperatur, ved hvilken en plaststang med dimensioner på 120 × 15 × 10 mm, bøjet i et konstant øjeblik, der skaber den største bøjningsspænding på overfladerne på 120 × 15 mm, svarende til 50 kgf / cm², kollapser eller bøjes, så den forstærkes ved endeprøven, vil 210 mm armen bevæge sig 6 mm.
Varmebestandighed ifølge Vicat - den temperatur, ved hvilken en cylindrisk stang med en diameter på 1,13 mm under påvirkning af en belastning på 5 kg (for blød plast 1 kg) vil gå dybt ind i plasten med 1 mm.
Skørhedstemperatur (frostbestandighed) - den temperatur, ved hvilken et plastik eller elastisk materiale kan bryde skørt ved stød.
For at give plastik specielle egenskaber tilsættes blødgøringsmidler (silicone, dibutylphthalat , PEG osv.), flammehæmmere (diphenylbutansulfonsyre), antioxidanter ( triphenylphosphit , umættede kulbrinter ) til det.
Fremstillingen af syntetisk plast er baseret på reaktioner af polymerisation , polykondensation eller polyaddition af lavmolekylære udgangsmaterialer frigivet fra kul , olie eller naturgas , såsom for eksempel benzen , ethylen , phenol , acetylen og andre monomerer . I dette tilfælde dannes højmolekylære bindinger med et stort antal indledende molekyler (præfikset "poly-" fra det græske "mange", for eksempel ethylen-polyethylen).
Plastmasser har i sammenligning med metaller en øget elastisk deformation, som følge af, at der anvendes højere tryk ved forarbejdning af plast end ved forarbejdning af metaller . Brugen af smøremidler anbefales generelt ikke; kun i nogle tilfælde er mineralolie tilladt til efterbehandling . Afkøl produktet og værktøjet med en luftstrøm.
Plast er mere skørt end metaller, så ved bearbejdning af plast med skærende værktøjer skal du bruge høje skærehastigheder og reducere fremføringen. Værktøjsslid ved forarbejdning af plast er meget større end ved forarbejdning af metaller, hvorfor det er nødvendigt at bruge et værktøj lavet af højkulstof- eller højhastighedsstål eller hårde legeringer. Knivene på skæreværktøjer skal slibes så skarpt som muligt ved at bruge finkornede hjul til dette.
Plast kan drejes på drejebænk, kan fræses . Båndsave , rundsave og carborundumhjul kan bruges til savning .
Forbindelsen af plast med hinanden kan udføres mekanisk (ved hjælp af krøllede profiler, bolte, nitter osv.), kemisk (limning, opløsning efterfulgt af tørring), termisk (svejsning). Af de anførte tilslutningsmetoder kan kun ved svejsning opnås en forbindelse uden fremmedmaterialer, samt en forbindelse, der med hensyn til egenskaber og sammensætning vil være så tæt som muligt på grundmaterialet. Derfor har svejsning af plast fundet anvendelse ved fremstilling af konstruktioner, der er underlagt øgede krav til tæthed, styrke og andre egenskaber.
Processen med svejsning af plast består i dannelsen af en samling på grund af kontakten af opvarmede overflader, der skal sammenføjes. Det kan forekomme under visse forhold:
Det skal også bemærkes, at temperaturkoefficienten for lineær udvidelse af plast er flere gange større end for metaller, derfor opstår der restspændinger og deformationer under svejsning og afkøling, hvilket reducerer styrken af svejsede samlinger af plast.
Styrken af svejsede samlinger i plast er meget påvirket af den kemiske sammensætning, orientering af makromolekyler, omgivelsestemperatur og andre faktorer.
Der anvendes forskellige typer plastsvejsning:
Som ved svejsning af metaller bør man ved svejsning af plast bestræbe sig på at sikre, at materialet i svejsningen og den varmepåvirkede zone afviger lidt fra grundmaterialet med hensyn til mekaniske og fysiske egenskaber. Fusionssvejsning af termoplast er, ligesom andre metoder til deres forarbejdning, baseret på overførsel af polymeren først til en meget elastisk og derefter til en viskøs strømningstilstand og er kun mulig, hvis de svejste overflader af materialer (eller dele) kan overføres til en viskøs smeltetilstand. I dette tilfælde bør overgangen af polymeren til den viskøse strømningstilstand ikke ledsages af nedbrydning af materialet ved termisk nedbrydning.
Ved svejsning af mange plasttyper frigives skadelige dampe og gasser. For hver gas er der en strengt defineret maksimal tilgængelig koncentration i luften ( MPC ). For eksempel er MPC for kuldioxid 20, for acetone - 200, og for ethylalkohol - 1000 mg / m³.
Plast, som bruges til at lave møbler , opnås ved at imprægnere papir med termohærdende harpikser. Papirproduktion er det mest energi- og kapitalkrævende trin i hele plastproduktionsprocessen. Der anvendes 2 typer papir: basis af plast er kraftpapir (tykt og ubleget) og dekorativt papir (for at give plasten et mønster). Harpikser er opdelt i phenol -formaldehyd-harpikser , som bruges til at imprægnere kraftpapir, og melamin -formaldehyd-harpikser , som bruges til at imprægnere dekorativt papir. Melamin-formaldehyd-harpikser er lavet af melamin, så de er dyrere.
Møbelplast består af flere lag. Det beskyttende lag - overlay - er praktisk talt gennemsigtigt. Fremstillet af papir af høj kvalitet imprægneret med melamin formaldehyd harpiks. Det næste lag er dekorativt. Derefter flere lag kraftpapir, som er grundlaget for plasten. Og det sidste lag kompenserer (kraftpapir imprægneret med melamin-formaldehyd-harpikser). Dette lag findes kun i amerikansk møbelplast.
Færdig møbelplast er en holdbar tonede plader med en tykkelse på 1-3 mm. Ved ejendomme er det tæt på getinax . Især smelter den ikke, når den berøres med en loddekolbespids , og strengt taget er den ikke en plastisk masse, da den ikke kan støbes i en varm tilstand, selvom den kan ændres i form af et ark, når den opvarmes. Møbelplast blev meget brugt i det 20. århundrede til indretning af undergrundsvogne .
Bioplastik - polymerer, som omfatter naturlige eller fossile råmaterialer med biologisk nedbrydelige komponenter. Bioplast kan bruges som alternativ til plast, der er svær at genanvende, eller i engangsprodukter. Disse omfatter pakker fra supermarkeder.
De mest populære typer bioplast er polymælkesyre (PLA) og polyhydroxyalkanoater (PHA).
Fordelene ved bioplast omfatter reduceret spild, reducerede energiomkostninger, evnen til at kombinere traditionelle og bionedbrydelige materialer og brugen af vedvarende ressourcer i produktionen. Ulemperne ved bioplast omfatter behovet for en bestemt bortskaffelsesprocedure, den øgede brug af kunstgødning, kompleksiteten af bortskaffelsen, stigningen i agerjord og de høje omkostninger.
Disse biopolymerer omfatter PBA, PBS, PVAL, PCL, PGA og modificeret PET. Bioplast omfatter biopolymerer baseret på stivelse, modificeret cellulose, PHA eller PLA. Der er også ikke-biologisk nedbrydelige polymerer, der bruger naturlige råmaterialer. Disse omfatter polyethylen, PVC, PET eller PBTF, hvis råmaterialer helt eller delvist stammer fra biomasse. Derudover kan bioethylen, biomonoethylenglycol, bio-1,4-butandiol, monoethylenglycol af direkte sukkergæring, polyamid-11 skelnes.
Verdensniveauet for produktion af bioplast er på niveau med 1 % af den samlede plastproduktion. Dette skyldes de høje omkostninger ved produktionsprocessen og manglen på betingelser for separat indsamling og bortskaffelse af bioplast. Eksperter bemærker dog det høje potentiale for vækst og udvikling i dette område [5] .
For at sikre genanvendelse af engangsartikler i 1988 udviklede Society of the Plastic Industry et mærkningssystem for alle typer plast og identifikationskoder. Plastmærket består af tre pile i form af en trekant, inden i hvilken der er et tal, der angiver plasttypen. Ofte, når du mærker produkter, er bogstavmærkning angivet under trekanten (mærkning med russiske bogstaver er angivet i parentes). Der er syv koder for plast, afhængigt af plasttyperne:
Ikon | engelsk titel | russisk navn | Egenskaber og sikkerhed | Bemærk |
---|---|---|---|---|
PET eller PETE | PET , PET Polyethylenterephthalat (lavsan) |
Høj barriereydelse. Sollys modstand. Tilladt termisk effekt op til +60°. Kan genopvarmes i mikrobølgeovne og ovne, hvis mærket. Det anbefales ikke at genbruge. |
Almindeligvis brugt til fremstilling af mineralvandsbeholdere, læskedrikke og frugtjuice, emballage, blister, polstring. Har et højt potentiale for forarbejdning. | |
PEHD eller HDPE | HDPE , HDPE HDPE , LDPE |
Høj kemikalieresistens. Tilladt termisk effekt op til 90°. |
Produktion af flasker, kolber, halvstiv emballage. Anses for sikker til brug i fødevarer. Har et godt potentiale for forarbejdning. | |
PVC / V | PVC polyvinylchlorid |
Sikker at bruge i private og industrielle miljøer. Kemisk inertitet, barriere og antibakterielle egenskaber. Lang levetid. Modstand mod lave temperaturer. Forbrændingsbestandig. |
Det bruges til produktion af rør , rør, havemøbler, gulvbelægninger, vinduesprofiler, persienner , elektrisk tape, beholdere til rengøringsmidler og voksdug . Udbredt i medicin og byggeri. Det har et højt potentiale for forarbejdning, men der mangler kapacitet til dette. | |
LDPE eller PELD | LDPE , LDPE LDPE , HDPE |
Høj kemikalieresistens. Må ikke bruges i mikrobølgeovne. Opvarmning anbefales ikke. Det anbefales ikke at opbevare varm mad. |
Produktion af presenninger , affaldssække, poser, film og fleksible beholdere. Anses for sikker til brug i fødevarer. Det har et godt genbrugspotentiale. | |
PP | PP polypropylen |
Høj kemikalieresistens. Kan opvarmes i mikroovnen. Får lov til at fryse. |
Det bruges i bilindustrien (udstyr, kofangere ), til fremstilling af legetøj, såvel som i fødevareindustrien, hovedsageligt til fremstilling af emballage. Polypropylenrør til vandrør er udbredt. Anses for sikker til brug i fødevarer. Det har et godt genbrugspotentiale. | |
PS / EPS | PS polystyren |
Acceptabel til genbrug med kold mad. Høj slagfasthed og termisk isolering. Må ikke bruges i mikrobølgeovne. Opvarmning anbefales ikke. Det anbefales ikke at opbevare varm mad. |
Anvendes til fremstilling af bygningsisoleringsplader, fødevareemballage, bestik og kopper, cd- bokse og anden emballage (madfilm og skum), legetøj, fade, kuglepenne og så videre. Materialet er potentielt farligt, især i tilfælde af brand, fordi det indeholder styren . Har begrænset genbrugspotentiale. | |
ANDEN eller O | Andet | Kombination af forskellige plasttyper for at forbedre dets egenskaber, såsom komposit- eller flerlagsemballage | Denne gruppe omfatter enhver anden plast, som ikke kan indgå i de tidligere grupper. Det bruges til at lave hårde gennemsigtige produkter, såsom babyhorn . Nogle materialer har et lavt potentiale for genanvendelse, men nogle materialer er ganske vellykket genanvendt, for eksempel en blanding af LDPE og HDPE, samt en blanding af polyethylen og polypropylen, nogle akrylmaterialer, de fleste bioplast. Sådanne materialer bruges ofte til fremstilling af rør, poser, asfaltfylder, kasser, kegler og andre forbrugsvarer. |
Ifølge Greenpeace forårsager genanvendelse af plastikaffald tre gange mindre skade på planeten end den primære produktion af polymerer [6] .
I udviklede lande er genanvendelse af affald, især polymeraffald, blevet en af de forretningsformer, som staten og private virksomheder beskæftiger sig med [6] . Således er der i Kina mere end 10 tusinde virksomheder, der beskæftiger sig med behandling af plastaffald, næsten halvdelen af dem tilhører store og mellemstore virksomheder, som konstant øger mængden af forarbejdning; der er et spontant fællesskab af skraldemand i landet, som er engageret i indkøb af husholdningsaffald fra befolkningen og deres efterfølgende videresalg til indsamlingssteder.
I januar 2018 offentliggjorde Europa-Kommissionen en strategi for genanvendelse af plastaffald, hvorefter al brugt plastemballage inden 2030 skal indsamles og genbruges [7] .
I dag i Rusland , ifølge forskellige skøn, bliver fra 5 til 10% af alt affald genanvendt; polymeraffald fylder omkring 8 % af det samlede volumen, hvoraf maksimalt en tiendedel genanvendes [6] . I Rusland praktiseres 2 modeller, ifølge hvilke plastik kan genbruges: i det første tilfælde skal det indsamle "ren" plast og derefter involvere det i produktionen, og i det andet plastaffald af lav kvalitet (f.eks. blandet med organisk stof) behandles ved varmebehandling til nafta og olie. Siden 2018 har Rusland forbudt bortskaffelse af visse typer affald [8] . Samtidig begyndte udviklingen af programmer rettet mod separat affaldsindsamling. I midten af 2020'erne planlagde Rusland at etablere et system til adskillelse af genanvendelse af affald i hele landet.
Der tages forskellige foranstaltninger for at bekæmpe forurening af plastikposer, og næsten 40 lande har allerede forbudt eller begrænset salg og/eller produktion af plastikposer .
Plastaffald skal genanvendes , for når plastik afbrændes, frigives giftige stoffer , og nedbrydningen af plast kan tage op til 500 år [9] [10] .
I december 2010 foreslog Jan Bayens og hans kolleger ved University of Warwick en ny teknologi til genanvendelse af næsten alt plastaffald. Maskinen nedbryder ved pyrolyse i en fluid bed-reaktor ved en temperatur på omkring 500°C og uden adgang til oxygen stykker af plastikrester, mens mange polymerer nedbrydes til de originale monomerer. Blandingen adskilles derefter ved destillation . Slutproduktet af forarbejdningen er voks, styren, terephthalsyre, methylmethacrylat og kulstof, som er råvarer til let industri. Brugen af denne teknologi sparer penge ved at nægte at bortskaffe affald, og taget i betragtning modtagelse af råmaterialer (ved industriel brug), er det en hurtig tilbagebetaling og kommercielt attraktiv måde at bortskaffe plastaffald på [11] .
Plast baseret på phenolharpikser samt polystyren og polychlorerede biphenyler kan nedbrydes af hvid rådsvampe . Denne metode er dog kommercielt ineffektiv til bortskaffelse af affald - processen med destruktion af plast baseret på phenolharpikser kan tage mange måneder. For nylig er der fundet bakterier, der nedbryder omkring 10 typer plastik. [12] .
Ophobninger af plastikaffald danner særlige affaldspletter i havene under påvirkning af strømme . I øjeblikket kendes fem store ophobninger af affaldspletter - to hver i Stillehavet og Atlanterhavet og en i Det Indiske Ocean . Disse affaldskredsløb består hovedsageligt af plastaffald, der genereres som følge af udledninger fra de tætbefolkede kystzoner på kontinenterne. Havforskningsdirektør Kara Lavender Law of the Sea Education Association (SEA ) gør indsigelse mod udtrykket "plet", fordi de i sagens natur er spredte små stykker plastik. Plastaffald er farligt, fordi havdyr ofte ikke kan se gennemsigtige partikler flyde på overfladen, og giftigt affald kommer ind i deres mave, hvilket ofte forårsager døden [13] [14] . En suspension af plastikpartikler ligner dyreplankton, og vandmænd eller fisk kan forveksle dem med mad. En stor mængde holdbar plast (flaskehætter og ringe, engangslightere) ender i maven på havfugle og dyr [15] , især havskildpadder og sortfodede albatrosser [16] . Udover direkte skade på dyr [17] kan flydende affald absorbere organiske forurenende stoffer fra vandet, herunder PCB (polychlorerede biphenyler), DDT (dichlordiphenyltrichloromethylmethan) og PAH'er (polyaromatiske kulbrinter). Nogle af disse stoffer er ikke kun giftige [18] - deres struktur ligner hormonet østradiol , som fører til hormonsvigt hos et forgiftet dyr .
Ordbøger og encyklopædier | ||||
---|---|---|---|---|
|
plastik | |
---|---|
Termoplast |
|
Termoplast |
|
Elastomerer |
|