Полимерной: Как все начиналось: история создания полимерной глины

Содержание

Как все начиналось: история создания полимерной глины

Не так давно я открыла для себя новый материал для творчества — полимерную глину. Пересмотрев на просторах интернета множество фото, мастер-классов, статей, можно сказать только, что нет предела фантазии человека, а полимерная глина — это тот материал, из которого можно сделать все, что душе угодно... Ну, или почти все.

Когда я начала показывать свои работы друзьям, знакомым, меня спрашивали: «Из чего это сделано?» Я, конечно же, отвечала, что из полимерной глины. «А что это такое?» — поступал вопрос. «Что-то похожее на пластилин» — отвечала я. И однажды я задумалась, а что это такое — полимерная глина, и откуда она взялась. Конечно же, ответ на этот вопрос я нашла во всемирной паутине и хочу поделиться с вами историей возникновения полимерной глины.

Первая в мире синтетическая пластмасса была изобретена бельгийским химиком Лео Хендриком Бокеландом. В 1907 году Бакеланд запатентовал свое изобретение, которое скромно нарек бакелитом. Эта смола была первым синтетическим пластиком, не размягчавшимся при высокой температуре. Материал мог быть превращен в абсолютно любую вещь — от тарелки до пропеллера самолета. Бакелит не плавился, не горел, был устойчив к воздействию кислот и щелочей. Он использовался в практических и декоративных целях и был очень популярен среди дизайнеров. Именно бакелит стал прадедушкой полимерной глины в том виде, в каком мы ее знаем сейчас.

В 1939 году немецкая кукольница Кэти Круз (на фото) была уже состоявшимся и известным мастером, владелицей собственного производства по изготовлению кукол. Кэти озадачилась поиском нового материала для изготовления кукольных голов, а энергичности ей было не занимать, и она самостоятельно начала экспериментировать с новыми субстанциями. Она пыталась найти материал, который не был бы хрупким, как фарфор, и обладал меньшей пластичностью, чем глина. В результате упорных трудов она все-таки создала новый материал, который удовлетворял её требованиям. Но изобретенный ею материал оказался непригодным для серийного производства, а следовательно, и для извлечения прибыли от его продажи.

Дочь Кэти, Софи, продолжила дело своей матери. Она также начала самостоятельно экспериментировать с массой, вмешивая в нее пасты и различные красители, и получала множество форм и объектов. Она использовала материал для создания ваз, мозаик, фотографий, миниатюр, рисунков и игрушек. Софи Ребиндер-Круз (Sophie Rehbinder-Kruse) сформулировала свою собственную философию, которая примерно гласила: «Человечество инстинктивно стремится моделировать вещи — это его способ сохранить что-то важное и дорогое его сердцу». Софи продолжает развиваться и в 1954 году создает свой первый набор глины для моделирования, который можно было использовать для коммерческого производства. Она становится автором бренда FIMOIK, используя первые две буквы ее прозвища (Фифи) FI, MO — от modelling clay, IK — последние две буквы являются окончанием слова mosaic — любимой техники Софи.

Благодаря прекрасным связям семьи с крупными бизнесменами в сфере торговли игрушками, первая партия ‘Kaethe Kruses Ofenknete’ (запекающейся глины) поступает на полки супермаркетов. В 1964 году после успеха нового материала на рынке компания Eberhard Faber приобретает все права на FIMOIK. В 1966 году полимерная глина была немного улучшена и поменяла название на более благозвучное, которое сейчас знаем мы — «FIMO».

После успеха на рынке Европы следовал триумфальный выход полимерной глины на рынок Соединенных Штатов Америки. В начале семидесятых годов ХХ века семья Шауп, эмигрировавшая в США из Германии, получила от бабушки рождественскую посылку. Там они нашли упаковку полимерной глины Фимо. Миссис Шауп была очарована этим удивительным материалом и начала лепить из него всевозможные фигурки. Вскоре у нее начали интересоваться, где она достала этот материал. И мистер Шауп, в то время безработный, не теряя возможности, начал импортировать полимерную глину в США из Европы. В 1975 году им была создана компания «Эксент Импортос», которая и занималась этим. Мистер Шауп демонстрировал магазинам все, что можно было делать с полимерной глиной, и продажи развивались очень успешно.

На данный момент немецкая компания Eberhard Faber является крупнейшим производителем полимерной глины. Сегодня у них несколько линий производства пластики с различными эффектами и расцветками. С 2010 года торговая марка ФИМО продвигается на рынке под брендом STAEDTLER.

В тоже время другие производители разрабатывали продукт, который по свойствам был похож на ФИМО. В конце 1950-х годов итальянка Моника Рэста использовала глину, которая называлась Лиммо. Предположительно, ее создателем был Рудольф Рейзер, который также изобрел глины «Формелло» и «Моделло», которые популярны и сейчас.

А в начале 1940-х годов, американская компания Zenith Products, которая специализировалась на производстве лаков, восков, горячих составов для электрического изолирования создала новый продукт под названием Skulpey. Изначально он был разработан как проводник тепла и использовался для отвода тепла от сердечника электрических трансформаторов. Однако, для этих целей материал был не очень удачным, и его дальнейшая доработка была отложена на неопределенный срок. Но однажды один из посетителей фабрики слепил из глины фигурку, которую затем запекли в лабораторной духовке. Таким образом была открыта полимерная глина Skulpey, как материал для художественного творчества. Случилось все это в середине 1960-х годов, а в 1967 году началось производство и продажа в США. Цвета в полимерную глину Skulpey были добавлены только после 1983 года.

На сегодняшний день полимерная глина является одним из самых популярных материалов для творчества. Ее используют для декорирования предметов интерьера, из нее изготавливают огромное множество милых и красивых вещей: бижутерию, куклы, пуговицы, картины, рамочки и многое другое.

что это такое? Производство полимеров

Удивительно, насколько разнообразны окружающие нас предметы и материалы, из которых они изготовлены. Раньше, примерно в XV-XVI веках, основными материалами были металлы и дерево, чуть позже стекло, почти во все времена фарфор и фаянс. А вот сегодняшний век - это время полимеров, о которых и пойдет речь дальше.

Понятие о полимерах

Полимер. Что это такое? Ответить можно с разных точек зрения. С одной стороны, это современный материал, используемый для изготовления множества бытовых и технических предметов.

С другой стороны, можно сказать, это специально синтезированное синтетическое вещество, получаемое с заранее заданными свойствами для использования в широкой специализации.

Каждое из этих определений верное, только первое с точки зрения бытовой, а второе - с точки зрения химической. Еще одним химическим определением является следующее. Полимеры - это макромолекулярные соединения, в основе которых лежат короткие участки цепи молекулы - мономеры. Они многократно повторяются, формируя макроцепь полимера. Мономерами могут быть как органические, так и неорганические соединения.

Поэтому вопрос: "полимер - что это такое?" - требует развернутого ответа и рассмотрения по всем свойствам и областям применения этих веществ.

Виды полимеров

Существует множество классификаций полимеров по различным признакам (химической природе, термостойкости, строению цепи и так далее). В ниже приведенной таблице коротко рассмотрим основные виды полимеров.

Классификация полимеров
ПринципВидыОпределениеПримеры
По происхождению (возникновению)Природные (натуральные)Те, что встречаются в естественных условиях, в природе. Созданы природой.ДНК, РНК, белки, крахмал, янтарь, шелк, целлюлоза, каучук натуральный
СинтетическиеПолучены в лабораторных условиях человеком, не имеют отношения к природе.ПВХ, полиэтилен, фенолформальдегидные смолы, полипропилен, полиуретан и другие
ИскусственныеСозданы человеком в лабораторных условиях, но на основе природных полимеров.Целлулоид, ацетатцеллюлоза, нитроцеллюлоза
С точки зрения химической природыОрганической природыБольшая часть всех известных полимеров. В основе мономер органического вещества (состоит из атомов С, возможно включение атомов N, S, O, P и других).Все синтетические полимеры
Неорганической природыОснову составляют такие элементы, как Si, Ge, O, P, S, H и другие. Свойства полимеров: не бывают эластичными, не образуют макроцепей.Полисиланы, полидихлорфосфазен, полигерманы, поликремниевые кислоты
Элементоорганической природыСмесь органических и неорганических полимеров. Главная цепь - неорганика, боковые - органика.Полисилоксаны, поликарбоксилаты, полиорганоциклофосфазены.
Различие главной цепочкиГомоцепныеГлавная цепь представлена либо углеродом, либо кремнием.Полисиланы, полистирол, полиэтилен и другие.
ГетероцепныеОсновной остов из разных атомов.Полимеры примеры - полиамиды, белки, этиленгликоль.

Также различают полимеры линейного, сетчатого и разветвленного строения. Основа полимеров позволяет быть им термопластичными или термореактивными. Также они имеют различия по способности к деформации при обычных условиях.

Физические свойства полимерных материалов

Основные два агрегатных состояния, характерные для полимеров, это:

  • аморфное;
  • кристаллическое.

Каждое характеризуется своим набором свойств и имеет важное практическое значение. Например, если полимер существует в аморфном состоянии, значит, он может быть и вязкотекущей жидкостью, и стеклоподобным веществом и высокоэластичным соединением (каучуки). Это находит широкое применение в химических отраслях промышленности, строительстве, технике, производстве промышленных товаров.

Кристаллическое состояние полимеры имеют достаточно условное. На самом деле данное состояние перемежается с аморфными участками цепи, и в целом вся молекула получается очень удобной для получения эластичных, но в тоже время высокопрочных и твердых волокон.

Температуры плавления для полимеров различны. Многие аморфные плавятся при комнатной температуре, а некоторые синтетические кристаллические выдерживают довольно высокие температуры (оргстекло, стекловолокно, полиуретан, полипропилен).

Окрашиваться полимеры могут в самые разные цвета, без ограничений. Благодаря своей структуре они способны поглощать краску и приобретать самые яркие и необычные оттенки.

Химические свойства полимеров

Химические свойства полимеров отличаются от таковых у низкомолекулярных веществ. Это объясняется размером молекулы, наличием различных функциональных группировок в ее составе, общим запасом энергии активации.

В целом можно выделить несколько основных типов реакций, характерных для полимеров:

  1. Реакции, которые будут определяться функциональной группой. То есть если в состав полимера входит группа ОН, характерная для спиртов, значит, и реакции, в которые они будут вступать, будут идентичны таковым у спиртов (дегидратация, окисление, восстановление, дегидрирование и так далее).
  2. Взаимодействие с НМС (низкомолекулярными соединениями).
  3. Реакции полимеров между собой с образованием сшитых сетей макромолекул (сетчатые полимеры, разветвленные).
  4. Реакции между функциональными группировками в пределах одной макромолекулы полимера.
  5. Распад макромолекулы на мономеры (деструкция цепи).

Все перечисленные реакции имеют в практике большое значение для получения полимеров с заранее заданными и удобными человеку свойствами. Химия полимеров позволяет создавать термоустойчивые, кислотно и щелочеупорные материалы, обладающие при этом достаточной эластичностью и стабильностью.

Применение полимеров в быту

Применение этих соединений повсеместно. Мало можно вспомнить областей промышленности, народного хозяйства, науки и техники, в которых не нужен был бы полимер. Что это такое - полимерное хозяйство и повсеместное применение, и чем оно исчерпывается?

  1. Химическая промышленность (производство пластмасс, дубильных веществ, синтез важнейших органических соединений).
  2. Машиностроение, авиастроение, нефтеперерабатывающие предприятия.
  3. Медицина и фармакология.
  4. Получение красителей и взрывчатых веществ, пестицидов и гербицидов, инсектицидов сельского хозяйства.
  5. Строительная промышленность (легирование сталей, конструкции звуко- и теплоизоляции, строительные материалы).
  6. Изготовление игрушек, посуды, труб, окон, предметов быта и домашней утвари.

Химия полимеров позволяет получать все новые и новые, совершенно универсальные по свойствам материалы, равных которым нет ни среди металлов, ни среди дерева или стекла.

Примеры изделий из полимерных материалов

Прежде чем называть конкретные изделия из полимеров (их невозможно перечислить все, слишком большое их многообразие), для начала нужно разобраться, что дает полимер. Материал, который получают из ВМС, и будет основой для будущих изделий.

Основными материалами, изготовленными из полимеров, являются:

  • пластмассы;
  • полипропилены;
  • полиуретаны;
  • полистиролы;
  • полиакрилаты;
  • фенолформальдегидные смолы;
  • эпоксидные смолы;
  • капроны;
  • вискозы;
  • нейлоны;
  • полиэфирные волокна;
  • клеи;
  • пленки;
  • дубильные вещества и прочие.

Это только небольшой список из того многообразия, что предлагает современная химия. Ну а здесь уже становится понятным, какие предметы и изделия изготавливаются из полимеров - практически любые предметы быта, медицины и прочих областей (пластиковые окна, трубы, посуда, инструменты, мебель, игрушки, пленки и прочее).

Полимеры в различных отраслях науки и техники

Мы уже затрагивали вопрос о том, в каких областях применяются полимеры. Примеры, показывающие их значение в науке и технике, можно привести следующие:

  • применение резины;
  • антистатические покрытия;
  • электромагнитные экраны;
  • корпусы практически всей бытовой техники;
  • транзисторы;
  • светодиоды и так далее.

Нет никаких ограничений фантазии по применению полимерных материалов в современном мире.

Производство полимеров

Полимер. Что это такое? Это практически все, что нас окружает. Где же они производятся?

  1. Нефтехимическая (нефтеперерабатывающая) промышленность.
  2. Специальные заводы по производству полимерных материалов и изделий из них.

Это основные базы, на основе которых получают (синтезируют) полимерные материалы.

Полимеры нового поколения | Статья в сборнике международной научной конференции

Библиографическое описание:

Берсенева, О. А. Полимеры нового поколения / О. А. Берсенева, О. А. Кулемина. — Текст : непосредственный // Современная химия: Успехи и достижения : материалы II Междунар. науч. конф. (г. Чита, апрель 2016 г.). — Чита : Издательство Молодой ученый, 2016. — С. 27-29. — URL: https://moluch.ru/conf/chem/archive/162/10180/ (дата обращения: 08.01.2021).



Рассмотрены перспективы развития индустрии биоразлагаемых пластиков в мире, Европе, России. Оценены преимущества и недостатки биополимеров в сравнении с пластиками, полученными из продуктов нефтехимии. Показано, что биоразлагаемые материалы, несомненно «выигрывают» по ряду экологических свойств перед полностью синтетическими полимерами, однако по химическим свойствам (прочности и износостойкости) намного им уступают.

Ключевые слова: биополимеры, синтетические пластики, пластмассы, биоразлагаемые материалы, производство.

В последние годы в связи с ростом цен на нефть и интенсивном загрязнении окружающей среды на смену традиционным синтетическим полимерам на основе пластмасс приходят так называемые компостируемые пластики (биоразлагаемые пластмассы), дающие возможность полимерным материалам разлагаться в природных условиях под действием вне и внутриклеточных ферментов микроорганизмов до практически безвредных соединений без ущерба для окружающей природной среды.

В качестве сырьевой основы для производства современных биополимеров могут служить воспроизводимые природные полимеры, компоненты сельскохозяйственных или дикорастущих растений (крахмал, целлюлоза, лигнин), продукты нефтехимии, или комбинированные технологии [1].

Первый в мире биодеградабельный пластик на основе крахмала был получен в 1989 году итальянской промышленной корпорацией Ferruzi Finanziaria. В настоящее время многочисленные фирмы в США, Японии, странах Европы ведут разработки новых видов пластмасс путем последовательного вкрапления крахмала в полимерные цепочки. Например, в результате сополимеризации этилена и винилацетата образуется этиленвинилацетат (ЭВА) в который в качестве биодеградируемого компонента вводится крахмал. Полученный полимер хорошо разлагается под действием ферментов микроорганизмов, не загрязняя при этом почву [1; 3; 5; 6; 7].

Производство этиленвинилацетата сконцентрировано по большей части в Азии и Северной Америке. Самыми крупными поставщиками этиленвинилацетата являются DuPont (Elvax) (американская химическая компания, одна из крупнейших в мире), ExxonMobil (крупнейшая американская частная нефтяная компания), Polimeri Europa (крупнейшая нефтегазовая компания в Испании), и Total (французская нефтегазовая компания) [7; 8].

Самым известным синтетическим продуктом, на основе наполнителя крахмала является материал Mater — Bi фирмы Nowamont S. p.A (Италия). Уникальность данного синтетического продукта заключается в его способности поглощать и пропускать жидкости, что дает возможность его использования в производстве «дышащих пленок» [4].

Широкое распространение получила композиция полистирола с природными биополимерами (крахмалом или целлюлозой), используемая для выпуска пищевой упаковки и сельскохозяйственной пленки. В компосте этот полимер разрушается практически полностью — через 80 дней [4].

Одним из перспективных биопластиков считается полилактид — биоразлагаемый, биосвместимый, термопластичный, алифатический полиэфир, продукт конденсации молочной кислоты и возобновляемого сырья биологического происхождения. На основе полилактида получают пористые материалы, пищевую упаковку, одноразовую посуду, пакеты, различную тару, а также медицинские хирургические нити и штифты. Основным производителем полилактидов является компании RURAC (Нидерланды) [8].

Хотелось бы отметить, что не менее распространенными полимерами нового поколения, считающимися наиболее перспективными материалами 21 века, по мнению ряда ученых, являются полиоксиалканоаты (ПГА) (сополимер оксибутирата и оксивалерата), по своим физико-химическим свойствам сходные с полиэтиленом и полипропиленом, но способные к биодеградации. Уникальность этих биополимеров заключается в том, что их делают с помощью водородокисляющих микроорганизмов — водородных бактерий. Как и синтетические полимеры на основе полипропилена и полиэтилена они прочны и термопластичны, но в отличие от вышеупомянутых полимеров они обладают антиоксидантными свойствами, оптической активностью, пьезоэлектрическим эффектом, и самое главное — это экологически чистые полимерные материалы, разлагаемые в естественных условиях до конечных продуктов воды и углекислого газа. Широкий рынок изделий на основе ПГА представлен в США, где на основе ПГА методом экструзии получают различной формы флаконы, банки, бутылки, контейнеры и коробки, используемые в косметологии. На их основе также изготавливают наполнители для стабилизации красителей, прочные гели и латексы [2].

Среди многих компаний изготовителей пищевой продукции большую популярность находит упаковочный материал эколин (EcoLean), получаемый из полиэтилена или полипропилена с добавлением природных минеральных наполнителей, известняка или доломита. Содержание минералов в пленке придает упаковке защитные свойства от ультрафиолетового излучения, обеспечивает масло и жиростойкость упаковки. Кроме того, данный материал является экологически безопасным для окружающей среды, поскольку обладает способностью разлагаться под воздействием факторов внешней среды (интенсивном солнечном излучении и ветре) в течение 4–5 месяцев [4; 9].

Количество инноваций в области производства нового поколения полимерных материалов ежегодно растет. Так, недавно была создана пленка «Greensack», изготовленная из зерна кукурузы, благодаря чему имеющая возможность точно также как и все продукты растительного происхождения полностью разлагается в почве [1]. Итальянская компания Convex Plastics по аналогичной технологии разработала материал «New Greensack», полученный из кукурузного крахмала. Несмотря на то, что стоимость такой упаковки больше обычной в Европе распространены продуктовые и бытовые пакеты из подобных пластиков. Пленка «Greensack» также находит применение в качестве обертки для журналов, пищевой упаковки, в индустрии fast food, молочных упаковок [5].

Все большее практическое применение для производства экологически безвредных пластиков находят полимеры на основе молочной кислоты — полилактаты, сырьем для производства, которых может служить кукуруза, сахарный тростник, картофель. Изделия на основе полилактатов по сравнению, например с полипропиленом обладают рядом важных химических свойств: высокой жесткостью, прозрачностью и блеском, а также большой способностью сохранять форму после сжатия или кручения [5].

В России биополимеры пока не находят широкого применения. На сегодняшний день единственно действующей компанией, осуществляющей с 2007 года, мелкосерийное производство биоразлагаемой пластиковой упаковки из возобновляемого сырья на основе полилактида (PLA) являетсяЗАО «Национальная упаковочная компания «Пагода». Как уверяет, производитель упаковка из PLA, является полностью биоразлагаемой и не наносит вред окружающей среде. Сроки утилизации упаковки составляют: 47 дней при +60 0С в условиях промышленного компостинга, 120 дней при +40 0С в условиях домашнего компостинга, 1 год и 3 месяца при +20 0С на солнце, 2 года при +15 0С в почве, 4 года при +4 0С в пресной и соленой воде [10].

В перспективе компанией НБ-Ретал в Подмосковье планируется строительство первого завода по производству биоразлагаемой полилактидной пленки [1].

Рассмотрим преимущества и недостатки биополимеров.

Очевидным преимуществом биополимеров, отличающим их от остальных пластиков, является их низкая токсичность и способность разлагаться в природных условиях под действием ферментов микроорганизмов, что позволяет одновременно решать проблему утилизации отходов.

На биодеградацию полимеров существенно влияет их молекулярная структура, величина и гибкость их макромолекул, длина участков между функциональными группами. Известно, что компактное расположение структурных фрагментов полукристаллических и кристаллических полимеров ограничивает их набухание в воде и препятствует проникновению ферментов в полимерную матрицу, что затрудняет воздействие ферментов микроорганизмов не только на главную углеродную цепь полимера, но и на биоразрушаемые участки цепи. Кроме того, аморфная часть полимера всегда менее устойчива к биодеструкции, чем кристаллическая.

Наиболее высокой способностью к биодеструкции обладают те природные и синтетические полимеры, которые содержат химические связи, легко подвергаемые гидролизу. Повышению биодеструкции также способствует присутствие заместителей в полимерной цепи.

Не менее важными преимуществами, обусловленными физико-химическими свойствами биополимеров являются: низкий барьер пропускания кислорода, водяного пара, а также стойкость к разложению в обычных условиях.

Среди недостатков биоразлагаемых полимеров можно отметить следующие: ограниченные возможности для крупнотоннажного производства и их высокая стоимость [3; 11; 12; 13].

Таким образом, полимеры нового поколения (компостируемые пластики) несомненно «выигрывают» по ряду экологических свойств перед полностью синтетическими полимерами, компонентами которых являются высокотоксичные синтетические соединения. Биодеградабельные полимеры справедливо называют экологически чистыми полимерами, поскольку они не выделяет в окружающую среду опасные для человека, животных, растений и микроорганизмов соединения. Однако по химическим свойствам (прочности и износостойкости) намного им уступают в связи, с чем пока не могут быть использованы для широкомасштабного получения и применения. В тоже время многочисленные публикации свидетельствуют о продолжающемся поиске перспективных разработок в области производства биоразлагаемых материалов.

Литература:

  1. Биоразлагаемая упаковка: успехи, сырье, материалы, переработка отходов, логистика. URL: http://article.unipack.ru/6075
  2. Исследование биологических свойств полиоксиалканоатов в хроническом эксперименте in vivo. URL: https://www.fesmu.ru/ elib/Article.aspx?id=78559
  3. Биополимеры: свойства, применение, перспективы развития. URL: https://www.plastinfo.ru/information/articles/61
  4. Упаковка. URL: http://www.packs.ru/component/content/article/34-etc/54-pack
  5. Биополимеры: тенденции, мнения, перспективы. URL: http://www.newchemistry.ru
  6. Саморазлагающиеся пластики. URL: http://upack.by/spanspanstati
  7. Евразийский химический рынок. Международный деловой журнал. URL: http://chemmarket.info/ru/home/ article/3988/
  8. БИОПЛАСТИКИ: технологии, рынок, перспективы (I часть) URL: http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=1609
  9. Биопластики: становясь из побочного основным направлением URL:http://www.plastics.ru/index.php?category_id=27&entry_id=11728&lang=ru&view=news
  10. URL: http://www.pagoda-upakovka.ru
  11. Тасекеев М. С. Производство полимеров как один из путей решения проблем экологии и АПК / М. С. Тасекеев, Л. М. Еремеева. — Аналитический обзор. — Алма-Аты: НЦ НТИ, 2009. — 200 с.
  12. Scott G. Abiotic control of polymer biodegradation / G. Scott // Trends in polymer science/ — 1997. — vol.5, № 11. — Р.361–368.
  13. Biodegradable Polymers Isabelle Vroman and Lan Tighzert Materials, 2009. — № 2. — с.307–344.

Основные термины (генерируются автоматически): полимер, PLA, материал, окружающая среда, пищевая упаковка, пластик, свойство, RURAC, Европа, Россия.

Похожие статьи

Оксо-биоразлагаемые полимеры как материал для создания...

полимер, PLA, материал, окружающая среда, пластик, пищевая упаковка, свойство, Европа, RURAC, Россия. Способы сортировки полимерных отходов | Статья в журнале...

Современное состояние в области биоразлагаемых полимеров...

полимер, PLA, материал, окружающая среда, пластик, пищевая упаковка, свойство, Европа, RURAC, Россия. Анализ химического состава гидрофобизирующих материалов...

Утилизация и переработка пластиковых отходов | Молодой ученый

BPA, HDPE, окружающая среда, пластик, переработка пластика, отход, минеральная вода, готовый материал, пластиковая бутылка, пластиковая тара. Ключевые слова. охрана природы, полимерные материалы, ПЭТ...

Решение экологической проблемы утилизации отходов упаковки...

полимер, углекислый газ, материал, окружающая среда, Россия, биологическое разложение, добавок, молекулярная масса, RAPRA, KFC.

В настоящее время значение упаковки продуктов питания для сохранения здоровья. Делают это для того, чтобы толстая пленка предохранила...

Обзор оксо-биоразлагаемых добавок используемых для...

10. Ершова, О. В., Пономарев А. П., Бахаева А. Н. Влияние факторов окружающей среды на механические свойства полиэтилена низкого давления с

12. Пономарев А. Н., Баранов С. Х., Гоготов И. Н. Нужны ли России биоразлагаемые полимерные материалы? /

Анализ химического состава гидрофобизирующих материалов...

крахмал, химический состав, катионный крахмал, бумажная упаковка, водная среда, материал, механическая прочность бумаги, анионный крахмал, замещенный крахмал, целлюлозная масса.

Способы сортировки полимерных отходов | Статья в журнале...

отход, окружающая среда, Вещество, бытовой мусор, продукт, мусор, материал, завод, дальнейшее

Главное отсортировать пищевые отходы от остальных бытовых отходов.

отход, окружающая среда, сжигание, метод сжигания, печ, бытовой мусор, Россия, пагубное...

Использование полимерных отходов для создания нефтесорбентов

В технологии низкотемпературного растворения используются свойства полимеров усаживаться при низких температурах.

материал, окружающая среда, марка, способ производства, санитарно-гигиеническое назначение, РФ, горячий воздух, ОАО, нефтеемкость...

Извлечение энергии из пластмассовых отходов

BPA, HDPE, окружающая среда, пластик, переработка пластика, отход, минеральная вода, готовый материал, пластиковая бутылка, пластиковая тара.

С точки зрения экологии полимеры превосходят любые другие материалы — Российская газета

О том, почему современные пластики являются "идеальным материалом" индустрии 4.0 и экономики замкнутого цикла, "РГ" рассказал управляющий директор СИБУРа Алексей Козлов.

Алексей Юрьевич, распространено мнение, что синтетические материалы опасны для человека, что они лишь загрязняют природу, поэтому надо вернуться к материалам натуральным - дереву, камню, металлам. Ваша точка зрения?

Алексей Козлов: Я думаю, что это заблуждение вызвано естественной для человеческой природы настороженностью в отношении чего-то нового. С потребительской точки зрения, в том числе и их безопасности для человека, само деление материалов на натуральные и синтетические достаточно условно - их может синтезировать как природа, скажем, в кратере вулкана, так и человек в лаборатории или на предприятии. Сама по себе "натуральность" не может служить универсальным критерием ни качества, ни экологичности. Синтетические материалы, в том числе полимеры, - не случайный побочный продукт прогресса, а одно из самых ценных научных решений, позволяющих человечеству устойчиво развиваться при существующих трендах роста городского населения Земли.

Уже сегодня на планете живет более 7,5 миллиарда человек, и каждый из нас нуждается в чистой питьевой воде, продуктах питания, крыше над головой. Простой вопрос - как все эти потребности удовлетворить наиболее рачительным и экологически ответственным способом? Представьте любой бытовой предмет, необходимый в ежедневном использовании, и перемножьте на количество людей. Очевидно, что дальнейшая эксплуатация материалов исключительно природного происхождения с низкими потребительскими качествами, в том числе способностью к переработке и возвращению в хозяйственный оборот, быстро приведет к истощению ресурсов. Именно это потребовало создания материалов, отвечающих новым вызовам. При этом способность к экологичной и энергоэффективной переработке и быстрому многократному возвращению в оборот для полезного использования, то есть встраиваемость материала в экономику замкнутого цикла, - приобретает с ростом населения все большее значение.

К сожалению, все еще распространен бытовой подход к определению экологичности материала по принципу "бросил в лесу, пришел через год - он лежит, не разложился, значит, он вредный для природы". Но почему-то оценивается лишь финальная часть жизненного цикла. Современный же подход предлагает любой продукт оценивать с учетом всех этапов: от источника происхождения сырья, экологичности производства, способа транспортировки до использования и утилизации.

Пластики преимущественно создают из побочных продуктов добычи нефти и газа, которые в противном случае сжигались бы на факелах и загрязняли окружающую среду.

В процессе производства пластика потребляется значительно меньше энергии и воды, чем при производстве металла, бумаги и стекла. Продукция из пластиков намного легче иных материалов, поэтому требует меньше топлива для транспортировки, соответственно, образуется меньше выбросов. По данным McKinsey, позитивные экологические последствия от использования продукции из пластика в два раза превышают экологический след от их производства. Наконец, пластики экологичны и с точки зрения утилизации, поскольку преимущественно могут быть переработаны на 100 процентов, причем несколько раз - и тоже с меньшими затратами, чем другие материалы.

Синтетические материалы, в том числе полимерные, - одно из самых ценных научных решений

Во многом это, а также высокие потребительские качества, обуславливают возрастающую роль полимеров в нашей жизни. Они выступают по сути материальной платформой индустрии 4.0 - компьютеров, гаджетов, дронов, инноваций в медицине, автопроме и других областях.

При этом все же есть объективные экологические проблемы, связанные с пластиком: человечество производит все больше мусора, огромную часть которого составляют как раз полимеры - пластиковые пакеты, бутылки и т.д. Что с этим делать?

Алексей Козлов: Проблема утилизации мусора существует, и она очень острая, хотя доля пластика в твердых бытовых отходах (ТБО), по разным оценкам, не превышает 10-15 процентов. На мой взгляд, человечество подходит к завершению периода, когда была возможность относиться к мусору как к чему-то ненужному, невостребованному. В современном понимании мусор - это ценный ресурс, который обязательно должен быть переработан и вовлечен во вторичный оборот. Поэтому нет отдельного вопроса по утилизации пластика - есть общая задача общества, государства, бизнеса по пересмотру отношения к отходам и реальному превращению их в новые ресурсы. Движение в этом направлении есть и оно усиливается. В России мы видим практические шаги со стороны регулятора по созданию в ближайшие годы работающей и выгодной всем участникам системы сбора, сортировки и переработки отходов. Конечно, нормативная работа должна сочетаться с масштабной образовательной кампанией среди населения по современным практикам обращения с бытовыми отходами.

Позитивные экологические последствия от использования продукции из пластика в два раза превышают экологический след от их производства

Наряду с решением проблемы утилизации мусора важнейшим направлением является сокращение темпов его образования. И здесь среди ключевых инструментов можно выделить продление жизненного цикла продукции, а также развитие экономики совместного потребления (sharing economy).

Защитники природы ратуют за то, чтобы в супермаркетах заменили пластиковые пакеты бумажными, призывают не покупать бутилированную воду, а пить ее из-под крана. Можно ли считать экологически ответственными только таких людей?

Алексей Козлов: Любое потребление связано с определенным экологическим следом. Рассуждая о степени экологичности пакетов из различных материалов, я снова предлагаю анализировать всю цепочку жизни изделия - от производства до утилизации. И здесь для многих может стать откровением разница (по ряду показателей - кратная) в затратах электричества, чистой воды, спецхимии, выбросах углекислого газа при производстве, а также энергии, расходуемой на переработку и возвращению во вторичный оборот, на единицу продукции. Это короткое исследование может сделать каждый и принять самостоятельное решение. Что касается воды, то пить ее из-под крана - это хорошее решение. Но, рассуждая в этой логике, лучше пить из родника, так как строительство системы водопроводов, химия для водоподготовки, выработка электричества, необходимого для функционирования всей системы, - все это тоже несет экологический след. Я не иронизирую, а предлагаю каждому более глубоко и ответственно подходить к изучению собственного экологического следа. Выбирая бутилированную воду, обратите внимание на страну происхождения (эмиссия углекислого газа при транспортировке), экологичность упаковки (сырье, опять же эмиссия СO2 при производстве, транспортировке, переработке). Уверен, что в будущем экологический след будут в обязательном порядке отображать на любой упаковке.

Во время баскетбольных матчей игроки и зрители пьют воду из пластиковых бутылок. Совместно с Минприроды России и Единой лигой ВТБ мы придумали акцию "Баскетботл" по переработке этих бутылок в бытовые товары, в том числе - в спортивную форму. Далее эта продукция в переработанном виде может вернуться к нам, например, в виде баскетбольного мяча. И это лишь первые примеры бесконечной цепочки трансформаций.

Очевидно, что поведение потребителей становится более осознанным и ответственным, но корректной информации в СМИ и соцсетях часто не хватает. Мы ужасаемся плавающим островам пластикового мусора в океанах, но игнорируем скрытое от глаз отравленное утонувшими отходами дно, разложившимся мусором - воду. Нужно предоставить каждому максимум сведений об экологических последствиях его выбора как потребителя. Считаем очень важным, что в рамках инициативы "Разделяй правильно!" Минприроды России, которую СИБУР поддержал первой из компаний, формирование экологической культуры общества не сводится к теме раздельного сбора. Приглашаем присоединиться к проекту всех, кому небезразлично устойчивое развитие нашей страны.

полимер | Описание, примеры и типы

Полимер , любой из класса природных или синтетических веществ, состоящих из очень больших молекул, называемых макромолекулами, которые кратны более простым химическим единицам, называемым мономерами. Полимеры составляют многие материалы в живых организмах, включая, например, белки, целлюлозу и нуклеиновые кислоты. Более того, они составляют основу таких минералов, как алмаз, кварц и полевой шпат, а также таких искусственных материалов, как бетон, стекло, бумага, пластмассы и каучуки.

химическая структура поливинилхлорида (ПВХ)

Промышленные полимеры синтезируются из простых соединений, соединенных вместе в длинные цепи. Например, поливинилхлорид - это промышленный гомополимер, синтезированный из повторяющихся звеньев винилхлорида.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Подробнее по этой теме

life: Производство полимеров

Образование полимеров, длинноцепочечных молекул, состоящих из повторяющихся звеньев мономеров (основных строительных блоков, упомянутых выше), является...

Слово полимер обозначает неопределенное количество мономерных звеньев. Когда количество мономеров очень велико, соединение иногда называют высокополимером. Полимеры не ограничиваются мономерами того же химического состава или молекулярной массы и структуры. Некоторые природные полимеры состоят из одного вида мономеров. Однако большинство природных и синтетических полимеров состоит из двух или более различных типов мономеров; такие полимеры известны как сополимеры.

Органические полимеры играют решающую роль в живых организмах, обеспечивая основные конструкционные материалы и участвуя в жизненно важных процессах. Например, твердые части всех растений состоят из полимеров. К ним относятся целлюлоза, лигнин и различные смолы. Целлюлоза - это полисахарид, полимер, состоящий из молекул сахара. Лигнин состоит из сложной трехмерной сети полимеров. Смолы для дерева - это полимеры простого углеводорода изопрена. Другой известный изопреновый полимер - это каучук.

натуральный каучук

Латекс, изготовленный из каучукового дерева ( Hevea brasiliensis ) в Малайзии.

© Стюарт Тейлор / Fotolia

Другие важные природные полимеры включают белки, которые представляют собой полимеры аминокислот, и нуклеиновые кислоты, которые являются полимерами нуклеотидов - сложных молекул, состоящих из азотсодержащих оснований, сахаров и фосфорной кислоты. Нуклеиновые кислоты несут генетическую информацию в клетке. Крахмалы, важные источники пищевой энергии, получаемые из растений, представляют собой натуральные полимеры, состоящие из глюкозы.

полинуклеотидная цепь дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК)

Часть полинуклеотидной цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). На вставке показаны соответствующие пентозный сахар и пиримидиновое основание в рибонуклеиновой кислоте (РНК).

Encyclopædia Britannica, Inc. Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Многие неорганические полимеры также встречаются в природе, включая алмаз и графит. Оба состоят из углерода. В алмазе атомы углерода связаны в трехмерную сеть, которая придает материалу твердость.В графите, используемом в качестве смазки и в «грифелях» карандашей, атомы углерода соединяются в плоскостях, которые могут скользить друг по другу.

Синтетические полимеры получают с помощью различных типов реакций. Многие простые углеводороды, такие как этилен и пропилен, можно превратить в полимеры, добавляя один мономер за другим к растущей цепи. Полиэтилен, состоящий из повторяющихся мономеров этилена, является аддитивным полимером. Он может иметь до 10 000 мономеров, соединенных в длинные спиральные цепи. Полиэтилен бывает кристаллическим, полупрозрачным и термопластичным, т.е.е., при нагревании размягчается. Он используется для покрытий, упаковки, формованных деталей, а также для изготовления бутылок и контейнеров. Полипропилен также кристаллический и термопластичный, но тверже полиэтилена. Его молекулы могут состоять от 50 000 до 200 000 мономеров. Этот состав используется в текстильной промышленности и для изготовления лепных изделий.

Другие аддитивные полимеры включают полибутадиен, полиизопрен и полихлоропрен, которые играют важную роль в производстве синтетических каучуков.Некоторые полимеры, такие как полистирол, стекловидны и прозрачны при комнатной температуре, а также термопластичны. Полистирол может быть окрашен в любой оттенок и используется при изготовлении игрушек и других пластиковых предметов.

полистирол

Упаковка из полистирола.

Acdx

Если один атом водорода в этилене заменить на атом хлора, образуется винилхлорид. Он полимеризуется в поливинилхлорид (ПВХ), бесцветный, твердый, прочный термопластический материал, который можно производить в различных формах, включая пену, пленки и волокна.Винилацетат, полученный в результате реакции этилена и уксусной кислоты, полимеризуется с образованием аморфных мягких смол, используемых в качестве покрытий и клеев. Он сополимеризуется с винилхлоридом с образованием большого семейства термопластичных материалов.

Трубы из ПВХ

Трубы из поливинилхлорида (ПВХ).

AdstockRF

Многие важные полимеры содержат атомы кислорода или азота, наряду с атомами углерода, в основной цепи. К таким макромолекулярным материалам с атомами кислорода относятся полиацетали.Самый простой полиацеталь - это полиформальдегид. Он имеет высокую температуру плавления, кристаллический и устойчив к истиранию и действию растворителей. Ацеталевые смолы больше похожи на металл, чем любые другие пластмассы, и используются при производстве деталей машин, таких как шестерни и подшипники.

Линейный полимер, для которого характерно повторение сложноэфирных групп вдоль основной цепи, называется полиэфиром. Сложные полиэфиры с открытой цепью представляют собой бесцветные кристаллические термопластичные материалы. Те с высоким молекулярным весом (от 10 000 до 15 000 молекул) используются в производстве пленок, формованных изделий и волокон, таких как дакрон.

Полиамиды включают встречающийся в природе белки казеин, содержащийся в молоке, и зеин, содержащийся в кукурузе (кукурузе), из которой изготавливаются пластмассы, волокна, клеи и покрытия. К синтетическим полиамидам относятся карбамидоформальдегидные смолы, которые являются термореактивными. Они используются для изготовления формованных изделий, а также в качестве клеев и покрытий для текстиля и бумаги. Также важны полиамидные смолы, известные как нейлон. Они прочные, устойчивые к нагреванию и истиранию, негорючие и нетоксичные, их можно окрашивать.Наиболее известно их использование в качестве текстильных волокон, но у них есть много других применений.

нейлон

Образование нейлона, полимера.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Другое важное семейство синтетических органических полимеров образовано из линейных повторов уретановой группы. Полиуретаны используются в производстве эластомерных волокон, известных как спандекс, и в производстве основ покрытий, а также мягких и жестких пен.

Другой класс полимеров - это смешанные органические и неорганические соединения.Наиболее важными представителями этого семейства полимеров являются силиконы. Их основа состоит из чередующихся атомов кремния и кислорода с органическими группами, присоединенными к каждому из атомов кремния. Силиконы с низкой молекулярной массой - это масла и смазки. Соединения с более высокой молекулярной массой представляют собой универсальные эластичные материалы, которые остаются мягкими и эластичными при очень низких температурах. Они также относительно стабильны при высоких температурах.

герметик

Силиконовый герметик наносится из пистолета для герметика.

Achim Hering

Фторуглеродосодержащие полимеры, известные как фторполимеры, состоят из углеродно-фторных связей, которые обладают высокой стабильностью и делают соединение устойчивым к растворителям. Природа углеродно-фторной связи дополнительно придает фторполимерам антипригарные свойства; это наиболее широко проявляется в тефлоне из политетрафторэтилена (PFTE).

пластик | Состав, использование, типы и факты

Пластик , полимерный материал, который может быть отформован или сформирован, обычно под воздействием тепла и давления.Это свойство пластичности, которое часто встречается в сочетании с другими особыми свойствами, такими как низкая плотность, низкая электропроводность, прозрачность и ударная вязкость, позволяет производить из пластмасс большое количество разнообразных продуктов. К ним относятся прочные и легкие бутылки для напитков из полиэтилентерефталата (ПЭТ), гибкие садовые шланги из поливинилхлорида (ПВХ), изоляционные контейнеры для пищевых продуктов из вспененного полистирола и небьющиеся окна из полиметилметакрилата.

Британская викторина

Тест по химии

От элементов периодической таблицы до процессов, создающих предметы повседневного обихода - это лишь некоторые из вещей, которым может нас научить химия.Можете ли вы фильтровать свой путь через нашу викторину по химии?

В этой статье представлен краткий обзор основных свойств пластмасс с последующим более подробным описанием их переработки в полезные продукты и последующей переработки. Для более полного понимания материалов, из которых изготовлены пластмассы, см. химия промышленных полимеров.

Состав, структура и свойства пластмасс

Многие химические названия полимеров, используемых в качестве пластмасс, стали известны потребителям, хотя некоторые из них лучше известны по своим аббревиатурам или торговым наименованиям.Таким образом, полиэтилентерефталат и поливинилхлорид обычно называют ПЭТ и ПВХ, в то время как вспененный полистирол и полиметилметакрилат известны под своими торговыми марками, пенополистирол и оргстекло (или плексиглас).

Промышленные производители пластмассовых изделий склонны рассматривать пластмассы как «товарные» смолы или как «специальные» смолы. (Термин смола появился на заре индустрии пластмасс; первоначально он относился к аморфным твердым веществам природного происхождения, таким как шеллак и канифоль.) Товарные смолы - это пластмассы, которые производятся в больших объемах и по низкой цене для наиболее распространенных предметов одноразового использования и товаров длительного пользования. Они представлены в основном полиэтиленом, полипропиленом, поливинилхлоридом и полистиролом. Специальные смолы - это пластмассы, свойства которых адаптированы к конкретным применениям, которые производятся в небольших объемах и по более высокой цене. К этой группе относятся так называемые инженерные пластмассы или технические смолы, которые представляют собой пластмассы, которые могут конкурировать с литыми под давлением металлами в сантехнике, оборудовании и автомобилях.Важными инженерными пластиками, менее знакомыми потребителям, чем товарные пластики, перечисленные выше, являются полиацеталь, полиамид (особенно те, которые известны под торговым названием нейлон), политетрафторэтилен (торговая марка тефлон), поликарбонат, полифениленсульфид, эпоксидная смола и полиэфирэфиркетон. Еще одним представителем специальных смол являются термопластичные эластомеры, полимеры, которые обладают эластичными свойствами резины, но могут многократно формоваться при нагревании. Термопластические эластомеры описаны в статье эластомер.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Пластмассы также можно разделить на две отдельные категории на основе их химического состава. Одна категория - это пластики, которые состоят из полимеров, имеющих только алифатические (линейные) атомы углерода в своих основных цепях. В эту категорию попадают все перечисленные выше товарные пластмассы. Примером может служить структура полипропилена; здесь к каждому второму атому углерода присоединена боковая метильная группа (CH 3 ):

Другая категория пластиков состоит из гетероцепных полимеров.Эти соединения содержат в своих основных цепях атомы кислорода, азота или серы, помимо углерода. Большинство перечисленных выше технических пластиков состоит из гетероцепных полимеров. Примером может служить поликарбонат, молекулы которого содержат два ароматических (бензольных) кольца:

Различие между углеродно-цепочечными и гетероцепочечными полимерами отражено в таблице, в которой указаны избранные свойства и применения наиболее важных углеродных цепей и гетероциклов. показаны пластмассы, и ссылки на них непосредственно к статьям, которые описывают эти материалы более подробно.Важно отметить, что для каждого типа полимера, указанного в таблице, может быть много подтипов, поскольку любой из дюжины промышленных производителей любого полимера может предложить 20 или 30 различных вариантов для использования в конкретных приложениях. По этой причине указанные в таблице свойства следует рассматривать как приблизительные.

Свойства и применение коммерчески важных пластмасс
* Все значения указаны для образцов, армированных стекловолокном (за исключением полиуретана).
Семейство и тип полимеров плотность
(г / см 3 )
степень кристалличности
стекло
переход
температура
(° C)
кристалл
плавление
температура
(° C)
прогиб
температура
при 1,8 МПа
(° C)
Термопласты
Углеродная цепь
полиэтилен высокой плотности (HDPE) 0.95–0,97 высокая –120 137
полиэтилен низкой плотности (LDPE) 0,92–0,93 умеренный -120 110
полипропилен (ПП) 0,90–0,91 высокая −20 176
полистирол (ПС) 1,0–1,1 ноль 100
акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS) 1.0–1,1 ноль 90–120
поливинилхлорид непластифицированный (ПВХ) 1,3–1,6 ноль 85
полиметилметакрилат (ПММА) 1,2 ноль 115
политетрафторэтилен (PTFE) 2,1–2,2 средне-высокий 126 327
Гетероцепь
полиэтилентерефталат (ПЭТ) 1.3–1,4 умеренный 69 265
поликарбонат (ПК) 1,2 низкий 145 230
полиацеталь 1,4 умеренный –50 180
полиэфирэфиркетон (PEEK) 1,3 ноль 185
полифениленсульфид (PPS) 1.35 умеренный 88 288
диацетат целлюлозы 1,3 низкий 120 230
поликапролактам (нейлон 6) 1,1–1,2 умеренный 50 210–220
Термореактивные элементы *
Гетероцепь
полиэстер (ненасыщенный) 1.3–2,3 ноль 200
эпоксидные 1,1–1,4 ноль 110–250
фенолформальдегид 1,7–2,0 ноль 175–300
мочевина и меламиноформальдегид 1,5–2,0 ноль 190–200
полиуретан 1.05 низкий 90–100
семейство полимеров и тип разрыв
прочность
(МПа)
удлинение
при разрыве
(%)
изгиб
модуль
(ГПа)
типичные продукты и приложения
Термопласты
Углеродная цепь
полиэтилен высокой плотности (HDPE) 20–30 10–1 000 1–1.5 молочные бутылки, изоляция проводов и кабелей, игрушки
полиэтилен низкой плотности (LDPE) 8–30 100–650 0,25–0,35 упаковочная пленка, пакеты для продуктов, мульча для сельского хозяйства
полипропилен (ПП) 30–40 100–600 1,2–1,7 бутылок, пищевых контейнеров, игрушек
полистирол (ПС) 35–50 1-2 2.6–3,4 Посуда столовая, пищевые вспененные контейнеры
акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS) 15–55 30–100 0,9–3,0 кожухи, каски, трубопроводная арматура
поливинилхлорид непластифицированный (ПВХ) 40–50 2–80 2,1–3,4 труба, водовод, сайдинг, оконные рамы
полиметилметакрилат (ПММА) 50–75 2–10 2.2–3,2 окна ударопрочные, световые люки, навесы
политетрафторэтилен (PTFE) 20–35 200–400 0,5 самосмазывающиеся подшипники, антипригарная посуда
Гетероцепь
полиэтилентерефталат (ПЭТ) 50–75 50–300 2,4–3,1 бутылок прозрачные, записывающая лента
поликарбонат (ПК) 65–75 110–120 2.3–2,4 компакт-диски, защитные очки, спорттовары
полиацеталь 70 25–75 2,6–3,4 подшипники, шестерни, душевые лейки, молнии
полиэфирэфиркетон (PEEK) 70–105 30–150 3,9 Детали машин, автомобилей и авиакосмической отрасли
полифениленсульфид (PPS) 50–90 1–10 3.8–4.5 детали машин, приборов, электрооборудования
диацетат целлюлозы 15–65 6–70 1,5 фотопленка
поликапролактам (нейлон 6) 40–170 30–300 1,0–2,8 подшипники, шкивы, шестерни
Термореактивные элементы *
Гетероцепь
полиэстер (ненасыщенный) 20–70 <3 7–14 Корпуса лодок, автомобильные панели
эпоксидные 35–140 <4 14–30 Платы ламинированные, полы, детали самолетов
фенолформальдегид 50–125 <1 8–23 электрические разъемы, ручки для приборов
мочевина и меламиноформальдегид 35–75 <1 7.5 столешницы, посуда
полиуретан 70 3–6 4 гибкие и жесткие пенопласты для обивки, утеплитель

Для целей этой статьи пластмассы в первую очередь определяются не на основе их химического состава, а на основе их технических характеристик. Более конкретно, они определяются как термопластические смолы или термореактивные смолы.

Что такое полимер? | Живая наука

Полимеры - это материалы, состоящие из длинных повторяющихся цепочек молекул.Материалы обладают уникальными свойствами в зависимости от типа связываемых молекул и того, как они связаны. Некоторые полимеры сгибаются и растягиваются, например резина и полиэстер. Другие твердые и прочные, например, эпоксидные смолы и стекло.

Полимеры затрагивают практически все аспекты современной жизни. Скорее всего, большинство людей контактировало хотя бы с одним полимерсодержащим продуктом - от бутылок с водой до гаджетов и шин - за последние пять минут.

Термин «полимер» часто используется для описания пластмасс, которые являются синтетическими полимерами.Однако природные полимеры также существуют; каучук и дерево, например, являются природными полимерами, которые состоят из простого углеводорода, изопрена, согласно Encyclopedia Britannica. Белки - это природные полимеры, состоящие из аминокислот, а нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) - это полимеры нуклеотидов - сложных молекул, состоящих, например, из азотсодержащих оснований, сахаров и фосфорной кислоты.

Химические реакции

Герман Штаудингер, профессор органической химии Eidgenössische Technische Hochschule (Университет прикладных наук) в Цюрихе, является отцом разработки современных полимеров.Его исследования в 1920-х годах привели к современным манипуляциям как с натуральными, так и с синтетическими полимерами. По данным Американского химического общества (ACS), он ввел два термина, которые являются ключевыми для понимания полимеров: полимеризация и макромолекулы. Он был удостоен Нобелевской премии по химии в 1953 г. «за открытия в области химии макромолекул».

Полимеризация - это метод создания синтетических полимеров путем объединения более мелких молекул, называемых мономерами, в цепочку, удерживаемую ковалентными связями, согласно ThoughtCo., образовательный онлайн-ресурс. Согласно Scientific American, различные химические реакции - например, вызванные теплом и давлением - изменяют химические связи, удерживающие мономеры вместе. Процесс заставляет молекулы связываться в линейную, разветвленную или сетчатую структуру, что приводит к образованию полимеров.

Эти цепочки мономеров также называют макромолекулами. В основе большинства полимерных цепей лежит цепочка атомов углерода. По данным Учебного центра науки о полимерах, одна макромолекула может состоять из сотен тысяч мономеров.

Применение полимеров

Полимеры используются практически во всех сферах современной жизни. Пакеты для продуктов, бутылки с газированной водой и водой, текстильные волокна, телефоны, компьютеры, упаковка для пищевых продуктов, автозапчасти и игрушки содержат полимеры.

Еще более сложная технология использует полимеры. Например, «мембраны для опреснения воды, носители, используемые для контролируемого высвобождения лекарств, и биополимеры для тканевой инженерии, все используют полимеры», согласно ACS.

Популярные полимеры для производства включают полиэтилен и полипропилен.Их молекулы могут состоять из 10 000–200 000 мономеров.

Во время реакции полимеризации большое количество мономеров соединяется ковалентными связями с образованием единой длинной молекулы, полимера. (Изображение предоставлено: LibreTexts)

Будущее полимеров

Исследователи экспериментируют со многими различными типами полимеров, стремясь к дальнейшему развитию медицины и улучшению продуктов, которые мы уже используем.

Например, углеродные полимеры разрабатываются и улучшаются для автомобильной промышленности.

«Композиты из армированного углеродным волокном полимера (CFRP) - также называемые ламинатом из углеродного волокна - представляют собой материалы следующего поколения для создания более легких, экономичных и безопасных автомобилей», - говорится в колонке Live Science 2016 года Никхила Гупты. доцент, и Стивен Зельтманн, студент-исследователь, оба в лаборатории композитных материалов и механики факультета механической и аэрокосмической техники инженерной школы Тандон Нью-Йоркского университета. «Углеродный ламинат чрезвычайно прочный и жесткий из-за его тканых слоев из почти чистых углеродных волокон, связанных вместе затвердевшим пластиком, например эпоксидной смолой.«[Углеродное волокно: это больше, чем скорость]

Полимеры также используются для улучшения голограмм. Ученые из Пенсильванского университета создали голограмму на гибком полимерном материале под названием PDMA, в который были встроены золотые наностержни, согласно исследование, опубликованное в Интернете в начале 2017 года в журнале Nano Letters. Это новое голографическое устройство может содержать несколько изображений вместо одного.

«Мы задали вопрос:« Можем ли мы закодировать несколько битов информации в голограмме? »» Ритеш Агарвал , - сообщил Live Science руководитель исследований и профессор материаловедения и инженерии Пенсильванского университета.«Это важная работа, потому что это первый раз, когда кому-то показали, что вы можете записать несколько голографических изображений, и, просто растягивая полимер, вы можете в основном изменить изображение».

Искусственная кожа из силиконового полимера может стать будущим в борьбе со старением. Согласно исследованию, опубликованному в мае 2016 года в журнале Nature Materials, в форме двух кремов полимер может подтягивать кожу человека, уменьшать появление морщин и уменьшать мешки под глазами.Такую искусственную кожу также можно использовать для помощи людям с кожными заболеваниями, такими как экзема, или использовать как солнцезащитный крем.

«Мы очень рады этому; это совершенно новый материал», - сказал Live Science соавтор исследования Роберт Лангер, профессор Массачусетского технологического института.

Дополнительные ресурсы

Полимер - Журнал - Elsevier

Polymer - это междисциплинарный журнал, посвященный публикации инновационных и значительных достижений в области физики, химии и технологии полимеров.Мы приветствуем заявки на полимерные гибриды, нанокомпозиты, характеристики и самосборку. Полимер также публикует работы по технологическому применению ...

Читать больше

Polymer - это междисциплинарный журнал, посвященный публикации инновационных и значительных достижений в области физики, химии и технологии полимеров. Мы приветствуем заявки на полимерные гибриды, нанокомпозиты, характеристики и самосборку. Polymer также публикует работы по технологическому применению полимеров в энергетике и оптоэлектронике.

Основная область применения охватывает, но не ограничивается следующими основными областями:

Полимерные материалы

  • Нанокомпозиты и гибридные наноматериалы
  • Полимерные смеси, пленки, волокна, сетки и пористые материалы

Физические характеристики 9000

  • Характеристика, моделирование и моделирование * свойств молекул и материалов в массе, растворах и тонких пленках

Разработка полимеров

  • Усовершенствованные методы многомасштабной обработки

Синтез, модификация и самосборка полимеров

  • Включая дизайнерские полимерные архитектуры, механизмы и кинетику, а также супрамолекулярную полимеризацию

Технологические приложения

  • Полимеры для производства и хранения энергии
  • Полимерные мембраны для технологии разделения
  • Полимеры для опто-а nd microelectronics
  • * Статьи по теории и моделированию должны включать или ссылаться на ранее опубликованные экспериментальные результаты.

Сфера применения полимеров больше не включает биомедицинские применения полимеров. Мы настоятельно рекомендуем авторам рассмотреть возможность отправки этих статей в наше отличное родственное издание European Polymer Journal https://www.journals.elsevier.com/european-polymer-journal

Типы статей и представление

Polymer публикует следующие типы статей: оригинальные исследовательские работы, обзорные статьи, избранные статьи, короткие сообщения и исследования.

Информацию о подаче статей см. В нашем Руководстве для авторов. Если вам потребуется дополнительная информация или помощь, посетите наш Центр поддержки

Преимущества для авторов

Мы также предоставляем множество преимуществ для авторов, например бесплатные PDF-файлы, либеральную политику авторских прав, специальные скидки на публикации Elsevier и многое другое. Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию о наших услугах для авторов.

Скрыть полную цель и объем

Полимерные испытания - Журнал - Elsevier

Объявление : с января 2021 года Polymer Testing станет журналом с открытым доступом.Авторы, опубликовавшие в Polymer Testing , смогут сделать свою работу немедленно, постоянно и в свободном доступе.

Полимерные испытания продолжаются с теми же целями и объемом, редакционным коллективом, системой подачи заявок и строгими ...

Читать больше

Объявление : с января 2021 года Polymer Testing станет журналом с открытым доступом. Авторы, опубликовавшие в Polymer Testing , смогут сделать свою работу немедленно, постоянно и в свободном доступе.

Полимерные испытания продолжаются с теми же целями и объемом, редакционным коллективом, системой подачи заявок и тщательной экспертной оценкой.

Polymer Testing авторов оплачивают сбор за публикацию статьи (APC), имеют возможность выбора лицензионных вариантов и сохраняют авторские права на свои опубликованные работы. APC будет запрошен после экспертной оценки и принятия. Оплата APC потребуется для всех принятых статей, представленных после 30 сентября 2020 года . APC для испытания полимеров будет стоить 2000 долларов США (без налогов).

Обратите внимание на : Авторы, представившие свою статью не позднее 30 сентября 2020 года , будут бесплатно опубликовать принятую статью в Polymer Testing . Авторам, представившим свои работы после этой даты, будет предложено оплатить APC. Для получения более подробной информации посетите нашу страницу часто задаваемых вопросов.


Тестирование полимеров специализируется на тестировании, анализе и определении характеристик полимерных материалов, включая как синтетические, так и природные или биологические полимеры.Рассмотрены новые методы испытаний и испытания новых полимерных материалов в массе, растворе и дисперсии. Кроме того, мы приветствуем представление результатов испытаний полимерных материалов для широкого спектра применений и промышленных продуктов, а также определение характеристик в наномасштабе.

Объем включает, но не ограничивается следующими основными темами:

Новые методы испытаний и химический анализ
• механический, термический, электрический, химический, визуализация, спектроскопия, рассеяние и реология

Физические свойства и поведение новые полимерные системы
• наноразмерные свойства, морфология, транспортные свойства

Деградация и переработка полимерных материалов в сочетании с новыми методами испытаний или определения характеристик
• деградация, биоразложение, старение и огнестойкость

Моделирование и моделирование будут проводиться только считается, когда это связано с новыми или ранее опубликованными экспериментальными результатами.

Скрыть полную цель и объем

Европейский журнал полимеров - Elsevier

European Polymer Journal предназначен для публикации работ по фундаментальной и прикладной химии полимеров и макромолекулярных материалов. Журнал охватывает все аспекты синтеза полимеров, включая механизмы полимеризации и химические функциональные превращения, с акцентом на новые полимеры и ...

Читать больше

European Polymer Journal предназначен для публикации работ по фундаментальной и прикладной химии полимеров и макромолекулярных материалов.Журнал охватывает все аспекты синтеза полимеров, включая механизмы полимеризации и химические функциональные превращения, с акцентом на новые полимеры и взаимосвязь между молекулярной структурой и свойствами полимера. Кроме того, мы приветствуем заявки на биологические или возобновляемые полимеры, системы, реагирующие на раздражители, и полимерные биогибриды. European Polymer Journal также публикует исследования по биомедицинскому применению полимеров, включая доставку лекарств и регенеративную медицину.Основная область охвата, но не ограничивается следующими основными областями исследований:

Синтез и функционализация полимеров
• Новые пути синтеза для полимеризации, функциональной модификации, контролируемой / живой полимеризации и прецизионных полимеров.
Полимеры, реагирующие на раздражение
• Включая полимеры с памятью формы и самовосстанавливающиеся полимеры.
Супрамолекулярные полимеры и самосборка
• Молекулярное распознавание и полимерные структуры более высокого порядка.
Возобновляемые и экологически чистые полимеры
• Биоразлагаемые, антимикробные полимеры и полимерные бионанокомпозиты на биологической основе.
Полимеры на интерфейсах и поверхностях
• Химия и инженерия поверхностей, имеющих биологическое значение, включая формирование рисунка, полимеры против обрастания и полимеры для мембран.
Биомедицинские приложения и наномедицина
• Полимеры для регенеративной медицины, молекулярного высвобождения лекарств и генной терапии

В европейский журнал полимеров больше не входит физика полимеров.Мы настоятельно рекомендуем авторам рассмотреть возможность отправки статей по физике полимеров в наше отличное родственное название Polymer https://www.journals.elsevier.com/polymer

Типы статей и подача
European Polymer Journal публикует следующие типы статей: оригинальные исследования документы, обзорные статьи, избранные статьи, короткие сообщения и исследования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *