Полимеры в Санкт-Петербурге

Полимер – это высокомолекулярные вещества, состав которых меняется искусственно для придания определенных свойств. Есть органические полимеры как белок, но чаще синтезируются в крупных масштабах на производстве, например, ПВХ или полиэтилен.

Термин «полимерные материалы» объединяет 3 составляющие: полимеры (органические или искусственно модифицированные), пластические массы (пластмасса) и полимерные композиционные материалы (коротко ПКМ) – еще называются армированным пластиком. Три группы также относятся к синтетическим пластикам и по своей полимерной составляющей определяются термодеформационные, физические и технологические параметры материалов.

Из полимеров сегодня делают одежду, гаджеты, запчасти для транспорта и даже линзы. Молекула ДНК по структуре тоже полимер. Отличительной чертой, определяющей свойства материала, является химический состав, куда входит вещество с высокомолекулярной цепочкой, звенья которой повторяются периодически и большая молекулярная масса. Ежегодно в мировом производстве выпускается больше 460 млн. тонн полимеров и аналитики уверены в дальнейшем росте отрасли.

Типы полимеров

Какие полимеры бывают по происхождению, химическому составу и другим признакам:

Наиболее распространенный тип полимеров – резина.

Химические особенности полимеров

Синтетика чувствительна к высокой температуре – быстро воспламеняется, выделяя при этом токсичные вещества, теряет форму и плавится. Поэтому химики добавляют разные примеси, стремясь повысить базовые характеристики. Примеры:

• Полиэтилен – популярный вид упаковки, используется широко в народном хозяйстве. Бывает с низким и высоким давлением – химический состав идентичный, а молекулярная структура разная.
• Пропилен и полипропилен – гибкий, эластичный, довольно прочный, высококачественный, при этом легкий. Используется как строительный материал, из пропилена делают трубы отопления и водоснабжения. Пропилен не боится коррозии, статистической и динамической нагрузки, не вибрирует.
• Поливинилхлорид – хрупкие, низкая экологичность, при тлении выходит ядовитый токсин, почти не используются.
• Полиофелин – производное от полипропилена или полиэтилена, 50% продукции сделано на основе этого сырья. Держит форму, не греется, при утилизации безопасен.

Пластмассовые изделия используются для производства медицинского оборудования, бытовой техники, строительства, в авиации, ЖД и автотранспорте, сельском хозяйстве и промышленности и системах отопления. Те же канализационные трубы и трубы отопления, стеклопластик для окон, строительные инструменты с деталями из полимера.

Методы производства полимеров

Органическими полимерами пользуются без переработки, синтетические получаются как следствие вмешательства человека и такой процесс называется полимеризацией.

Полимеризация свободными радикалами – самый распространенный среди методов производства стирола, этилена, метакрилата и других материалов. Мономеры обрабатывают рядом свободных радикалов, инициируя полимеризацию, вследствие чего появляются высокомолекулярные термопластичные соединения.

Ионная полимеризация используется для производства ион содержащих полимеров вроде полиэфира или полиуретана с добавлением к мономерам катализаторов. В жидком состоянии или при плавлении.

Поликоденсация – соединение двух или большего числа полимеров, вследствие чего образуется другой полимер, освобождая при этом молекулу воды (другого низкомолекулярного соединения). Производство поликарбоната, полиамида и пр.

Химическая реакция – связка мономеров используется при производстве полиэтиленовых терефталатов (ПЭТ). Мономеры взаимодействуют между собой, появляется полимер и новые нити связи между мономерами.

Сополимеризация – соединение двух и более разных мономеров для получения вещества с нужными свойствами – гибкостью, эластичностью и пр. сополимеры более устойчивы против температурных изменений и воздействию химических соединений.

Литье и экструзия – способы формования полимеров, т.е. придания им определенной формы через литье или заливку в форму. Распространенный метод на производстве упаковок, бутылок и пластиковых изделий.

Свойства полимеров

Полимерные материалы обладают рядом свойств, благодаря которым широко распространены в современном производстве:

1. Низкая теплопроводимость – при нагревании не проводят тепло, как пластмассовые ручки кастрюли останутся холодными, когда железная основа нагреется.
2. Благодаря молекулярной структуре могут повышать свои линейные размеры гораздо больше, чем у металла при идентичной t.
3. Гибкие, способны обхватывать металлические детали плотно, защищая от коррозии и высоких температур.
4. По прочности хуже железа, в состав добавляют иные компоненты, получая новые типы материала.
5. Низкий коэффициент нагрева – рекомендуемый порог меньше 80 градусов.
6. При пожаре быстро воспламеняются, выделяя в атмосферу токсичные вещества.
7. Выдерживает длительную нагрузку, способен при деформации восстановить первоначальную форму.
8. Имеет электроизоляционные свойства – не проводит ток, поэтому ручки инструментов делают из пластика.
9. Не проводит воду, способен выдержать длительное воздействие жидкости, поэтому гидроизоляцию делают из полимерных соединений.

Искусственные полимеры не экологичны, на распад без переработки уходят десятилетия, органические более безопасны.

Хранение полимерных материалов

Правильное хранение позволяет сохранить исходные свойства сырья, что возможно при соблюдении требований:

• держать в темном, защищенном от ультрафиолета месте, иначе упаковка нагревается и может начаться термоокислительное старение;
• максимальная температура в помещении +25, что касается большинства гранулированных термопластов как сополимеры, полипропилен и пр.;
• максимальная влажность – 80% даже твердые соединения могут испортится при длительном воздействии жидкости;
• держать в метре от приборов нагревания и промышленного оборудования;
• гранулы хранить на подтарниках минимальной высоты 10 см;
• транспортировка в прочных закрытых контейнерах на любом виде транспорта, без открытых вагонов или кузова;
• поместить снаружи под навесом до суток, не держать на улице длительное время;
• перед перевозкой на производство выдержать гранулы 12 часов на складе.

При соблюдении базовых условий гранулированное сырье может храниться 3 года, если нет противопоказаний допустимо продление срока.

Воздействие на окружающую среду и переработка полимеров

Максимальный вред полимеры наносят природе, когда горят, выделяя токсичные испарения в атмосферу, а расплавленные частицы сырья могут оставаться в земле десятилетиями. Негативное воздействие усугубляется при утилизации полимерных отходов с другим мусором без сортировки. Без переработки материал разлагается 500 лет.

Можно защитить природу с помощью переработки полимеров – сначала очистить их от клея, бумаги и органических отходов. Затем разделить по группам – крышки отдельно, тара и пленка – отдельно. Смять и отвезти в местный пункт приема таких отходов.

Предприятия также помогают защитить природу, выпуская водорастворимые и биоразлагаемые, безопасные упаковочные материалы, которые и без переработки быстро распадаются. Повышают термоустойчивость путем добавления разных соединений, что также усиливает безопасность покрытия, например, прокладки – утеплителя и наружного профиля жилых домов. Такие материалы воспламеняются моментально, выделяя столбы черного, густого дыма, смертельно опасного при вдыхании. Во многих странах как Япония популярна система сортировки мусора с последующей переработкой на специальных предприятиях.