История пластика
Пластик стал повсеместным в современном обществе, его используют буквально во всём: от бутылок для воды и упаковки продуктов питания до одежды, электроники и многого другого. Однако пластик — относительно новое изобретение: его широкое распространение и внедрение в повседневные товары произошло всего лишь около столетия назад.
В 1860-х годах учёные начали экспериментировать с веществами, известными как фенолы и альдегиды. В процессе полимеризации эти химические вещества можно было соединять в длинные цепи, создавая новые материалы с уникальными свойствами.
Одним из первых коммерчески успешных синтетических полимеров был парказин, запатентованный в Англии в 1856 году. Изготовленный из целлюлозы, обработанной азотной кислотой, паркезин представлял собой раннюю форму пластика, который можно было формовать при нагревании.
Джон Уэсли Хайатт изобрел первый синтетический полимер в 1869 году, чему поспособствовала премия в размере 10,000 XNUMX долларов, предложенная нью-йоркской компанией, которая искала заменитель слоновой кости. Растущий спрос на бильярдные шары привёл к истощению запасов натуральной слоновой кости, которую добывали, охотясь на диких слонов. Хайатт наткнулся на пластик, обрабатывая целлюлозу, полученную из хлопкового волокна, камфорой. Этот пластик можно было формовать в различные формы, и он имитировал натуральные материалы, такие как панцирь черепахи, рог, лён и слоновую кость.
В 1893 году французский химик Огюст Трийя совершил новаторское открытие. Он нашёл способ сделать казеин, молочный белок, нерастворимым. Это было достигнуто путём погружения казеина в формальдегид, что привело к созданию материала, который позже был представлен на рынке как галалит.
В последующие десятилетия другие пионеры в области пластика, такие как Лео Бакеланд, начали разрабатывать новые виды пластика, используя аналогичные методы полимеризации. Изобретение Бакелита Бакеландом в 1907 году стало поворотным моментом. Бакелит был недорогим в производстве и легко формулся для изготовления самых разных предметов. В отличие от целлулоида, его тепло- и электроизоляционные свойства также делали его пригодным для промышленного применения. Разработка бакелита открыла путь дальнейшим инновациям в области пластика в XX веке. Это было начало новой эры, характеризующейся растущей зависимостью от синтетических полимеров практически во всех аспектах жизни.
От целлюлозы к передовым полимерам
Как мы уже говорили, в середине XIX века развитие пластмасс началось с таких материалов, как Паркезин, полученный из целлюлозы, что ознаменовало появление полусинтетических полимеров. Однако первым полностью синтетическим полимером, появившимся на рынке, был бакелит в начале 20 века ценился за свою негорючесть и термостойкость.
После окончания Первой мировой войны развитие технологий химического машиностроения стимулировало быстрое распространение новых видов пластика. Эта эпоха ознаменовалась появлением пяти основных типов пластика, известных нам сегодня. Это проложило путь к появлению множества передовых полимеров, включая:
- нейлон известен своей прочностью и используется в изделиях от чулок до щетины зубных щеток.
- В 1927 году ПВХ (поливинилхлорид) производился в коммерческих целях.
- К 1930 году компания BASF начала производство ПС (полистирол), который часто можно увидеть в упаковке и пластиковых пакетах из-за его гибкости.
- В 1933 году было выпущено HDPE (полиэтилен) производства Imperial Chemical Industries. Он устойчив к износу и используется в контейнерах и автомобильных деталях.
- ПЭТ (полиэтилентерефталат) получил лицензию от компании DuPont в 1941 году после того, как его обнаружили сотрудники Ассоциации печатников калико.
- Коммерческое производство ПП (полипропилен) был инициирован в 1957 году.
- Доступны в четырех великолепных цветах, чтобы дать людям больше возможностей соответствовать их спортивной одежде. используется в текстильной промышленности и стекловолокне.
- Кевлар® известен своим применением в бронежилетах.
- Teflon ™ (политетрафторэтилен), который известен своими антипригарными свойствами в посуде.
Виды и развитие пластмасс
Термопласты против термореактивных материалов
Пластиковые материалы можно разделить на две категории: термопласты и реактопластов. Термопласты, такие как полиэтилен, полипропилен и полистирол, могут многократно плавиться и затвердевать без существенного ухудшения своих свойств. Это делает их идеальными для переработки. С другой стороны, термореактивные пластики, такие как полиэстера, подвергаются химическим изменениям при нагревании и затвердевании, что затрудняет их изменение формы и переработку.
Вот чем они отличаются:
| Основные свойства | Термопласты | Thermosets |
|---|---|---|
| Повторное использование | Можно переформовать и переработать | Не подлежит переплавке или переработке. |
| Термостойкость | Имеет тенденцию размягчаться под воздействием тепла | Сохраняет форму при высоких температурах |
| Типичное использование | Упаковка, бутылки, игрушки | Изоляция, клеи, корпуса приборов |
Биопластики и экологические инновации
В поисках экологичных альтернатив вы также можете столкнуться с биоразлагаемыми пластиками. Эти пластики разработаны для разложения на безвредные компоненты под воздействием микроорганизмов, таких как бактерии или грибки. Изучая потенциал биопластиков и биоразлагаемых пластиков, исследователи надеются создать более экологичное будущее для пластика, которое будет бережнее относиться к окружающей среде.
Последняя глава в развитии пластика посвящена проблемам окружающей среды. Bioplastics Изготавливаются из возобновляемых источников биомассы, таких как растительные жиры, кукурузный крахмал или солома. Они часто обладают той же функциональностью, что и обычные пластики, но обладают дополнительным преимуществом: они биоразлагаемы или компостируемы при определённых условиях. Инновации в этой области включают:
- Биоразлагаемые пластики: Они разработаны таким образом, чтобы разлагаться в окружающей среде быстрее, чем традиционные пластмассы.
- Синтетические полимеры: Некоторые из них можно сделать биоразлагаемыми, в то время как другие разрабатываются с учетом их исключительной прочности или гибкости.
Производство и применение пластика
Изучая сферу пластмасс, вы обнаружите, что процессы их производства тесно переплетены с нефтехимической промышленностью, а области их применения простираются от обычных предметов, таких как пластиковые пакеты, до более узкоспециализированных применений в технологиях и инновациях.
Процессы промышленного производства
Вы, возможно, заметили, что изделия из пластика встречаются практически повсюду в вашей повседневной жизни. От пластиковых пакетов для продуктов до мебели и игрушек – пластик стал неотъемлемой частью производства различных товаров. Это объясняется его уникальными свойствами, такими как низкая плотность, низкая электропроводность, прозрачность и прочность, что позволяет использовать его для изготовления самых разных изделий.
пластики начинают свое путешествие в нефтехимическая промышленность, полученный в основном из ископаемое топливо Например, нефть. Этот процесс включает крекинг и перегонку на химических заводах, где сырье преобразуется в смолы — строительные блоки пластика. Далее эти смолы формуются и изготавливаются различными способами:
- Литье под давлением: Идеально подходит для производства больших объемов таких пластиковых изделий, как игрушки и расчески.
- Выдувное формование: Обычно используется для изготовления бутылок.
- Экструзия: Облегчает производство труб, проводов и пластиковых пакетов.
Пластмассы в технологиях и инновациях
Универсальность пластика не ограничивается повседневными товарами. Более того, он играет важную роль в технологиях и инновациях. Например, компьютеры и смартфоны полагайтесь на пластиковые компоненты для защиты и изоляции.
Его можно найти в:
- Электроника: Изоляция для проводов и чехлы для ваших гаджетов.
- Медицинская сфера: Одноразовые шприцы и стерильная упаковка.
Воздействие на окружающую среду и управление отходами
Проблемы загрязнения пластиком
Долговечность пластика делает его невероятно полезным, но она также приводит к серьезным проблемам с окружающей средой, когда эти материалы оказываются загрязняющими пластиковыми отходами.
Пластиковое загрязнение может загрязнять землю, воду и экосистемы, поскольку оно распадается на все более мелкие частицы, известные как микропластик.
В океанах пластиковые отходы представляют угрозу для морских животных, поскольку животные принимают их за еду или запутываются в них. На суше пластик может способствовать выделению химических веществ в почву, что может привести к потенциальному загрязнению и неблагоприятному воздействию на экосистемы.
Пластиковые отходы также могут накапливаться на свалках, поскольку разложение занимает много времени из-за их прочности. При неправильной утилизации выброшенные пластиковые пакеты и другие предметы могут засорять водоёмы и канализацию, что может привести к распространению таких заболеваний, как малярия, поскольку они создают благоприятные условия для размножения комаров.
Переработка и сокращение пластиковых отходов
Для каждого когда-либо произведенного куска пластика, его остатки, вероятно, все еще существуют из-за его долговечностьНо вы можете изменить ситуацию, перерабатывая и сокращая количество пластиковых отходов. Процессы переработки пластика позволяют преобразовывать отходы в новые материалы, помогая снизить спрос на новые виды пластика, экономить энергию и уменьшать количество пластика, попадающего на свалки или в виде микропластика в окружающую среду.
Несмотря на то, что лишь около 9% пластиковых отходов успешно перерабатываются, переработка остаётся эффективной стратегией управления пластиковыми отходами и снижения их воздействия на окружающую среду. Вот несколько способов, которыми вы можете помочь:
- Уменьшить: Постарайтесь свести к минимуму потребление одноразового пластика, используя многоразовые сумки, бутылки и контейнеры.
- Снова использовать: Перед утилизацией пластиковых изделий повторно используйте их для других целей.
- Переработка: сортируйте пластиковые отходы в соответствии с местными правилами и отправляйте их в соответствующий контейнер для переработки.
Поиск альтернатив свалкам и традиционным методам утилизации пластика — ключ к решению проблемы пластикового загрязнения. Альтернативные подходы — от биоразлагаемых пластиков до инновационных схем переработки отходов в энергию — открывают возможности для более чистой утилизации.
Правила, стандарты и будущее пластика
Глобальные инициативы и соглашения
Одной из примечательных встреч стала Ассамблея ООН по окружающей среде (UNEA 5.2), состоявшаяся в феврале-марте 2022 года. Она объединила страны для решения этой насущной проблемы. В ходе этого мероприятия Соединенные Штаты взяли на себя обязательство принять меры на национальном и международном уровнях по борьбе с пластиковым загрязнением.
Стоит также отметить, что к 2018 году 127 стран Ввели правила использования пластиковых пакетов, некоторые из которых касались и процесса производства. Вам может быть интересно узнать, глобальный договор ведутся переговоры с целью снижения нагрузки на окружающую среду, связанной с пластиковыми отходами.
Инновации в производстве и использовании пластика
Понимание будущего пластика также предполагает изучение инноваций в его производстве и использовании. Одним из перспективных направлений является переработка сырья, которая подразумевает преобразование пластиковых отходов в исходные материалы. природные ресурсы. Пиролиз, например, использует тепло для разложения пластиковых отходов на ценные химикаты и топливо.
Более того, несколько стандартов ISO специально посвящены жизненному циклу пластика и его влиянию на окружающую среду. Эти стандарты охватывают такие важные области, как оценка срока службы, маркировка, переработка, компостирование и многое другое.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Какие два основных типа пластика существуют?
Пластики можно разделить на два основных типа: термопласты и термореактивные полимеры. Термопласты, такие как полиэтилен и полипропилен, — это материалы, которые можно плавить и многократно формовать. С другой стороны, термореактивные полимеры, такие как бакелит и вулканит, после нагревания и формования не подлежат повторной плавке и формовке.
Что считается первым изобретением пластика?
Изобретение первого синтетического пластика приписывают Александру Паркесу, который в 1862 году разработал материал под названием паркезин. Паркезин производился из целлюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителем. Это изобретение заложило основу для развития пластмасс.
Когда пластмассы начали использоваться в коммерческих целях?
Коммерческое использование пластмасс началось в начале XX века, а бакелит стал первым полностью синтетическим пластиком, появившимся на рынке в 20 году. Его термостойкие свойства сделали его популярным материалом для широкого спектра применений, включая производство электроизоляторов и предметов домашнего обихода.
Какова история пластика?
История пластика началась с природных материалов, обладавших пластическими свойствами, таких как резина и целлюлоза. В 1862 году был изобретён паркезин, первый искусственный пластик. Бакелит, созданный Лео Бакеландом в 1907 году, ознаменовал собой рождение современной индустрии пластмасс. После Второй мировой войны развитие химических технологий привело к быстрому появлению новых видов пластмасс, что способствовало росту мировой индустрии пластмасс.
Каковы наиболее распространённые области применения пластика?
Пластик используется практически во всех аспектах современной жизни благодаря своей адаптивности. Он широко применяется в производстве упаковочных материалов, контейнеров, мебели, игрушек, медицинских приборов и электроники. Его лёгкость и прочность делают его идеальным материалом для этих целей.
Кто случайно изобрел пластик и как это произошло?
Пластик был изобретен не случайно, а в результате целенаправленных научных исследований. Лео Бакеланд, бельгийско-американский химик, создал первый полностью синтетический пластик – бакелит – в поисках изоляционного материала. Именно его контролируемые эксперименты по поиску синтетического заменителя шеллака привели к изобретению бакелита.