VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Цель данной работыосветить проблему эффективности использования полимеров и их экологической рентабельности.

Решая данную проблематику, разбираем следующие задачи: даем понятие о полимерах, и роли изделий из полимерных материалов в нашей жизни, обозначаем плюсы и минусы полимеров, обосновываем необходимость использования полимерных материалов и определяем степень влияние на экологию.

Что такое полимеры? Этот вопрос был задан нескольким своим знакомым и был удивлен. В основном, люди не знали, что сказать, но была пара неуверенных ответов вроде “пластик”, “пластмасса” и, по сути своей, они верны. На самом деле в наше время полимеры окружают нас повсюду. Например, бумагу, на которой, возможно, вы пишите каждый день, производят из биополимера – целлюлозы. Кока-Колу, которую так любят пить в наши дни, приобретают в различных бутылках – они же синтетические полимеры. Различная тара, упаковка, пакеты, клеи, лаки - вот что должно приходить в голову обывателю, когда они слышат это необычное слово, и я говорю сейчас именно о синтетических полимерах(искусственных), потому что ткани всех живых организмов тоже полимеры. Если же говорить научным языком, то “полимерные материалы” или “пластические массы” – это высокомолекулярные соединения, состоящие из “мономерных звеньев”, соединенных между собой химическими или координационными связями. Мы каждый день сталкиваемся с ними в нашей повседневной жизни, благодаря их ценным свойствам. Полимерные материалы в жизнедеятельности человека имеют огромное значение. В последнее время всё больше продукции изготавливается из различных полимерных материавов. Поэтому вопрос об их использовании и дальнейшей утилизации особо актуален.

История полимеров

Этот термин происходит от греческого polymeres — состоящий из многих частей. Первые упоминания о синтетических полимерах были более 200 лет назад. Ряд полимеров, возможно, был получен еще в первой половине 19 века. Но в те времена химики не знали, что продукты, которые они получают, являются полимерами. Главной причиной бурного развития химии полимеров стала потребность в новых недорогих материалах и развитие технического процесса.

Структура полимера

Молекула полимера (макромолекула) образуется путем последовательного присоединения низкомолекулярного вещества (мономера) к активному центру, находящемуся на конце растущей цепи. Если говорить проще, представьте большой поезд – это макромолекула из последовательно соединенных вагонов – структурных звеньев. Образующиеся полимерные молекулы состоят из множества одинаковых звеньев и имеют большую массу, поэтому их называют высокомолекулярными. Полимеры могут состоять из одинаковых и разных вагончиков и это дает им разные свойства. На основе полимеров часто изготавливают более сложные полимерные материалы. Они также весьма широко используются, наряду с металлами, керамикой и деревом.

Классификация полимеров

По своему строению полимеры делятся на линейные, разветвленные и пространственные. Если звенья в макромолекуле располагаются в виде открытой цепи или вытянутой в линию последовательности, то это линейные. Если они имеют разветвления в двух направлениях – это разветвленные полимеры, если в трех -пространственные. В зависимости от строения полимеров они обладают различными физическими свойствами. Линейные полимеры обладают способностью образовывать высокопрочные волокна и плёнки, способные к большим, длительным деформациям, они, как правило, гибкие, мягкие и тягучие. Все разветвленные полимеры, наоборот, прочные и твердые.

Природные и искусственные полимеры

Природные полимеры образуются в процессе биосинтеза в клетках живых организмов и растений. С помощью специальных методов они могут быть выделены из растительного и животного сырья. Синтетические полимеры получают в результате химических реакций. В основном, синтетические полимеры получают из продуктов переработки нефти и газа. На специальных заводах сначала получают составляющие, которые далее в реакции соединяются в длинные цепи. Полимеры бывают в нескольких агрегатных состояниях: твердом, мягком и текучем, как жидкость.

Применение полимеров и изделия из полимеров

Современное применение полимеров в виде веществ с особыми свойствами очень велико. К таким свойствам можно отнести лакокрасочные покрытия, получение специальных пленок, лекарственных препаратов и абсорбентов. Как уже было сказано, полимеры могут быть и в жидком состоянии. Для этого необходимо нагреть всю массу до определенной температуры, самая распространенная температура – до 200 градусов. Расплавленную массу заливают в специальную форму и охлаждают, в результате получается изделие. Полимеры широко применяются во многих областях человеческой деятельности, удовлетворяя потребности различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, медицины, культуры и быта. В качестве примера можно оглянуться вокруг: ручки, которыми вы пишите, краски, которыми рисуете, игрушки, которыми играете, пластиковая посуда – все это лишь маленькая часть того, где они могут использоваться. Однако, выпуск значительных объемов полимерных изделий способствует растущему количеству твердых отходов, поскольку полимеры используются, как правило, всего один раз и далее выбрасываются.

Основные достоинства и недостатки полимеров и изделий из них

Этот материал обладает действительно уникальным сочетанием свойств – повышенной прочностью, упругостью, долговечностью и надёжностью в сочетании с лёгкостью самого материала и его монтажа, причём, используя разнообразные комбинации, эти свойства можно менять. В принципе, бесконечно синтезируя полимеры, можно было добиться абсолютно уникального сочетания его свойств – прочности и жаростойкости, пластичности и высоких эстетических качеств, мягкости и упругости. Физические свойства полимеров позволили активно применять их как функциональные добавки. Они обладают универсальной химической стойкостью и не подвержены коррозии. Несмотря на свою легкость (их плотность в 5-8 раз ниже плотности стали), они достаточно прочные и эластичные. Полимеры легко перерабатываются в изделия, т.е. принимают заданную форму и хорошо окрашиваются. Теплопроводность полимеров значительно ниже, чем у металлов, что, в частности, снижает теплопотери при транспортировке горячих жидкостей. Также, полимерные материалы экономически выгодны в производстве.

Однако полимеры не лишены и существенных недостатков. При нагревании прочность полимеров снижается. Как и все органические вещества, они горят, а под действием ультрафиолетовых лучей стареют (делаются хрупкими и разрушаются). Но самое главное - это низкая экологичность полимеров. И дело тут даже не в том, что испокон века деревянные или каменные дома традиционно считались наиболее комфортными и надёжными. Как выяснилось, выделения, которые искусственно синтезированный полимер выбрасывает в окружающую среду, отнюдь не полезны, а зачастую попросту вредны для жизнедеятельности человека. Озабоченные ростом заболеваний и увеличением частоты проявлений самых разных патологий, медики и ученые взялись за серьезные исследования. Их целью было выяснить влияние полимеров, используемых в качестве строительным материалов или композитов, на организм человека. Многие полимеры были «уличены» во вредном влиянии на организм человека, вызывая как обратимые, так и необратимые изменения в его физиологии.[1]

Утилизация

Проблема переработки отслуживших свой срок изделий из полимеров является глобальной, и не может быть признана существующей для отдельных стран или территорий. Главным недостатком всех полимерных изделий является их утилизация после применения. Вы видите много мусора, который валяется в очень многих местах. Именно этот вопрос стоит перед техническим прогрессом. Люди научились получать материалы, но пока не научились его массово перерабатывать и использовать их так, чтобы не загрязнять окружающий мир. Утилизация полимеров сегодня является не только проблемой, но и весьма перспективным направлением бизнеса, поскольку из казалось бы бросового сырья – бытового мусора, можно получить множество полезных веществ. К тому же данная технология переработки мусора (ТБО) является куда более безопасным методом утилизации полимерных отходов, чем традиционное сжигание, которое наносит ощутимый вред экологии. Для превращения полимерных отходов в сырье, пригодное для дальнейшей переработки в изделия, необходимо его предварительно обработать. Выбор способа предварительной обработки в первую очередь зависит от степени загрязненности отходов и источника их образования. Так, однородные отходы производства обычно перерабатывают прямо на месте их образования, поскольку в данном случае требуется незначительная предварительная обработка – всего лишь измельчение и грануляция. Однако отходы в виде изделий, вышедших из употребления, требуют куда более основательной подготовки. Итак, предварительная обработка полимерных отходов обычно включает в себя следующие этапы:

-Грубая сортировка и идентификация для отходов смешанного типа. Сортировка представляет собой разделение полимерных отходов по различным признакам: виду пластмассы, цвету, форме и габаритам;

-Измельчение отходов - один из важнейших этапов подготовки отходов к переработке, поскольку степень измельчения определяет сыпучесть, размеры частиц и объемную плотность получаемого продукта. А регулирование степени измельчения позволяет повысить качество материала благодаря усреднению его технологических характеристик. Таким образом упрощается и переработка полимеров;

-Разделение смешанных отходов;

-Мойка отходов;

-Сушка;

-Грануляция.

Оборудование для вторичной переработки полимеров

Итак, понятно, что переработка отходов полимеров это дело достаточно непростое, и требует наличия определенного оборудования. Какое же именно оборудование для вторичной переработки полимеров используется сегодня?

-Линии мойки полимерных отходов.

-Дробилки полимеров.

-Экструдеры для рециклинга.

-Ленточные транспортеры.

-Шредеры.

-Агломераторы.

-Линии гранулирования, грануляторы.

-Ситозаменители.

-Смесители и дозаторы.

Если у вас имеется все необходимое для переработки полимеров оборудование, то вы можете приступать к делу и на своем опыте убедиться, что сегодня переработка мусора (ТБО) это не только забота об экологии планеты, но и отличное капиталовложение, поскольку рентабельность данного бизнеса весьма высока.[2]

Теперь вы знаете, что такое полимеры и как широко они применяются во многих областях человеческой деятельности, удовлетворяя потребности различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, медицины, культуры и быта. Полимерам стали доверять все более и более ответственные задачи. Из полимеров стали изготавливать все больше относительно мелких, но конструктивно сложных и ответственных деталей машин и механизмов, и в то же время все чаще полимеры стали применяться в изготовлении крупногабаритных корпусных деталей машин и механизмов, несущих значительные нагрузки. Всё потому, что это практично, соотношение цены и качества.

Не смотря на минусы, плюсы полимеров все же очевидны: разнообразие свойств, удобство, эстетичность, экономия. Выгода также очевидна: дешевые материалы и, относительно, малозатратное производство, многократная переработка для повторного использования. Единственным крайне важным фактором является экологичность. Если население будет достаточно грамотно использовать полимерные материалы, то вред для здоровья и загрязнение нашей планеты можно свести к минимуму. Выбрасывая пустую пластиковую бутылку в мусорный бак, вы защищаете окружающий вас мир.

Список используемой литературы

1. Строительные полимеры: достоинства и недостатки [Электронный ресурс]: Строительный портал. – Электрон. журн. – режим доступа к журн.: http://domastroim.su/articles/polza/polza_250.html

2. Переработка мусора – инвестиции в будущее [Электронный ресурс]: Компания.- Сайт.- режим доступа к сайту.: http://ztbo.ru/o-tbo/stati/plastik/vtorichnaya-pererabotka-otxodov-polimerov-texnologiya-oborudovanie

Код для цитирования: Скопировать