Тарапласт - ПЭТ тара
 
  Производство ПЭТ-тары, г.Днепропетровск   (056) 790-48-12
укр рус англ
     Что такое ПЭТ?
     Бутылка ПЭТ
     Банка ПЭТ
     Одноразовый
      стакан
     Эксклюзивная
      продукция
     Преимущества ПЭТ
     Безопасность
     Статьи
     Партнеры
     Карта сайта
     Контакты

Партнеры

Рубрики статей
 • разное
 • ПЭТ-тара и упаковка
 • упаковка и хранение пищевых продуктов
 • властивості пакувальних матеріалів

По вопросу размещения тематических статей на сайте обращайтесь на: uastainless@yandex.ru или по icq: 89364512

Реклама
Цены на рынке. Продажа и покупка. Подложки
f-lens.ru
Интернет магазин профессиональной косметики Revlon (Ревлон) Шампуни, Маски
raritet-parfum.ru
В продаже - Без Магнита, цены ниже! Неликвидные остатки
magnitslon.ru


главная > статьи > Деякі особливості впливу полімерних матеріалів на довкілля та шляхи його зменшення

Деякі особливості впливу полімерних матеріалів на довкілля та шляхи його зменшення

15 декабря 2014
 властивості пакувальних матеріалів

Згідно статистичних даних у світі щорічно збирається до 20 млн.т пластмас. Із них 20 - 40 % по масі накопичується, 35 - 70 % складається на полігонах, звалищах або закопується у землю і тільки 15 - 30 % піддається рециклінгу.

За зберігання, виробництва та використання полімерних матеріалів, останні зазнають впливу різних факторів - світла, радіації, температури, оксигену, вологи, агресивних хімічних агентів, механічних навантажень. Ці фактори, діючи окремо або в сукупності, викликають у полімерах розвиток незворотних хімічних реакцій двох типів:

-деструкції, коли відбувається розривання зв'язків у основному ланцюгу макромолекул;

-структурування, коли відбувається зшивання ланцюгів.

Малюнок 5. 3 Класифікація видів деструкції полімерних матеріалів

Зміна молекулярної структури приводить до зміни експлуатаційних властивостей полімерного матеріалу: втрачається еластичність, підвищується жорсткість і крихкість, знижується механічна міцність, змінюється колір тощо. Зміну властивостей полімерних матеріалів та виробів у часі називають старінням. Головна причина старіння полімерів - окислення їх молекулярним киснем, яке особливо швидко протікає за нагрівання. Окислення часто прискорюється і полегшується під дією світла, у присутності металів змінної валентності. Отже, старіння полімерів може відбуватись внаслідок як фізичних процесів, наприклад, самоплинної кристалізації або "випотівання" пластифікатора, так і хімічних, з яких найбільше значення мають деструкція і структурування.

Деструкція - (руйнування структури матеріалу) полімерів може протікати внаслідок розриву або розпаду (деполімеризації) основного ланцюга, відщеплення або руйнування замінників (бокових груп молекул). Різновиди деструкції полімерних пакувальних матеріалів наведені на мал. 5.3.

Розрізняють фізичну деструкцію яка протікає під дією теплоти, світла, випромінювання енергії, під механічним впливом і яку, відповідно, називають термічною, фотохімічною, радіаційною та механічною деструкцією.

Термодеструкція - процес руйнування макромолекул під дією температури (табл. 5.4). При цьому одні полімери руйнуються з утворенням коротких ланцюгів різної будови (поліетилен, поліпропілен), інші - з утворенням мономера (органічне скло, ПВХ, поліметилметакрилат). Процес термічної деструкції інколи називають піролізом (продукт розпадається на летючі продукти).

Термоокислювальна деструкція - це процес руйнування макромолекул за сумісної дії на полімер підвищеної температури і кисню. Присутність кисню суттєво знижує стійкість полімерів до впливу тепла. Так температура розкладання полістиролу у вакуумі дорівнює 220 °С, а на повітрі - 100 °С. Продуктами розпаду термоокислювальної деструкції є вільні радикали, внаслідок чого процес може розвиватися за ланцюговим механізмом, тобто автокаталітично. За термоокислювальної деструкції відбувається утворення значних кількостей низькомолекулярних речовин, які містять кисень: кетонів, альдегідів, спиртів, кислот, води. Найбільш нестійкими є полімери, які містять ненасичені зв'язки.

Таблиця 5.4 Продукти термічної деструкції

Хімічна деструкція викликається дією хімічних агентів, кислот, лугів, води, кисню. Примусовий вплив фізичних факторів на полімерні матеріали призводить до різних змін. Наприклад, під дією ультразвуку на однопроцентний розчин поліметилметакрилату його молекулярна маса за 1 год. зменшується на 1 порядок, а перемішування протягом 1 год. з частотою обертання 2000 об/хв призводить до зменшення молекулярної маси полімеру у 1,5...2 рази.

Фотохімічна деструкція - руйнування макромолекул під дією світла. Такій деструкції особливо піддаються полімери, які містять групи С = N, С = С, С = 0 тощо. Фотохімічна деструкція протікає під дією ультрафіолетових променів (УФ) в поверхневих шарах полімеру.

Механічна деструкція - руйнування макромолекул під дією механічних впливів за умови, що механічне напруження перевищує енергію зв'язків атомів у полімері. Механічна деструкція можлива при переробці полімеру (подрібнення, вальцювання тощо).

Окрім згаданих видів деструкції слід відмітити деструкцію під дією радіації, озону та інші.

Для нейтралізації процесів старіння у полімери вводять стабілізатори (інгібітори).

Кожний вид полімеру переробляється різними методами у різні види виробів і випускається у вигляді базових марок, які розрізняються за рівнем в'язкості. Базові марки в залежності від способу переробки полімеру ділять на наступні групи:

-     для формування волокон;

-     для лиття під тиском (литтєві);

-     для екструзії (екструзійні);

-     для каландрування, видувного формування, пресування.

Кількість марок конкретного полімеру може бути достатньо велика, наприклад, базових марок поліетилену біля 200.

При виробництві виробів із полімерів для надання спеціальних властивостей вводять наповнювачі: технічний вуглець (сажу), крейду, тальк, каолін, смолу, азбест, діоксид кремнію тощо, а також фарбники. Таким чином використані полімерні матеріали характеризуються:

-     різним ступенем деструкції;

-     вмістом наповнювачів;

-     вмістом фарбників;

-     вмістом домішок: стабілізаторів, пластифікаторів;

-     різними марками базових полімерів, які використовуються для їх виробництва.

За рівнем небезпеки (токсичності) для людини розрізняють 4 класи забруднюючих речовин, які потрапляють з викидами у атмосферне повітря:

1 клас - надзвичайно небезпечні, наприклад, бензапирен, свинець;

2 клас - небезпечні (високо небезпечні), наприклад, діоксид азоту, фенол, стирол, бензол, формальдегід, сірководень;

3 клас - помірно небезпечні, наприклад, пил, оксид азоту, метан, толуол, етилбензол;

4 клас - відносно (мало) небезпечні, наприклад, оксид вуглецю, аміак, спирт етиловий.

ПВХ за кімнатної температури не токсичний. При підвищенні температури, не дивлячись на присутність в рецептурі "захисних домішок", виділяється основний продукт деструкції - хлористий водень, який розчиняючись у волозі повітря, утворює соляну кислоту, яка у свою чергу може викликати пошкодження живих тканин людини і корозію обладнання. Соляна кислота, вступаючи в реакцію з міддю (в складі кабельних відходів), утворює отруйний хлорид міді. Токсичність полімерних матеріалів та речовин, що виділяються при деструкції, наведені у додатку 4.

ПВХ має високу токсичність і виділяє шкідливі речовини у вигляді діок- синів та інших шкідливих газів під час спалювання (при спалюванні 1 т відходів забруднюється 4-Ю6 м3 атмосфери шкідливими речовинами в т.ч. висококанцерогенним діоксином і хлористим вінілом). У квітні 2001 р. Європейський парламент проголосував за заборону ПВХ.

Як навчитись жити суспільству у гармонії з природою, сьогодні є одним з першочергових питань. Ми не повинні споживати з навколишнього середовища більше природних складових, ніж природа здатна їх відтворити. Це значить, що необхідно адаптувати стиль життя і шляхи розвитку окремих сфер життєдіяльності людини до обмежень, що накладаються на неї природою. І хоча стверджують, що це не повинно супроводжуватись відмовою від досягнень технічного прогресу, але хоча б здоровим осмисленням його наслідків у майбутньому і правильним накладанням обмежуючих границь, для зменшення негативних впливів.

Наприклад, якщо раніше при створенні синтетичних і напівсинтетичних полімерів їх стійкість до різних форм деструкції, включаючи фото- і біохімічну, була однією з основних вимог, то в останній час збільшується стурбованість з приводу накопичення відходів полімерів. Це посилюється їх малою щільністю, значною об'ємною часткою і стійкістю по відношенню до дії природних факторів.

Щорічне світове виробництво, наприклад пластмас, в даний час знаходиться на рівні 150 млн. т, і експерти прогнозують до середини XXI століття збільшення виробництва у три рази. Значна кількість цих пластмас буде перероблена у пакувальні матеріали. А звідси збільшення навантаження на навколишнє середовище.

Тут вихід на перший погляд підказує сама природа, основою якої є біополімери, які виникають у природних процесах. Тобто потрібно будувати полімер із тих же цеглинок (мономерів) або блоків (полімерів), які синтезуються і споживаються у живому середовищі. Такий підхід вимагає великих коштів і поки що він реалізується відносно обмежено. Важливим прикладом є спроба технологічного відтворення процесу фотосинтезу.

Незалежно від природи пластмас їх життєві цикли є досить схожими. І кращий вихід - це перетворення їх на кінцевому етапі у двоокис вуглецю, воду та інертні гази.

Хоча нормотворчий процес не завершений, вже сформований набір понять, який дозволяє виділити клас полімерів, що руйнуються під дією природних факторів (табл. 5.5).

Таблиця 5.5 Природні фактори, що викликають руйнування полімерів

Піроліз - термохімічний спосіб переробки твердих побутових відходів, заснований на розкладанні речовин за високої температури без доступу повітря або при його недостачі шляхом неповного окислення (подрібнені ТПВ нагрівають приблизно до 800 °С у вакуумі). Інтенсивне нагрівання без згорання призводить до фізичного і хімічного розкладання органічних речовин.

При піролізі утворюються газоподібні, рідкі продукти (масла), шо можуть бути використані як палива або хімічні речовини, і твердий залишок, який у подальшому також може використовуватись. Рідкі продукти утворюються за температури 600 °С. Газоподібні продукти, аж до вуглецю, утворюються при утилізації понад 600 °С. Наприклад, при піролізі ПВХ з додаванням відходів ПЕ, ПП і ПС при 350 °С і тиску до ЗО атм в присутності каталізатора Фріделя- Крафтса і при обробці суміші воднем отримують бензол, толуол, пропан, хлористий водень, метан. Хоча піроліз і має недоліки, але має ряд переваг над процесами спалювання.

Інший спосіб трансформування вторинної сировини - термоліз, суть якого у застосуванні більш низьких температур, що в окремих випадках дає можливість отримати мономери ПЕТФ і ПС, які можуть в подальшому використовуватися як сировина при проведенні процесів полімеризації і поліконденсації.

В залежності від відносного вкладу біодеструкції розрізняють:

-     біотичне (під дією мікро- і макроорганізмів);

-     абіотичне розкладання (під дією хімічних реагентів).

Природні полімери, як правило піддаються обом типам впливу.

В деяких з них процеси деструкції протікають дуже повільно. Однак на відміну від синтетичних полімерів, при цьому не виділяються потенціально небезпечні для навколишнього середовища продукти.

Для довкілля, кращими характеристиками пакувальних матеріалів є тривалий термін експлуатації, багатократне використання, незалежність від сировини у процесі переробки. Але, наприклад, багатократне використання у 5 разів дорожче одноразового пакування [21]. Якщо розглядати економічні характеристики пакувальних матеріалів протягом всього життєвого циклу існування (див. додаток 17), враховуючи обмежену кратність переробки, то стає очевидним, що подальші затрати на утилізацію (захоронення або спалення ) не можуть йти ні в які порівняння з наведеним. В Німеччині, наприклад, виробник сплачує збір за кожну одиницю пакування і полімери є найбільш оподатковуваним матеріалом (у 20 разів більше ніж скло). Захоронення в землю - забруднює літосферу, в моря і океани - наноситься шкода гідросфері планети, спалювання несе шкоду атмосфері і всьому живому.

Спроба замінити пакувальні полімери на матеріали, які вважаються більш екологічними, - папір, картон, метал (жерсть) - приведе, як стверджують вчені, до чотириразового збільшення маси відходів і до дво-, трикратного збільшення їх об'ємів. Найреальнішим шляхом зменшення впливу біологічних факторів на навколишнє середовище є людина, яка здатна розумно користуватись різноманітними сучасними технологічними досягненнями, пам'ятаючи про ту парадоксальність, що людство не змогло винайти нічого такого, що не повернулось йому у шкоду.




Другие статьи на тему властивості пакувальних матеріалів
   Скотч-стрічки
Скотч (scotch - скупий, економний) - полімерна стрічка з нанесеним на одну сторону клеєм. Існує біля 1000 видів скотч-стрічки.
   Розтягувані плівки
Для пакування промислових і продовольчих товарів серйозним конкурентом термоусадкової плівки є розтягувана полімерна плівка, яка відома серед фахівців як стретч-плівка. Така плівка має певні переваги над термоусадковою у разі використання її для пакування
   Плівки, що термозбігаються
Великого значення набули термоусадкові плівки, які під тепловим впливом скорочуються (усаджуються) і приймають форму продукту чи виробу. Ефект усаджування забезпечується орієнтаційною витяжкою плівки без подальшої її термофіксації. Для термофіксованих плівок з поліетилентерефталату і поліамідів, неорієнтованих плівок з поліефірсульфонів характерні безусадко- вість і висока стабільність розмірів за підвищених температур.
   Металізовані комбіновані матеріали
Протягом останніх років під час конструювання багатошарових пакувальних матеріалів застосовують металізацію полімерних плівок, паперу.
   Комбіновані матеріали на основі паперу і картону, матеріали на основі алюмінієвої фольги
До групи комбінованих матеріалів належать папір і картон з полімерним покриттям. З полімерів частіше за інші використовують поліетилен, співполімери етилену з вінілацетатом (наприклад, ЕВА), співполімери ПВДХ, поліпропілен.
   Комбіновані та багатошарові пакувальні матеріали.
Останнім часом набули широкого використання комбіновані та багатошарові пакувальних матеріали , які є композиційними. Цей поділ композиційних матеріалів досить умовний.
   Біо-, фото-, і водорозкладані пакувальні матеріали
За остані десятиліття знаходять розвиток і широке використання пакувальні матеріали з біо- (БРП), фото- (ФРП) і водорозкладаних полімерів (ВРП). Це новий клас пластичних матеріалів, які після використання розкладаються до двоокису вуглецю, води і біомаси - гумусу
   Особливості характеристик та структура полімерних пакувальних матеріалів на основі синтетичних полімерів, частина 4
Полікарбонати (ПК) - група термопластів - складні поліефіри вугільної кислоти і двохатомних спиртів загальної формули (-0-R-0-C0-)n. Найбільше промислове значення мають ароматичні полікарбонати, у першу чергу полікарбонат на основі бісфенолу А, завдяки доступності останнього, що синтезується конденсацією фенолу і ацетону.
 
Свяжитесь с нами

   +38 (056) 790-48-12
   +38 (068) 222-68-07
   E-mail:
   taraplast.com@gmail.com
   erin.sushkova@gmal.com

   Украина,
   г. Днепр
   (Днепропетровск),
   ул. Журналистов, 7


Схема проезда

Партнеры




Партнеры

главная | бутылка ПЭТ | банка ПЭТ | одноразовая посуда | что такое ПЭТ | преимущества ПЭТ | безопасность ПЭТ | статьи | карта сайта | контакты
 

ООО "Тарапласт", 2006 - 2010г. Все права защищены.