З ранніх початків під час та після Другої світової війни комерційна промисловість для полімерів-довгих ланцюгів синтетичних молекул, з яких «пластмаси» є поширеним помилковим-швидко зростаючим.У 2015 році в усьому світі було вироблено понад 320 мільйонів тонн полімерів, за винятком волокон.
[Діаграма: Розмова] До останніх п'яти років дизайнери виробів полімерів, як правило, не розглядали, що буде після закінчення початкового терміну експлуатації їх продукту.Це починає змінюватися, і це питання потребуватиме більшої уваги в наступні роки.
Промисловість пластмас
"Пластик" став дещо помилковим способом опису полімерів.Зазвичай похідні від нафти або природного газу, це довгі ланцюгові молекули з сотнями до тисяч ланок у кожному ланцюзі.Довгі ланцюги передають важливі фізичні властивості, такі як сила і міцність, що короткі молекули просто не можуть відповідати.
"Пластик" - це фактично скорочена форма "термопластичної", термін, який описує полімерні матеріали, які можна формувати та переробляти за допомогою тепла.
Сучасна полімерна промисловість була ефективно створена Wallace Carothers у Dupont у 1930 -х роках.Його кропітка робота над поліамідами призвела до комерціалізації нейлону, як дефіцит воєнного часу шовку змусив жінок шукати в інших місцях панчохи.
Коли інші матеріали стали дефіцитними під час Другої світової війни, дослідники намагалися на синтетичні полімери, щоб заповнити прогалини.Наприклад, постачання натурального каучуку для автомобільних шин було припинено японським завоюванням Південно-Східної Азії, що призвело до появи синтетичного полімерного еквівалента.
Прориви, керовані цікавістю в хімії, призвели до подальшого розвитку синтетичних полімерів, включаючи тепер широко використовуваний поліпропілен та поліетилен високої щільності.На деякі полімери, наприклад тефлон, натрапили випадково.
Врешті -решт, поєднання потреб, наукових досягнень та безтурботності призвело до повного набору полімерів, які ви тепер можете легко визнати "пластмас".Ці полімери були швидко комерціалізовані, завдяки бажанню зменшити вагу продуктів та забезпечити недорогі альтернативи природним матеріалам, як целюлоза або бавовна.
ВИДИ ПЛАСТИКУ
У виробництві синтетичних полімерів у всьому світі переважають поліолефіни -поліетилен та поліпропілен.
Поліетилен поставляється з двома типами: "висока щільність" та "низька щільність".У молекулярному масштабі поліетилен високої щільності виглядає як гребінець з регулярно розташованими короткими зубами.З іншого боку, версія з низькою щільністю виглядає як гребінець з нерегулярно розташованими зубами випадкової довжини-дещо схоже на річку та її притоки, якщо їх видно з високих вище.Хоча вони обидва поліетилен, відмінності у формі змушують ці матеріали поводитися по -різному при формуванні у плівки чи інші продукти.
[Діаграма: розмова]
Поліолефіни домінують з кількох причин.По-перше, їх можна виробляти з використанням відносно недорогого природного газу.По-друге, це найлегші синтетичні полімери, які виробляються у великих масштабах;їх щільність настільки мала, що вони плавають.По-третє, поліолефіни стійкі до пошкоджень водою, повітрям, жиром, очисними розчинниками – усім цим, з чим можуть зіткнутися ці полімери під час використання.Нарешті, їх легко формувати у вироби, але вони достатньо міцні, щоб упаковка, виготовлена з них, не деформувалася у вантажівці, яка цілий день стоїть на сонці.
Однак ці матеріали мають серйозні недоліки.Вони болісно погіршуються повільно, це означає, що поліолефіни виживуть у навколишньому середовищі десятиліттями до століть.Тим часом хвилі та вітер механічно стирають їх, утворюючи мікрочастинки, які можуть проковтнути риби та тварини, прокладаючи свій шлях харчовим ланцюгом до нас.
Переробка поліолейфінів не така проста, як хотілося б завдяки проблемам збору та очищення.Кисень та тепло спричиняють пошкодження ланцюга під час переробки, а їжа та інші матеріали забруднюють поліолефін.Постійний прогрес у хімії дозволив створити нові сорти поліолефінів з підвищеною міцністю та довговічністю, але вони не завжди можуть змішуватися з іншими сортами під час переробки.Більше того, поліолефіни часто поєднуються з іншими матеріалами в багатошаровій упаковці.Хоча ці багатошарові конструкції працюють добре, їх неможливо переробити.
Іноді полімери критикують за те, що їх виробляють із дедалі дефіцитнішої нафти та природного газу.Однак частка природного газу або нафти, які використовуються для виробництва полімерів, дуже мала;менше 5% нафти чи природного газу, що видобувається щороку, використовується для виробництва пластику.Крім того, етилен можна виробляти з етанолу цукрової тростини, як комерційно це робить Braskem у Бразилії.
Як використовується пластик
Залежно від регіону на упаковку витрачається від 35% до 45% загального виробленого синтетичного полімеру, де домінують поліолефіни.Поліетилентерефталат, поліефір, домінує на ринку пляшок для напоїв і текстильних волокон.
Будівництво та будівництво споживає ще 20% від загальної кількості вироблених полімерів, де домінують труба ПВХ та його хімічні двоюрідні брати.Труби з ПВХ легкі, можуть бути приклеєні, а не припаяні або зварені, і значно протистояти пошкодженню впливу хлору у воді.На жаль, атоми хлору, які надають ПВХ цю перевагу, ускладнює переробку - найбільше відкидається в кінці життя.
Поліуретани, ціла сімейство споріднених полімерів, широко використовуються в пінопластової ізоляції для будинків і побутової техніки, а також в архітектурних покриттях.
Автомобільний сектор використовує збільшення кількості термопластиків, насамперед для зменшення ваги і, отже, досягнення більшої кількості стандартів ефективності палива.Європейський Союз оцінює, що 16% ваги середнього автомобіля - це пластикові компоненти, особливо для внутрішніх частин та компонентів.
Понад 70 мільйонів тонн термопластику на рік використовується в текстилі, в основному в одязі та килимах.Понад 90% синтетичних волокон, переважно поліетилентерефталату, виробляють в Азії.Зростання використання синтетичних волокон в одязі відбулося за рахунок натуральних волокон, таких як бавовна та вовна, для виробництва яких потрібні значні обсяги сільськогосподарських угідь.Промисловість синтетичного волокна спостерігає різке зростання для одягу та килимів завдяки інтересу до особливих властивостей, таких як еластичність, відведення вологи та повітропроникність.
Як і у випадку з упаковкою, текстиль зазвичай не переробляється.Пересічний громадянин США щороку виробляє понад 90 фунтів текстильних відходів.За даними Greenpeace, середня людина в 2016 році щороку купувала на 60% більше предметів одягу, ніж середня людина 15 років тому, і зберігала одяг менший період часу.
Час публікації: 3 липня 2023 р