"Пластмассы"
методическая разработка по технологии (7 класс)

Пластмассы

Пластмасса – это искусственный материал (синтетические полимеры, получаемые из нефти), который способен менять свою форму при нагревании и под давлением, а при остывании сохранять новую форму. Другое название пластмассы – пластик.

История

Считается, что пластмассу изобрел англичанин Александр Паркс в 1855 году. Созданный материал был назван "паркезин". Паркезин был сделан из целлюлозы, которая обрабатывалась азотной кислотой и растворителем. В 1866 году была создана фирма для широкого производства паркезина, но в 1868 году она разорилась. Паркезин был заменен ксилонитом, который производила компания Даниэля Спилла. А Джон Уэсли Хайат производил целлулоид. Изначально его использовали для создания шаров для бильярда и пианинных клавиш.

В 1907 году Лео Бакеланд, американский химик бельгийского происхождения, изобрел бакелит. Бакелит стал первой недорогой пластмассой с полностью синтетическим составом. Его использование было универсальным. Способы применения пластмасс оказались очень широкими, и их исследования и производство новых видов продолжились.

Состав пластмассы

Главным компонентом пластмассы является смола (полимер). Полимеры отвечают за целостность и единую форму изделия. А что такое полимер? Полимер – это высокомолекулярное вещество, состоящее из молекул с повторяющимися структурными звеньями (мономеры).

Но смолу не используют в пластмассе самостоятельно по причинам дороговизны такого производства и потому, что изделия, состоящие только из нее, не будут обладать необходимыми свойствами, за которые так ценится пластмасса. Для достижения разных целей дополнительно к полимерам применяют необходимые добавки. Разберем что за добавки.

Композиты

Это волокна, которые добавляют в пластмассу с целью армирования, т.е. увеличения ее прочности.

Пластификаторы

Это эфиры кислот. Их добавление позволяет усилить эластичность пластмассы.

Стабилизаторы

Стабилизаторы позволяют увеличить срок использования готового пластикового изделия. Некоторые из стабилизаторов могут быть токсичны.

Антипирены

Эти вещества помогают снизить горючесть пластмассы.

Типы пластмасс

Пластик может быть сделан из различных компонентов. Изменяя количество компонентов, можно делать разные виды пластика для разных задач.

По типу основного компонента

По типу основного компонента в составе пластмассы можно разделить на три вида:

• Фенопласты. Они в основном состоят из фенолоформальдегидной смолы.
• Эпоксипласты. Основа состава – эпоксидная смола.
• Аминопласты. Такие пластмассы состоят преимущественно из мочевино-формальдегидных смол.

По поведению при нагревании

Нагреваясь, пластмассы ведут себя по-разному. При таком способе выделяют термореактивную и термопластичную пластмассу. Первая при нагревании до конкретной температуры становится мягкой и частично расплавляется. Далее масса становится твердой, не плавится и не растворяется. После нагревания эта пластмасса больше не может использоваться и лишается своих изначальных свойств. Второй вид пластмассы, нагреваясь, размягчается, а, охлаждаясь, – затвердевает. Эту пластмассу допускается применять повторно, ее изначальные свойства ухудшаются незначительно.

Получение пластмассы

Производство пластмассы происходит при помощи двух способов.

Реакция полимеризации

В этом случае происходит поочередное присоединение молекул мономера к удлиняющейся цепи вследствие разрыва кратных соединений. Во время реакции побочные вещества не образуются. Представители полимеров, полученные таким способом: полиэтилен, полистирол, полипропилен, поливинилхлорид.

Реакция поликонденсации

В процессе поликонденсации молекулы полимеров получаются благодаря взаимодействию между группами молекул мономеров. Реакция влечет за собой образование побочных продуктов с малой молекулярной массой (например, воды). С помощью поликонденсации получают полиуретан, фенолформальдегидные смолы, эпоксидные смолы.

Виды и применение пластмассы

Сфера использования пластмассы очень широкая благодаря преимуществам этого материала. Пластмассу используют в следующих областях:

• автомобилестроение;
• приборостроение;
• строительство;
• сельское хозяйство;
• медицина;
• бытовая сфера.

Далее приводятся примеры использования различных видов полимеров.

Полиэтилен

Полиэтилен обладает водостойкостью и устойчивостью к внешнему агрессивному воздействию. Из него изготавливают разнообразные упаковочные материалы: пакеты, пленку.

Полипропилен

Эти материалы существуют в виде белых порошкообразных частиц. Из полипропилена производят пленки и трубы, обладающие газо- и пароизоляцией.

Поливинилхлорид (полихлорвинил)

Материалы в виде гранул. Устойчивы к теплу и морозу. Применяются для производства линолеума и изоляционных пленок.

Полиизобутилен

Эти эластичные материалы напоминают каучук. Из них производят лаки и мастики.

Полистирол

Это бесцветные гранулы, которые с легкостью поддаются окраске и формовке. Они хрупкие и не очень теплостойкие. Из полистиролов изготавливают эмали, латекс, водонепроницаемые пленки, плитку.

Поливинилацетат

Прозрачные соединения, в воде разбухают несильно, а в спиртах растворяются. Разрушаются под влиянием кислоты или щелочи. Их используют, чтобы производить лаки, клеи, растворы для отделки внутри помещений.

Полиакрилат

Это прозрачная масса, напоминающая своим внешним видом стекло. Из полиакрилатных полимеров производят водонепроницаемые пленки, бетоны, растворы.

Фенолоформальдегид

Это прочные и теплостойкие полимеры. Их применяют в производстве ДСП и ДВП, пластиков, мастик, лаков, клеев.

Аминоформальдегид

Эти вещества бесцветны, могут быть в состоянии раствора или сухих полимеров. Аминоформальдегидные полимеры используются в изготовлении теплоизоляционных изделий.

Полиуретан

Полимеры с низкой температурой плавления и высокой устойчивостью к воздействию других веществ. Их используют в производстве клеев, способных склеивать камни.

Свойства пластика

Свойства пластмассовых материалов весьма широки:

• Податливость в работе и формовке. Это свойство позволяет создать пластиковый предмет самой разнообразной формы.
• Малые затраты энергии в процессе производства.
• Низкая стоимость в сравнении с другими материалами.
• Малый вес.
• Высокая эластичность.
• Материал почти не проводит электрический ток.
• Прекрасные теплоизоляционные свойства.
• Отличная шумоизоляция.
• Пластмассы не подвергаются коррозии (в отличие от металлических изделий).
• Устойчивы к перепадам температур.
• Устойчивы к агрессивным химическим воздействиям.
• Изделия из пластмассы способны выдерживать значительные нагрузки.

Методы обработки

Способы обработки пластика разнообразны. Они определяются исходя из свойств и структуры материала.

Механическая обработка

Этот метод применяется в случаях, когда нужную форму изделия невозможно получить другим способом. Она заключается в резке материала на специальных станках.

Сварка

Так как пластмассы пластичны и хорошо поддаются плавлению, метод сварки позволяет качественно соединять пластиковые детали. Сварной шов должен быть прочным и качественным.

Также существует термический вид обработки и склеивание.

Маркировка пластиков. Что за цифры внутри треугольника обозначающего пластик? Что за материал внутри треугольника?

Маркировка на изделии из пластика обычно выглядит так: треугольник со сторонами из стрелок, внутри которого находится цифра, а под ним – аббревиатура.

Аббревиатуры расшифровываются следующим образом:

Способы переработки пластиковых отходов

Мир сегодня наполнен изделиями из пластика. А что такое пластик? Это бытовые предметы, которые созданы из пластмассы, полностью либо частично. Люди едят из пластиковой посуды, сидят на пластиковой мебели, пользуются пластиковой техникой. Дети играют в пластиковые игрушки. Эти материалы производят огромное количество отходов. И как известно, пластик способен не разлагаться самостоятельно очень долгое время. Значит, условная пластиковая бутылка, выброшенная в мусор, никуда не исчезнет за год. Это наносит огромный урон экологии. Какие способы их переработки существуют?

Физическая переработка

Способ механического рециклинга является наиболее распространенным. В первую очередь отходы из пластика подвергаются сортировке по типу, состоянию и степени загрязнения. Далее происходит предварительное дробление отходов. Массу, которая получается, на выходе опять нужно подвергнуть сортировке, потом промыть и высушить. Далее пластик подвергается плавлению. Расплав пластика называется рециклатом. Теперь полученный материал отправляется в установки, которые формируют из него гранулы. Полученные гранулы подлежат повторному применению.

Химическая переработка

Этот метод обработки более дешевый по сравнению с физическим. Часто таким методом перерабатывают загрязненный пластик. Химический рециклинг делится на два способа.

P2P (пластик в пластик)

В итоге такой переработки из отходов получают готовые полимеры. В дальнейшем это вторсырье используется для создания нового продукта.

P2F (пластик в сырье)

В итоге этого способа переработки из отходов получают нефтехимические продукты.

Термическая переработка

Термические методы переработки бывают кислородные и бескислородные.

Пиролиз

Это один из самых экологичных и дорогостоящих способов переработки пластика. Отходы разлагаются в бескислородной среде, и большая часть вредных веществ, содержащихся в пластике, разрушается.

Газификация

Во время газификации из отходов получаются пепел и синтетический газ, которым находят дальнейшее применение. В одной печи пластик можно перерабатывать, не сортируя его между собой.

Плюсы и минусы пластика

Изделия из пластика получили широкое применение за счет своих положительных характеристик и доступной цены.

Достоинства пластиковых изделий

• Высокая прочность. Пластмассовые изделия способны выдерживать значительные нагрузки.
• Легкий вес.
• Простота обработки.
• Эстетичный внешний вид.
• Хорошая тепло- и шумоизоляция.
• Возможность переработки и повторного использования.

Недостатки пластиковых изделий

Невысокий диапазон температурных режимов использования. При повышении допустимой температуры пластмасса начинает плавиться, а при понижении становится хрупкой и трескается.

Повсеместное применение пластика отрицательно сказывается на экологическом состоянии планеты.

В завершение можно сказать, что изделия из пластика хотя и недорого стоят, и удобны и облегчают быт современности, в то же время наносят значительный ущерб экологии. К тому же важно с особой ответственностью относиться к выбору пластиковых изделий, которые будут использоваться для детей или применяться для пищевых продуктов. К использованию пластика нужно подходить с умом, применять его по необходимости и грамотно утилизировать, в таком случае он сможет приносить пользу.