Тема 7. Продукти хімічного синтезу �

Пластмаси

Різноманітність полімерів

1. Природні – виділені з природніх об’єктів: білок, крохмаль, целюлоза, натуральний каучук.

​

• Штучні – хімічно модифіковані природні полімери: нітроцелюлоза.

​

• Синтетичні - утворені синтезом з речовин мономерів: поліетилен, поліпропілен.

Способи добування полімерів

1. Полімерізація - процес з'єднання молекул мономерів, що призводить до утворення високомолекулярних сполук, без виділення побічних продуктів. Будова елементарної ланки в цьому випадку ідентична будові вихідного мономера.

Способи добування полімерів

2. Поліконденсація - процес з'єднання молекул мономерів, що призводить до утворення високомолекулярних сполук з одночасним виділенням якого-небудь низькомолекулярного продукту (вода, аміак і ін.).

Будова елементарної ланки таких полімерів відрізняється від будови вихідних мономерів.

​

1. Мономер - структурна ланка полімеру, низькомолекулярна хімічна сполука, яка є первісним матеріалом для синтезу полімерів.

2. Полімер – це високомолекулярна речовина, що утворюється в результаті реакції полімеризації.

3. Ступінь полімеризації – число, яке показує скільки молекул мономеру вступило в реакцію.

4. Структурна ланка - група атомів, яка багаторазово повторюється в результаті реакції.

А

Б

В

Г

А3 Б4 В1 Г2

1. Розрахувати відносну молекулярну масу поліетилену, якщо ступінь полімеризації становить 1200.

n = 1200

​

М ((-СН₂-СН₂-)n) -?

​

М ((-СН₂-СН₂-)n) = М(СН₂-СН₂) · n

M (C₂H₄) = 12 ·2 +4 = 28 г/моль

М ((-СН₂-СН₂-)n) = 28 · 1200 = 33600 г/моль.

Відповідь: М ((-СН₂-СН₂-)n) = 33600г/моль

Характеристика полімерів різної будови

Характеристика полімерів різної будови

Пластмаса

 Пластична маса – матеріал на основі полімерів, які здатні за нагрівання набувати заданої форми та зберігати її після охолодження.

пластмаси (за складом)

​

прості

​

​

складні

​

складаються з чистих полімерів (смоли)

- Смола;

• Пластифікатори (надання еластичності);
• Стабілізатори, антиоксиданти, антистатики (термо-, світло-, хімічна стійкість);
• Наповнювачі, пігменти (здешевлення, поліпшення механічних властивостей, забарвлення)

Пластмаси

за поведінкою при нагріванні 

термореактивні (реактопласти) 

 це пластмаси, які при нагріванні розм’якшуються і стають пластичними, що дає можливість надавати їм різні форми, а при подальшому нагріванні переходять у твердий незворотній нерозчинний стан.

Вторинно не переробляються

Приклад: фенолформальдегідні смоли, епоксидні смоли…

термопластичні (термопласти)

це пластмаси, які при нагріванні розм’якшуються і тверднуть при наступному охолодженні без будь-яких хімічних змін.

Вторинно переробляються

Наприклад: поліетилен, поліпропілен, полістирол, фторопласти, органічне скло, полівінілхлорид, пінополістирол.

Перевагами пластмас є:

- високі діелектричні властивості;

- низька звуко- і теплопровідність;

- висока стійкість до мінеральних масел і бензину;

- низька густина (у два рази легше алюмінію);

- відносно висока стійкість до агресивних середовищ;

- добре працюють в умовах вібраційних навантажень;

- високий опір зношенню;

- добра водо- і морозостійкість;

- високі технологічні властивості, що полегшує виготовлення заготовок складної конфігурації з високою точністю, тощо.

Недоліки пластмас: низька ударну в'язкість, недостатня міцність, невисока теплостійкість (до 250...300°С), старіння, відносно висока вартість деяких видів; негативний вплив на довкілля.

Вплив пластмас на довкілля

- Виробництво і використання пластмас порушують природний процес колообігу речовин

- Величезні нагромадження є на смітниках, а під час повеней – у річках та океанах

- Забруднюють атмосферу отруйними газами, пилом, викидами важких металів

Важливим є створення біорозкладного пластику – матеріалу, що швидко розкладається в природних умовах.

Методи утилізації пластмас

1. Рециклінг (Механічна переробка):

Гранулювання: подрібнення пластику в крихту для створення нової сировини.

Циркулярна економіка: повторне використання матеріалів для зменшення відходів.

2. Термічна та хімічна утилізація:

Піроліз: розщеплення пластику на молекулярному рівні за високих температур.

Хімічна переробка: повне розкладання на вихідні елементи (мономери).

3. Енергетична утилізація:

Спалювання: отримання теплової енергії для опалення будівель (важливо враховувати викиди в атмосферу).

4. Кінцеве поводження:

Захоронення: розміщення відходів на полігонах (найменш ефективний метод).

Переробці НЕ підлягають:

1. Вироби без ідентифікації: полімери невідомого походження або ті, що не мають спеціального коду переробки.

​

2. Медичні відходи: використані шприци та системи для переливання крові.

​

3. Комбінована упаковка: пакування від корму для тварин, блістери від ліків та вакуумне пластикове пакування.

​

4. Дрібне та забруднене пластикове сміття: обгортки від цукерок, коктейльні трубочки.

​

5. Предмети особистої гігієни та побуту: зубні щітки та пластикові карти.

Система маркування пластмас

Для створення умов для утилізації пластикових предметів одноразового використання в 1988 році Співтовариством Пластикової індустрії була запроваджена система з ідентифікаційними кодами для маркування всіх видів пластмас .

Маркування містить три стрілки у формі трикутника, всередині якого поміщена цифра, що означає тип пластика:

Волокна

Волокна

Волокна – матеріали, що складаються з довгих і тонких ниток.

Природні волокна

Рослинні

Бавовна

Пенька (коноплі)

Джут

Льон

Рамі (китайська кропива)

Тваринні

Сизаль (агава)

Вовна

Шовкове

волокно

Павутина

Віскозне волокно

Ацетатне волокно

Штучні волокна

Добувають у результаті відповідної обробки природних високомолекулярних сполук (клітковини).

Штучні волокна дешевші за натуральні, мають більшу зносостійкість.

Капрон

Поліестер

Це волокна, які виробляються з синтетичних полімерів. Сировиною для синтетичних волокон є продукти переробки нафти, природного газу або кам'яного вугілля.

Синтетичні волокна відрізняються високою міцністю, еластичністю, зносостійкістю та стійкістю до впливу зовнішніх факторів.

Синтетичні волокна

Кевлар

КАПРОН

Капронове волокно — це синтетичне волокно, що належить до групи поліамідів. Воно вирізняється надзвичайною гладкістю та високою міцністю на розрив.

Переваги: висока міцність, стійкість до стирання, еластичність, не гниє, стійкість до багаторазового згинання.

Використовується: виготовлення канатів, рибальських сіток, кордової тканини для шин, одягу (панчохи, шкарпетки), деталей механізмів.

Недоліки:

• мала термостійкість (плавиться при низьких температурах);
• низька гігроскопічність (погано вбирає вологу);
• нестійкість до дії кислот;
• сильно електризується.

Синтез капрону (поліконденсація ϵ-амінокапронової кислоти):

НЕЙЛОН

Недоліки:

• у людей з дуже чутливою шкірою вироби можу викликати алергічну реакцію;
• нейлонові речі не можна прати в гарячій воді і сушити за допомогою опалювальних приладів;
• влітку в нейлоновому одязі дуже жарко;
• тканина нейлон сильно електризується.

Нейлонова тканина дуже легка і приємна на дотик. Вона має гладку поверхню з характерним легким відблиском, трохи нагадує шовк.

Переваги: міцність, зносостійкість, легкість фарбування, стійкість до впливу хімічних речовин, еластичність., практичність у догляді.

Використовується - виробництво спортивного, туристичного одягу; струни для ряду музичних інструментів.

Синтез нейлону - реакція поліконденсації між адипіновою кислотою та гексаметилендіаміном.

Лавсан (поліестер) — це поліефірне волокно, яке за зовнішнім виглядом нагадує вовну, але є набагато міцнішим.

Переваги: термостійкість, стійкість до дії світла, не мнеться (чудово тримає форму), стійкість до мікроорганізмів та молі.

Використовується: виготовлення трикотажу, тканин для костюмів, штучного хутра, вітрил, хірургічних ниток, основи для фотоплівок.

Недоліки:

• жорсткість волокна;
• дуже низька здатність вбирати вологу;
• здатність до утворення ковтунців (пілінг);
• погано пропускає повітря.

ЛАВСАН

Синтез лавсану (поліконденсація терефталевої кислоти та етиленгліколю):

Акрил (нітрон) часто називають «штучною вовною». Це м'яке та пухнасте волокно, яке добре зберігає тепло.

Переваги: висока світлостійкість (не вигоряє на сонці), термопластичність, м'якість, легкість, стійкість до кислот та лугів.

Використовується: виробництво верхнього одягу (светри, шарфи), пледів, килимів, оббивки для меблів, штор.

Недоліки:

• низька повітропроникність;
• втрата форми при неправильному пранні (може розтягуватися);
• накопичує статичну електрику;
• жирові плями важко виводяться з поверхні.

АКРИЛ

Синтез акрилу (полімеризація акрилонітрилу):

Каучук, гума.

Еластомери - полімери з високоеластичними властивостями в широкому температурному діапазоні (каучук, гума)

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

§36, 37