Как производится пластик?
Слово “пластик” имеет греческое происхождение и означает "способный к формованию или приданию формы". Пластик - это любой материал, изготовленный из синтетических или полусинтетических органических материалов, которые могут быть сформованы в различные формы твердого вещества. Пластмассы состоят из таких элементов, как углерод, водород, кислород, азот, хлор или сера. Каждая молекула куска пластика состоит из тысяч атомов, связанных вместе, что придает ей высокую молекулярную массу. Пластик производится из натуральных продуктов, таких как сырая нефть, целлюлоза, природный газ, уголь и соль. Пластмассы также называют полимерами.
Полимеризация
Большинство пластмасс производится из нефти, где тяжелая сырая нефть разделяется на фракции. Затем фракции смешивают с химическими соединениями, состоящими из углерода и водорода, которые называются углеводородными цепями. Углеводородные цепи различаются по молекулярному размеру и структуре. Нафта, одна из фракций, жизненно важна для производства пластика. Затем молекулы сырья катализируются с образованием таких мономеров, как этен (C2H4), пропен (C3H6) и бутан (C4H8), среди прочих. Эти мономеры имеют двойные химические связи между атомами углерода, которые в конечном итоге подвергаются реакциям с образованием цепей, называемых полимерами. Сырье, такое как ксилолы и полистирол, выделяют и подвергают реакции с образованием мономеров для производства нейлона и полиэфиров. Чтобы процесс дистилляции был успешным, мономеры должны быть чистыми. Полимеризация имеет два механизма: реакции присоединения и реакции конденсации.
Реакции добавления
Пероксид, катализатор, используется для того, чтобы заставить мономеры последовательно соединяться друг с другом. Катализаторы не инициируют химические реакции, но они ускоряют их. Реакции полимеризации используются для получения полистирола и поливинилхлорида среди других соединений. Эти реакции не создают побочных продуктов, и они могут протекать в газовой фазе, распространяющейся в жидкостях.
Реакции конденсации
В конденсационной полимеризации используется катализатор, который заставляет мономер вступать в реакцию с соседним мономером, в результате чего образуется димер (две ячейки) и побочный продукт. Димеры также могут объединяться, образуя тетрамеры (четыре клетки). Этот процесс продолжается и продолжается. Побочные продукты удаляются в результате реакции с получением значимых продуктов, которые включают воду, которая утилизируется, а также другие побочные продукты, которые могут быть переработаны и использованы в том же процессе. Переработка побочных продуктов на данном этапе необходима для уменьшения их воздействия на людей и окружающую среду, поскольку они содержат вредные химические соединения. Реакция конденсации происходит в массе расплавленного полимера.
Конечные продукты
При конденсационной полимеризации образуются нейлоны и полиэфиры. Различные комбинации мономеров дают разные пластмассы. Гомополимер (например, пластиковые кувшины для молока) образуется, когда все мономеры одинаковы, в то время как сополимер (например, бутылки для моющих средств) образуется, когда используются разные мономеры. Различные мономеры в сочетании дают сополимеры с различными свойствами в зависимости от конкретного продукта. Производитель может сделать некоторые пластмассы жесткими или гибкими, клеи для низкотемпературного плавления или детали для автомобилей, устойчивые к высоким температурам. Этот процесс позволяет изготавливать пластмассы для широкого спектра функций.
Пластмассы и окружающая среда
Процесс производства пластмасс из сырой нефти является относительно простым и дешевым процессом, что объясняет, почему среди побочных продуктов переработки нефти пластмассы являются самыми дешевыми. Использование пластмасс было серьезной проблемой во многих странах из-за того, как долго они разлагаются. Когда пластмассы не утилизируются должным образом, они становятся угрозой. Некоторые страны запретили производство и использование пластмасс вне закона, в то время как другие находятся в процессе того же самого.
