Что такое пластмасс и как он появился. Пластмассы (история изобретения)

Роль и значение пластмассы в современном мире растет стремительными шагами. На сегодняшний день не существует такой сферы деятельности, где бы не использовалась пластмасса. Пластмассовая продукция обладает такими преимуществами, как легкость, экономичность, надежность, качественность, а также, что немаловажно, она является энергосберегающей.

Пластмасса представляет собой искусственный материал, который состоит из цепочек полимеров. Комбинацией таких цепочек обусловливаются особенности материала. К примеру, твердый пластик может прийти на смену металлу в изготовлении автомобилей, а мягкий – идеально подходит для изготовления таких тканей, как искусственная кожа и мех. Изделия, сделанные из пластмассы, как уже было сказано выше, используются во многих сферах промышленности, но не во всех. Однако с каждым годом область применения пластика становится все шире и шире. В настоящее время невозможно представить себе мир без пластмассовой продукции. Но впервые пластмасса появилась относительно не так давно - всего лишь 150 лет тому назад.

Изобретателем пластика является сталелитейщик и изобретатель из Бирмингема Александр Паркс. Он, для производства пластмассы, пускал в ход нитроцеллюлозу – это целлюлоза, пропитанная азотной кислотой, а также спирт и камфору.

Своему изобретению Паркс дал название паркезин. Данный материал появился в 1862 году на Большой Международной выставке, которая проходила в Лондоне.

А в 1866 году Александр Паркс основал фирму «Parkesine Company», которая занималась массовым производством паркезина. Однако, в 1868 году, его компания обанкротилась из-за плохого качества пластика, потому как Паркс старался минимизировать расходы на изготовление пластиковой продукции.

Спустя некоторое время, на смену паркезина пришел ксилонит, который производился компанией Даниэля Спилла, а также целлулоид, изготавливаемый Джоном Весли Хайатом. В 1870 году он зарегистрировал торговую марку «Celluloid».

Несмотря на то, что от ослепительно яркого света целлулоид менял свою цветовую гамму и становился более хрупким, из него делали очень много вещей - начиная от бильярдных шаров и заканчивая фотопленкой.

Пакеты, которыми мы так широко пользуемся в быту, изготавливают их полиэтилена. Изобретателем данного материала является Ганс фон Пехманн. Он впервые получил этот материал в 1899 году. Однако на тот момент его изобретение не получило массового распространения, но вторую жизнь полиэтилен все-таки получил благодаря инженерам Эрику Фосету и Реджинальду Гибсону. Это случилось в 1933 году. С самого начала полиэтилен применяли в создании телефонного кабеля и, только в 1950-е годы, данный материал стали использовать в пищевой промышленности в качестве упаковки.

Один из самых многофункциональных пластиковых материалов является поливинилхлорид. Из такого материала производят одежду, обувь, аксессуары, зубные щетки, стеновые панели и так далее. ПВХ так же, как и полиэтилен, появился случайно. Его создал французский химик и физик Анри Виктор Реньо. В 1835 году Реньо с помощью присоединения ацетилена к хлористому водороду получил такое вещество, как винилхлорид, а в 1838 французский химик синтезировал полимер поливинилиденхлорид, который был получен на его основе.

На сегодняшний день пластмассовые изделия совершили грандиозную революцию. Из пластмасс можно производить не только радиоприемники, часы, коробки, автомобили, радиоприемники, но и дома, обувь и даже гроб.

"Пластик", происходит от греческого слова «Plastikos», обозначает любой гибкий или податливый материал, найденный в природе или полученный синтетически.

В настоящее время, пластмассы распространены настолько, что кажется совершенно невероятным, что когда-то было время, когда пластик отсутствовал в нашей повседневной жизни. Природные пластмассы, такие как смола сосны, Пек, гудрон, Янтарь, воск, сало, копал, гуттаперча, натуральный кератин, использовались в человеческой истории в течение долгого времени.

Развитие различных пластмасс

В 1862 году на выставке в Англии, английский изобретатель Александр Паркс представил материал, получаемый из нитрата целлюлозы, который был назван Parkesine и, как ожидалось, будет использован для множества различных целей, одна из которых как более дешевый вариант резины. Однако, на самом деле, он оказался слишком дорогим и неудобным для коммерческого производства и не прижился. Примерно в то же время, Джеймс Хайятт Олбани из Нью-Йорка, стремясь выиграть конкурс по поиску альтернативы слоновой кости (используется, чтобы сделать бильярдные шары), разработал первый коммерчески жизнеспособный вид пластиковой целлюлозы путем смешивания Камфоры с Коллодия. Он назвал этот материал «Целлулоид » и, несмотря на серьезные недостатки из-за его огнеопасного характера, это был успех, революция, в частности в фото-и киноиндустрии.

В 1894 году два английских ученых, Кросс и Бивен, получили патенты для «ацетата целлюлозы» , который был похож по характеру на Целлулоид, но безопаснее. При растворении в ацетоне, он мог быть использован для создания водонепроницаемой ткани, которой покрывали деревянные рамы первых самолетов и поэтому пользовался огромным спросом в годы Первой Мировой Войны. Искусственные шелковые ткани, посуда, прозрачные листы, а также другие практические изделия также начали делать из ацетата целлюлозы. Однако, качество этих объектов, оставляло желать лучшего.

В 1907 году Бакелит Лео Хендрик, обнаружил что жидкая смола при закаливании обладает свойством сохранять свою форму навсегда. Это была первая термореактивная пластмасса и она оказалась настолько незаменимой, что используется до сих пор. Дальше пошли нейлон , который был впервые произведен в знаменитой лаборатории компании DuPont. Еще одним важным шагом стала разработка поливинилхлорида (ПВХ) или винила химиком-органиком Б. Ф. Гудричем, Уолдо Сэмоном. Saran , пластик, из которого изготавливаются упаковки пищевых продуктов, был обнаружен Ральфом Уили в 1933 году, и химик Рой Планкет обнаружил тефлон в 1938 году . Сегодня тефлон широко используется в кухонных принадлежностях. Жесткие и прозрачные полиметилметакрилаты или акрил, известный как Плексиглас начал серийно выпускаться еще в 1932 году для навесов. Два исследователя Кузнецов и Гибсон, наткнулись на полиэтилен в 1933 году во время испытаний воздействия высокого давления. Политен начал широко использоваться только во время Второй Мировой Войны и использовался как облегченная изоляция для радара. Позже его стали применять для таких предметов, как бутылки, контейнеры и мешки, и сегодня это наиболее часто используемый тип пластмассы в мире. После войны, в 1949 году инженер по имени Джеймс Райт изобрел пластиковую замазку, которая могла растягиваться и при этом не разрушаться. Сегодня она известна под названием «пластилин» , он стал очень популярен как детский элемент игры.

С тех пор пластмассовая промышленность прошла долгий путь. Сегодня, пластмасса помимо всего перечисленного выше, используется в упаковке, текстиле, игрушках, кредитных картах, телевизорах, автомобилях, компьютерах и периферии; пластмасса регулярно и успешно используется врачами, чтобы заменить части тела человека, позволяя людям жить более продуктивной и долгой жизнью; детали из пластмассы на заказ сегодня можно заказать практически везде. Они спроектированы, чтобы снизить экологические и финансовые затраты крупномасштабной добычи нефти и нефтехимии на полимерных заводах. Ученые создали первые электропроводящие пластмассы, хотя прежде чем они могут быть практически применены, необходимы дополнительные исследования. В 2000 году Нобелевская премия по химии была присуждена исследователям, которые изначально показали, что пластмассы могут проводить электричество.

Пластик – это обобщенное название группы материалов, (с греч. «поли» - это означает «много», а «мерос» - «часть»).

Существует множество видов пластика, которые способны образовывать самостоятельные формы и варианты. Основой любого пластика являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры), состоящие из мономерных единиц.

Еще одно популярное название этого материала - пластмассы – пластические массы.

Название «пластмассы» обозначает, что если нагреть под давлением этот материал, то после охлаждения он сохранит заданную форму.

Нашу жизнь невозможно представить без пластика. Пластик везде, он прочно занял позиции во всех сферах нашей жизни. Преимущества пластика перед другими материалами очевидны: пластичность, низкий вес, но при этом высокая механическая прочность; устойчивость к коррозии, в том числе к воде и воздуху, идеальные электроизоляционные свойства, привлекательный внешний вид любой расцветки и дешевизна.

Современный мир невозможно представить без пластика, хотя изобретен он сравнительно недавно!

История пластика

Винилхлорид и поливинилденхлорид

В 1835 году французский физик и химик Анри Виктор Реньо впервые случайно в реакции присоединения хлористого водорода к ацетилену получил винилхлорид, а в 1838 году он синтезировал полимер на его основе - поливинилиденхлорид.

Полистирол

В 1839 году немецким аптекарем Эдуардом Симоном был обнаружен полистирол, но применять его начали только в 1938 году, когда ученые разработали коммерческий способ его изготовления. Полистирол применяется для изготовления пластиковых стаканов, коробок для упаковки.

Паркезин, ксилонит

Александром Парксом в 1855 год был получен, и назван в честь него паркезин, часто называемый искусственной слоновой костью. Паркезин это материал на основе нитроцеллюлозы растворенной в этаноле. Фирма Паркса с 1866 года массово выпускала паркезин, но прогарела из-за плохого качества продукции и желания Паркса быстро и много заработать.

Продолжателем паркезина стал ксилонит (другое название паркензина), производимый компанией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Паркса.

Целлулоид

В 1870 году Джон Уэсли Хайатт создал и зарегистрировал пластик под торговой маркой Celluloid. Целлулоид это твердая смесь нитроцеллюлозы с пластификатором для придания пластичности из касторового (вазелинового, синтетического камфора) масла. Из целлулоида делали бильярдные шары, кинопленку и много других разных вещей, несмотря на существенный его изъян: на свету целлулоид менял цвет и становился хрупким.

Поливинилхлорид (ПВХ)

В 1872 году немецкий химик Евгений Бауман создал поливинилхлорид (ПВХ), но так и не запатентовал свое открытие. Патент за поливинилхлорид получил его соотечественник Фридрих Клатте, который изобрел новый метод полимеризации винилхлорида с использованием солнечного света. Но применяться ПВХ стали только с 1926 года после усовершенствования Вальдо Семоном. Поливинилхлорид (ПВХ) – самый универсальный пластик. Из него делают разные аксессуары, элементы одежды и нитки для нее; обувь; различную тару, бутылки; упаковочную пленку, скотч, корпуса различной техники; трубы; предметы обихода и многое многое другое.

Полиэтилен

В 1899 году немецкий инженер Ганс фон Пехманн случайно получил полиэтилен. Сейчас полиэтилен самая распрастраненная пластмасса, но тогда полиэтилен не получил должного внимания. Вторая жизнь полиэтилена началась в 1933 году благодаря инженерам Эрику Фосету и Реджинальду Гибсону. Сначала полиэтилен использовался в производстве телефонного кабеля и лишь в 1950-е годы стал использоваться в пищевой промышленности как упаковка.

В 1908 году Швейцарский инженер Жак Бранденбергер создал целлофан - прозрачные листы из регенерированной целлюлозы. Американская компания «Whitman’s», первая стала использовать целлофан для обертки шоколада.

Бакелит - полиоксибензилметиленгликольангидрид

Полиоксибензилметиленгликольангидрид - очень длинное название бакелита - фенолформальдегидная термоактиная смола. Бакелит первый пластик который изготовлен из синтетических компонентов. В 1909 году бакелит разработан бельгийским химиком Бекеландом. Благодаря своей низкой электропороводимости и термостойкости применяется в электрических изоляторах.

В 1926 году американским изобретателем Вальтером Смоном изобретен винил или ПВХ. Впервые винил использовался для производства шаров и каблуков. В настоящее время винил второй пластик по масштабам производства. Из винила делают провода, плащи, занавески для душа, напольную плитку, различные приборы и многое другое.

Поливинилиденхлорид (ПВДХ)

Поливинилиденхлорид или сарана был случайно обнаружен в 1933 году Рольфом Вайли. Сарана впервые начали использовать военные как защитное покрытие от морской воды на самолетах. Потом производители автомобилей стали использовать сарана для авто, хотя у сарана были существенные минусы: неприятный запах и зеленый цвет. Но после Второй мировой войны после улучшения сарана его одобрили для изготовления упаковочного материала для пищевых продуктов.

Полиэтилен

В 1935 году британцами Реджинальдом Гибсоном и Эриком Фосеттом был обнаружен полиэтиен в двух формах: полиэтилен низкой плотности и полиэтилен высокой плотности. Полиэтилен - это самый дешевый, но в то же время прочный материал. Полиэтилен низкой плотности используется для изготовления пленок и упаковочных материалов, а полиэтилен высокой плотности чаще всего используется для изготовления контейнеров, сантехники и автомобильных запчастей.

В 1936 году открытие полиметилметакрилата или акрила. Акрил используется в жидком (краски) и твердом виде (заменитель стекла).

Полиуретан

В 1937 году немецким химиком был изобретен полиуретан. Полиуретан используется в различных формах. В виде эластичного пенопласта полиуретан используется в обивке, в матрацах, также используется как химически стойкое покрытие, в специальных клеях, в герметиках и упаковке. В твердой форме полиуретан используется в материалах для термоизоляции зданий, в водонагревателях.

Политетфторэтилен - тефлон

В 1938 году тефлон случайно открыт химиком Ройем Планкеттом. Тефлон использовался в качестве защитного материала для металлических поверхностей. В 1960 году появились тефлоновые антипригарные сковороды.

Нейлон и неопрен

В 1931 году во время поисков синтетических материалов для замены шелка, Уоллесом Каротерсом были обнаружены нейлон и неопрен. Нейлон назван "чудо волокно", а в 1939 году впервые продемонстрированы нейлоновые чулки. Тогда нейлон также применялся для изготовления лески, хирургической нити.

Полиэстер (ПЭТ) - полиэфир - лавсан

Ненасыщенный полиэстер или ПЭТ, также его называют полиэфир, лавсан. Полиэстер открыт и запатентован в 1942 году английскими химиками Джоном Рекс Уинфилдом и Джеймсом Теннант Диксоном и использовался для изготовления синтетических волокон. Из полиэстера изготавливают бутылки, разные запчасти. Из полиэстера делали пленку для аудио и видео кассет.

Полипропилен

В 1951 году американскими химиками Полом Хоганом и Робертом Бэнксом открыл полиэтилен высокой плотности или полипропилен. Полипропилен в отличии от своего родственника полиэтилена, более крепкий, используется практически везде. Из полиэтилена делают пластиковые бутылки, мебель, очень активно используют в автомобильной промышленности.

Пенополистирол - пенопласт

В 1954 году ученым Рэем Макинтайром случайно был изобретен пенополистирол или пенопласт. Он хотел сделать гибкий электрический изолятор, соединяя стирол с изобутиленом под давлением, но получился пенополистирол с пузырьками, который в 30 раз легче обычного полистирола.

С того времени открыто еще очень много пластика как полезного и даже вредного, численность которого в данный момент насчитывается десятками.

В истории развития пластика можно выделить три этапа.

Началась история развития пластмасс с использования природных материалов, таких как жевательная резинка, шеллак.

Срединный этап в истории пластика прошел с использованием химически модифицированных природных материалов, таких как резина, нитроцеллюлоза, коллаген, галалит.

Третий этап в истории пластика, характеризует использование полностью синтетических молекул - бакелит,эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен и другие).

1.1. История возникновения пластика.

Родоначальником современного дешевого материала стал изобретатель-металлург Александр Паркс . А исторической родиной пластика является Бирмингем .

В 1866 году Парксом была создана первая фабрика по производству паркезина. Затем в конце 19 столетия предприниматель Джон Весли Хайт первым решил зарегистрировать товарный знак Celluloid .

Целлулоид стали использовать для изготовления самой разной продукции – от упаковки до бильярдных шаров. Немного позже материал был немного усовершенствован, после чего в 1899 году появился полиэтилен, однако признание пришло только в 1933 году.

Активно использовать пластик начали в середине 20 столетия. В то время группы ученых со всего мира старались усовершенствовать материал. Один из видов пластика – поливинилхлорид был пущен в массовое производство для изготовления бижутерии и лаков, электроприборов и техники, упаковочных материалов, предметов обихода, бытовых мелочей, канцелярии, медицине и прочее.

Разработки и изыскания ведутся и сегодня. Ученые стараются сделать материал не только гибким, но и прочным, надежным, термостойким, долговечным. Пластиковая бутылка Pepsi впервые появилась на рынке США в 1970 году.

На территории России пластиковые бутылки получили популярность после прихода на рынок безалкогольных напитков западных корпораций «Кока-Кола » и «Пепси – Кола ».

Первый завод по производству лимонада в пластиковых бутылках в Советском Союзе открыла компания «Пепси-Кола » в 1974 году в Новороссийске.

Что за материал используется при производстве пластиковых тар. Чем пластики отличаются друг от друга? Пластмасса

Определить вид пластмассы, если имеется маркировка, достаточно легко - а как быть, если никакой маркировки нет, а узнать, из чего сделана вещь - необходимо?! Для быстрого и качественного распознавания различных видов пластмасс достаточно немного желания и практического опыта. Методика достаточно проста: анализируются физико-механические особенности пластмасс (твердость, гладкость, эластичность и т. д.) и их поведение в пламени спички (зажигалки).Может показаться странным, но различные виды пластмасс и горят по-разному! Например, одни ярко вспыхивают и интенсивно сгорают (почти без копоти), другие, наоборот, сильно коптят. Пластмасса даже издаёт разные звуки при своем горении! Поэтому так важно по набору косвенных признаков точно идентифицировать вид пластмассы, ее марку.

Как определить ПЭВД (полиэтилен высокого давления, низкой плотности) . Горит синеватым, светящимся пламенем с оплавлением и горящими потеками полимера. При горении становится прозрачным, это свойство сохраняется длительное время после гашения пламени. Горит без копоти. Горящие капли, при падении с достаточной высоты (около полутора метров), издают характерный звук. При остывании, капли полимера похожи на застывший парафин, очень мягкие, при растирании между пальцами- жирны на ощупь. Дым потухшего полиэтилена имеет запах парафина. Плотность ПЭВД: 0,91-0,92 г/см. куб.

Как определить ПЭНД (полиэтилен низкого давления, высокой плотности) . Более жесткий и плотный чем ПЭВД, хрупок. Проба на горение - аналогична ПЭВД. Плотность: 0,94-0,95 г/см. куб.

Как определить Полипропилен. При внесении в пламя, полипропилен горит ярко светящимся пламенем. Горение аналогично горению ПЭВД, но запах более острый и сладковатый. При горении образуются потеки полимера. В расплавленном виде - прозрачен, при остывании - мутнеет. Если коснуться расплава спичкой, то можно вытянуть длинную, достаточно прочную нить. Капли остывшего расплава жестче, чем у ПЭВД, твердым предметом давятся с хрустом. Дым с острым запахом жженой резины, сургуча.

Как определить Полиэтилентерафталат (ПЭТ) . Прочный, жёсткий и лёгкий материал. Плотность ПЭТФ составляет 1, 36 г/см.куб. Обладает хорошей термостойкостью (сопротивление термодеструкции) в диапазоне температур от - 40° до + 200°. ПЭТФ устойчив к действию разбавленных кислот, масел, спиртов, минеральных солей и большинству органических соединений, за исключением сильных щелочей и некоторых растворителей. При горении сильно коптящее пламя. При удалении из пламени самозатухает.

Полистирол . При сгибании полоски полистирола, легко гнется, потом резко ломается с характерным треском. На изломе наблюдается мелкозернистая структура.Горит ярким, сильно коптящим пламенем (хлопья копоти тонкими паутинками взмывают вверх!). Запах сладковатый, цветочный.Полистирол хорошо растворяется в органических растворителях (стирол, ацетон, бензол).

Как определить Поливинилхлорид (ПВХ). Эластичен. Трудногорюч (при удалении из пламени самозатухает). При горении сильно коптит, в основании пламени можно наблюдать яркое голубовато-зеленое свечение. Очень резкий, острый запах дыма. При сгорании образуется черное, углеподобное вещество (легко растирается между пальцами в сажу).Растворим в четыреххлористом углероде, дихлорэтане. Плотность: 1,38-1,45 г/см. куб.

Как определить Полиакрилат (органическое стекло). Прозрачный, хрупкий материал. Горит синевато-светящимся пламенем с легким потрескиванием. У дыма острый фруктовый запах (эфира). Легко растворяется в дихлорэтане.

Как определить Полиамид (ПА). Материал имеет отличную масло-бензостойкость и стойкость к углеводородным продуктам, которые обеспечивают широкое применение ПА в автомобильной и нефтедобывающей промышленности (изготовление шестерен, искуственных волокон…). Полиамид отличается сравнительно высоким влагопоглощением, которое ограничивает его применение во влажных средах для изготовления ответственных изделий. Горит голубоватым пламенем. При горении разбухает, “пшикает”, образует горящие потеки. Дым с запахом паленого волоса. Застывшие капли очень твердые и хрупкие. Полиамиды растворимы в растворе фенола, концентрированной серной кислоте. Плотность: 1,1-1,13 г/см. куб. Тонет в воде.

Как определить Полиуретан. Основная область применения - подошвы для обуви. Очень гибкий и эластичный материал (при комнатной температуре). На морозе - хрупок. Горит коптящим, светящимся пламенем. У основания пламя голубое. При горении образуются горящие капли-потеки. После остывания, эти капли - липкое, жирное на ощупь вещество. Полиуретан растворим в ледяной уксусной кислоте.

Как определить Пластик АВС . Все свойства по горению аналогичны полистиролу. От полистирола достаточно сложно отличить. Пластик АВС более прочный, жесткий и вязкий. В отличие от полистирола более устойчив к бензину.

Как определить Фторопласт-3. Применяется в виде суспензий для нанесения антикоррозийных покрытий. Не горюч, при сильном нагревании обугливается. При удалении из пламени сразу затухает. Плотность: 2,09-2,16 г/см.куб.

Как определить Фторопласт-4. Безпористый материал белого цвета, слегка просвечивающийся, с гладкой, скользкой поверхностью. Один из лучших диэлектриков! Не горюч, при сильном нагревании плавится. Не растворяется практически ни в одном растворителе. Самый стойкий из всех известных материалов. Плотность: 2,12-2,28 г/см.куб. (зависит от степени кристалличности - 40-89%).

Физико-химические свойства отходов пластмасс по отношению к кислотам

Физико - химический свойств отходов пластмасс отходов пластмасс по отношению к щелочам

ЛЮБОЙ пластик выделяет в содержимое бутылки химикаты разной степени опасности.