Производство и переработка
вторичного полиэтилена

Общие сведения о полимерах

Полимеры - это вещества, молекулы которых имеют высокую молярную массу и состоят из большого количества повторяющихся звеньев. Существуют как природные, так и синтетические полимеры. Среди встречающихся в природе полимеров - белки, крахмалы, целлюлоза и латекс. Синтетические полимеры производятся в промышленных масштабах в очень большом масштабе и имеют широкий спектр свойств и применений. Материалы, обычно называемые пластиками, представляют собой синтетические полимеры.

Полимеры образуются в результате химических реакций, в которых большое количество молекул, называемых мономерами, соединяются последовательно, образуя цепь. Во многих полимерах используется только один мономер. В других могут быть объединены два или три разных мономера. Полимеры классифицируются по характеристикам реакций, по которым они образуются. Если все атомы в мономерах включены в полимер, полимер называется аддитивным полимером. Если некоторые из атомов мономеров выделяются в небольшие молекулы, такие как вода, полимер называется конденсационным полимером. Большинство аддитивных полимеров получают из мономеров, содержащих двойную связь между атомами углерода. Такие мономеры называют олефинами, и большинство коммерческих аддитивных полимеров являются полиолефинами. Конденсационные полимеры изготавливают из мономеров, которые имеют две разные группы атомов, которые могут соединяться вместе, образуя, например, сложноэфирные или амидные связи. Сложные полиэфиры являются важным классом коммерческих полимеров, как и полиамиды (нейлон).

ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ

Код переработки для полиэтилентерефталата

Полиэтилентерефталат (PET) или полиэтилентерефталевый эфир (PETE) представляет собой конденсационный полимер, полученный из мономеров этиленгликоля, HOCH2CH2OH, диалкоголя и диметилтерефталата, CH3O2C-C6H4-CO2CH3, диэфира. В процессе переэтерификации эти мономеры образуют сложноэфирные связи между ними, образуя сложный полиэфир. Волокна PETE производятся под торговыми марками Dacron и Fortrel. Складки и складки можно постоянно подвергать термофиксации в тканях, содержащих полиэфирные волокна, так называемые ткани для постоянного прессования. PETE также может быть сформирован в прозрачные листы и отливки. Майлар - это торговая марка пленки PETE. Прозрачные 2-литровые газированные бутылки для напитков изготовлены из ПЭТ. (Непрозрачная основа на некоторых бутылках обычно изготавливается из HDPE.) Одна из форм PETE является самым твердым из известных полимеров и используется в линзах для очков.

ПОЛИЭТИЛЕН

Код утилизации полиэтилена высокой плотности

Полиэтилен является, пожалуй, самым простым полимером, состоящим из цепочек повторяющихся звеньев –CH2–. Его получают аддитивной полимеризацией этилена, CH2 = CH2 (этен). Свойства полиэтилена зависят от способа полимеризации этилена. При катализировании металлоорганическими соединениями при умеренном давлении (от 15 до 30 атм) продукт представляет собой полиэтилен высокой плотности HDPE. В этих условиях полимерные цепи растут до очень большой длины, а молярные массы составляют в среднем многие сотни тысяч. HDPE твердый, прочный и эластичный.

Код утилизации полиэтилена низкой плотности 

Большинство ПНД используется в производстве контейнеров, таких как бутылки для молока и кувшины для стиральных порошков. Когда этилен полимеризуется при высоком давлении (1000–2000 атм), повышенных температурах (190–210 °C) и катализируется пероксидами, продукт представляет собой полиэтилен низкой плотности, ПЭНП. Эта форма полиэтилена имеет молярную массу от 20000 до 40000 грамм. ПЭНП относительно мягкий, и большая его часть используется при производстве пластиковых пленок, таких как те, которые используются в сэндвич-пакетах.

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД

Код переработки для поливинилхлорида 

Полимеризация винилхлорида CH2 = CHCl (хлорэтен) дает полимер, аналогичный полиэтилену, но имеющий атомы хлора при чередующихся атомах углерода в цепи. Поливинилхлорид (ПВХ) является жестким и несколько хрупким. Около двух третей производимого ПВХ ежегодно используется для производства труб. Он также используется при производстве винилового сайдинга для дома и прозрачных пластиковых бутылок. Когда он смешивается с пластификатором, таким как сложный эфир фталевой кислоты, ПВХ становится податливым и используется для формирования гибких изделий, таких как плащи и занавески для душа.


ПОЛИПРОПИЛЕН

Код переработки для полипропилена

Этот полимер получают путем аддитивной полимеризации пропилена, CH2 = CHCH3 (пропен). Его молекулярная структура аналогична структуре полиэтилена, но имеет метильную группу (-CH3) на альтернативных атомах углерода цепи. Его молярная масса находится в диапазоне от 50000 до 200000 грамм. Полипропилен (ПП) немного более хрупок, чем полиэтилен, но размягчается при температуре примерно на 40 ° С выше. Полипропилен широко используется в автомобильной промышленности для внутренней отделки, такой как приборные панели, и для упаковки пищевых продуктов, таких как контейнеры для йогурта. Он сформирован из волокон с очень низкой абсорбцией и высокой устойчивостью к пятнам, используемых в одежде и мебели для дома, особенно ковровых покрытий.

ПОЛИСТИРОЛ

Код утилизации полистирола

Стирол, CH2 = CH – C6H5, легко полимеризуется с образованием полистирола (PS), твердого, высокопрозрачного полимера. Молекулярная структура аналогична структуре полипропилена, но метильные группы полипропилена заменены на фенильные группы (-C6H5). Большая часть продукции уходит в упаковку. Тонкие, жесткие, прозрачные контейнеры, в которые упакованы свежие продукты, такие как салаты, изготовлены из полистирола. Полистирол легко вспенивается или формируется в виде шариков. Эти пены и шарики являются отличными теплоизоляторами и используются для производства домашней изоляции и контейнеров для горячей пищи. Пенополистирол является торговой маркой для вспененного полистирола. Когда каучук растворяется в стироле до его полимеризации, получаемый полистирол становится гораздо более ударопрочным. Этот тип полистирола широко используется в бытовой технике, такой как внутренняя часть холодильников и корпус кондиционеров.

ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕН


Тефлон является торговой маркой политетрафторэтилена, ПТФЭ. Он образован аддитивной полимеризацией тетрафторэтилена, CF2 = CF2 (тетрафторэтен). ПТФЭ отличается полной устойчивостью к воздействию практически всех химикатов и скользкой поверхностью. Он сохраняет свои физические свойства в широком диапазоне температур от -270 ° до 385 ° C. Эти свойства делают его особенно полезным для компонентов, которые должны работать в жестких химических условиях и при экстремальных температурах. Его наиболее знакомое бытовое использование - покрытие посуды.


ПОЛИУРЕТАН


Этот важный класс полимеров образован аддитивной полимеризацией диизоцианата (молекулы которого содержат две группы -NCO) и диалкоголя (две группы -OH). Полимерная цепь связана уретановыми группами (–O – CO – NH–). Часть -NH- уретановой группы может реагировать аналогично группе -OH, образуя поперечные связи между полимерными цепями. Полиуретан прядется в эластичные волокна, называемые спандексом, и продается под торговым названием лайкра. Полиуретан также можно вспенить. Мягкие полиуретановые пены используются в обивке, а жесткие пены конструктивно используются в крыльях легких самолетов и досках парусов. Образование некоторых пенополиуретанов (и полистирола) использует экзотермический характер реакции полимеризации. Жидкость с низкой температурой кипения, называемая вспенивающим агентом, добавляют к мономерам перед началом полимеризации. По мере того как полимеризация протекает, она выделяет достаточно тепла, чтобы вскипятить жидкость. Кипящая жидкость производит пузырьки, которые создают пену. В прошлом наиболее часто используемыми низкокипящими жидкостями были хлорфторуглероды. Однако повреждающее воздействие хлорфторуглеродов на стратосферный озоновый слой исключает их использование. Другие низкокипящие жидкости имеют и другие недостатки, такие как воспламеняемость. Следовательно, большинство пенополиуретанов и полистирола получают путем нагнетания сжатого газа, такого как азот или диоксид углерода, в смесь полимеризации.


ПОЛИАМИД


Полиамиды представляют собой группу конденсационных полимеров, обычно известных как нейлон. Нейлон сделан из двух мономеров, один дихлорид и другой диамин. Один конкретный нейлон изготовлен из 1,6-диаминогексана, NH2 (CH2) 6NH2 и себацилхлорида, ClCO (CH2) 8COCl. Когда они полимеризуются, полученные молекулы содержат повторяющиеся звенья –NH (CH2) 6NH – CO (CH2) 8CO–. Молекулы HCl высвобождаются во время полимеризации. Этот конкретный полимер называется нейлоном 6-10, потому что он содержит чередующиеся цепи из 6 и 10 атомов углерода между атомами азота. Нейлон может быть легко сформирован в волокна, которые прочны и долговечны, что делает их хорошо подходящими для использования в ковровых покрытиях, обивочных тканях, кордах для шин, кистях и газоне для спортивных площадок. Нейлон также формируется в стержни, прутки и листы, которые легко формуются и обрабатываются. В этой форме нейлон используется для передач и для автомобильных топливных баков.


ПОЛИАКРИЛАМИД


Полиакриламид представляет собой конденсационный полимер с необычным и полезным свойством. Структура полиакриламида аналогична структуре полиэтилена, но с водородом на каждом другом атоме углерода заменена амидной группой -CONH2. Молекула состоит из повторяющихся -CH2-CH (CONH2) - единиц. Амидные группы позволяют связывать полимерные нити. Группа –CONH2 из одной молекулы может вступать в реакцию с той же группой другой молекулы, образуя связь между ними со структурой –CONHCO–. Это создает сеть полимерных цепочек, как крошечная губка. Свободные несвязанные амидные группы, поскольку они содержат группы -NH2, могут образовывать водородные связи с водой. Это дает крошечные сшитые губки большое сродство к воде. Полиакриламид может многократно впитывать свою массу в воде. Это свойство полезно во множестве применений, таких как подгузники и в горшечной почве. Полиакриламид высвобождает абсорбированную воду, если добавляется вещество, препятствующее образованию водородных связей. Ионные вещества, такие как соль, заставляют полиакриламид высвобождать поглощенную воду.