Микропластик и наноматериалы в Тихом океане

МИНИСТЕРСТВО  НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное  учереждение высшего профессионального образование

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Профессиональный  коледж 
 

Ревуцкий  Артур Александрович 

МИКРОПЛАСТИК  И НАНОМАТЕРИАЛЫ  В ТИХОМ ОКЕАНЕ 
 
 

Научно- исследовательский проект

Научный руководитель (Проверил):

Цыганков В.Ю., преподаватель кафедры

Профессиональных  и 

Общеобразовательных дисциплин 
 
 
 
 
 
 
 
 

Владивосток 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

 Ведение……………………………………………………1

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. История пластмассы………………………………………………1
2. Свойства…………………………………………………………...2
3. Соединения………………………………………………………..3
4. Получение ………………………………………………………...9
5. Механическая обработка…………………………………………9
6. Применение пластмасс………………………………………….10
7. Заключение………………………………………………………12

ГЛАВА 2. НАНОМАТЕРИАЛЫ………………………………………….12

      2.1 Общие свойства………………………………………………….12

      2.2 Нанокластеры……………………………………………………16

ГЛАВА 3. Микропластик и наноматериалы в тихом океане…...17

      3.1 Великое тихоокеанское мусорное пятно………………………17

      3.2 Величайшая свалка планеты……………………………………20

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………….25

 

2.1 Введение

Пластма́ссы — органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров.

Название «пластмассы» означает, что эти материалы под  действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять  после охлаждения или отвердения заданную форму. Процесс формования сопровождается переходом пластически 

деформируемого (вязкотекучего) состояния в стеклообразное состояние.

Пластмассы представляют собой материалы на основе природных  или синтетических полимеров, способные  приобретать заданную форму при  нагревании и под давлением и  устойчиво сохранять ее после  охлаждения.

Органические  искусственные вещества – полимеры – построены, как известно, из макромолекул многочисленных малых основных молекул (мономеров). Процесс их образования  зависит от разных факторов – отсюда  широкие возможности варьирования и комбинирования, а следовательно и неисчерпаемые возможности получения продуктов с самыми разнообразными свойствами. Основные процессы образования макромолекул – это полимеризация, ступенчатая

Структурные формулы  некоторых распространенных полимеров. 

2.2 История

Первая пластмасса была получена английским металлургом  и изобретателем Александром  Парксом в 1855 году. Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение  другое название — целлулоид). Паркезин был впервые представлен на Большой  Международной выставке в Лондоне  в 1862 году.

1

Развитие пластмасс  началось с использования природных  пластических материалов (например, жевательной  резинки, шеллака), затем продолжилось с использованием химически модифицированных природных материалов (таких, как  резина, нитроцеллюлоза, коллаген, галалит) и, наконец, пришло к полностью синтетическим  молекулам (бакелит, эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен и другие).

      Паркезин являлся торговой маркой  первого искусственного пластика  и был сделан из целлюлозы,  обработанной азотной кислотой  и растворителем. Паркезин часто  называли искусственной слоновой  костью. В 1866 году Паркс создал  фирму Parkesine Company для массового производства материала. Однако, в 1868 году компания разорилась из-за плохого качества продукции, так как Паркс пытался сократить расходы на производство. Преемником паркезина стал ксилолит (другое название того же материала), производимый компанией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Парка, и целлулоид, производимый Джоном Весле Хайтом. 

2.3 Свойства

Основные механические характеристики пластмасс те же, что  и для металлов.

Пластмассы характеризуются  малой плотностью (0,85—1,8 г/см³), чрезвычайно  низкими электрической и тепловой проводимостями, не очень большой  механической прочностью. При нагревании (часто с предварительным размягчением) они разлагаются. Не чувствительны к влажности, устойчивы к действию сильных кислот и оснований, отношение к органическим растворителям различное (в зависимости от химической природы полимера). Физиологически почти безвредны. Свойства пластмасс можно модифицировать методами сополимеризации или стереоспецифической полимеризации, путём сочетания различных

2

пластмасс друг с другом или с другими материалами, такими как стеклянное волокно, текстильная  ткань, введением наполнителей и  красителей, пластификаторов, тепло- и светостабилизаторов, облучения и др., а также варьированием сырья, например использование соответствующих полиолов и диизоцианатов при получении полиуретанов.

Твёрдость пластмасс  определяется по Бринеллю при нагрузках 50—250 кгс на шарик диаметром 5 мм.

Теплостойкость  по Мартенсу — температура, при которой  пластмассовый брусок с размерами 120 × 15 × 10 мм, изгибаемый при постоянном моменте, создающем наибольшее напряжение изгиба на гранях 120 × 15 мм, равное 50 кгс/см², разрушится или изогнётся так, что  укреплённый на конце образца  рычаг длиной 210 мм переместится на 6 мм.

Теплостойкость  по Вика — температура, при которой цилиндрический стержень диаметром 1,13 мм под действием груза массой 5 кг (для мягких пластмасс 1 кг) углубится в пластмассу на 1 мм.

Температура хрупкости (морозостойкость) — температура, при  которой пластичный или эластичный материал при ударе может разрушиться  хрупко.

Для придания особых свойств пластмассе в нее добавляют пластификаторы (силикон, дибутилфталат, ПЭГ и т. п.), антипирены (дифенилбутансульфокислота), антиоксиданты (трифенилфосфит, непредельные углеводороды) 

  2.4 соединения:

В зависимости  от числа атомов и их взаимного  расположения изменяются и свойства вещества. Например, чем больше атомов входит в соединение, тем менее  оно летучее.

3

Свойства соединений углерода в большой степени зависят  от характера связей между его  отдельными атомами. Способность атомов углерода образовывать цепочки, кольца или сложные решетки, в которые  вклинены другие элементы, обуславливает  существование свыше трех миллионов  известных в настоящее время  соединений углерода.

Благодаря изменению  структур молекул и их разнообразным  комбинациям ассортимент пластмасс  значительно расширяется за счет создания пластмасс с желаемыми  свойствами. Хорошим примером реализации таких возможностей являются АБС-полимеры. Их название образовано от начальных  групп трех основных мономеров: акрилонитрил

(CH₂=CH–CN) (А)

 вносит свою  долю в химическую устойчивость  продукта, бутадиен (Б) сообщает ему  сопротивление ударам, стирол (С)  делает материал твердым и  легко поддающимся термопластической  обработке. Получают АБС-полимеры  исключительно путем привитой  полимеризации. Привитая полимеризация  – процесс образования высокомолекулярных  соединений, в ходе которого на  основную цепь полимера прививаются  дополнительные боковые цепь  другого химического характера.  Варьируя доли отдельных мономеров  и условия полимеризации можно  изготовить продукты с различными  свойствами. Основное назначение  АБС-полимеров – замещать металлы  в конструкциях и аппаратах.

Помимо полимера в состав пластмасс часто входят различные добавки: наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители и другие компоненты.

Наполнители –  это вещества, служащие для придания пластмассе необходимых эксплуатационных свойств (например, высокой прочности, термостойкости и др.), облегчения переработки, снижения стоимости. В качестве наполнителей применяют опилки, сажу, графит,

4

стеклянные, асбестовые, химические волокна. В слоистых пластиках (пластмассы, упрочненные параллельно  расположенными слоями наполнителя) роль наполнителя выполняют бумага, ткани; в пенопластах газы, например азот. Применение наполнителей снижает стоимость  пластмассы. Ведь, как правило, наполнители  – это отходы различных производств, они значительно дешевле самого полимера.

Пластификаторы  вводят в состав пластмассы с целью  повышения пластичности или эластичности полимера и готовой пластмассы. В  качестве пластификаторов используют, главным образом, нелетучие, химически  инертные вещества, например дибутилфталат 

(C6H4(COOC4H9)₂),

 нефтяные  масла. Молекулы пластификатора, например глицерина ослабляют связи между макромолекулами полимера. Это облегчает процесс формования пластмассы, позволяет проводить его при меньшей температуре.

Стабилизаторы – вещества, тормозящие старение пластмассы, происходящее, как правило, в результате деструкции. Деструкция полимеров –  процесс разрушения их молекул под  действием тепла, кислорода, света  и др. В результате деструкции изменяются многие свойства полимеров и часто  они становятся непригодными для  использования. Стабилизаторы защищают полимеры от окисления (ароматические амины, фенолы), действия атмосферы, озона (воски), предохраняют полимеры от воздействия света (сажа) и ультрафиолетового света, защищают от разрушения под действием ионизирующих излучений (ароматические углеводороды, амины).

Нередко одно и  то же вещество в пластмассе может  выполнять одновременно несколько  функций. Так фосфаты удается использовать и как антипирены (вещества понижающие горючесть материалов

5

органического происхождения), и как пластификаторы. Наполнитель может «работать» и  как антиокислитель, и как пигмент, а также способствовать непроницаемости  материала.

Пластмассы различаются  по своим эксплуатационным свойствам (например, пластмассы с высоким  электрическим сопротивлением, атмосферо–, термо–, или огнестойкие), по природе наполнителя (например, стеклопластики, графитопласты, газонаполненные пластмассы), по способу расположения наполнителя в материале (слоистые пластики, волокниты – пластмассы, состоящие из рубленого волокна, пропитанного термореактивной синтетической смолой), а также по типу полимера (например, аминопласты, белковые пластики).

В зависимости  от характера превращений, происходящих с полимером при формовании, пластмассы подразделяются на реактопласты и термопласты. Реактопласты или термореактивные  пластмассы, подобно обожженной глине, не способны вернуть вновь пластичное состояние. Это связано с тем, что их переработка в изделие  сопровождается химическим взаимодействием  между макромолекулами и образованием пространственной структуры полимера. После такой переработки реактопласты утрачивают пластичность, становясь  неплавкими и нерастворимыми. Повторно переработать такой материал в новое  изделие уже невозможно. Обычно реактопласты – это фенольные, карбамидные  и полиэфирные смолы. Чаще всего  в исходном состоянии они представляют жидкости, которые при добавлении катализатора или нагревании необратимо затвердевают вследствие образования  сшитых молекул.

Термопласты при  нагревании вновь приобретают пластичность, их можно формовать многократно. Их легче превращать в готовые  изделия, можно рационально обрабатывать и перерабатывать методами литья  под давлением, вакуумной формовки или простой формовки.