Влияние полимеров на окружающую среду (на примере поливинилхлорида и полиэтилена)
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
алы подвергаются захоронению в почве, а вредные вещества, высвобождающиеся при разложении полимерного материала, загрязняют почву, сточные воды, ухудшая тем самым состояние окружающей среды. В этой связи необходимо обеспечить контроль экологической безопасности процесса создания полимеров и полимерных материалов, их эксплуатации и уничтожения отходов ПМ после их использования человеком.
Рассмотрим подробнее производство и применение наиболее проблемных полимеров на примере поливинилхлорида и полиэтилена. [2]
2. Поливинилхлорид
.1 Применение
полимер поливинилхлорид полиэтилен экологичность утилизация
Существую четыре международных марки поливинилхлорида: С-7059 М (РVC-S-7059М), С-6358 М (РVC-S-6358М), С-6768 М (РVC-S-6768М), С-5868 ПЖ (РVC-S-5868PG) и каждая марка применяется для изготовления определенных изделий:
С-7059 М - Ответственные пластифицированные изделия (светотермостойкий кабельный пластик, высокопрочные трубы, спецлинолеум, пластифицированные пленки, искусственная кожа).
С-6358 М - Пластифицированные и полужесткие изделия общего назначения (линолеум, искусственная кожа, пластифицированные пленки) и листы специального назначения.
С-6768 М - Трубы, профильно-погонажные изделия и прочие пластифицированные материалы (основной ПВХ для производства оконных конструкций).
С-5868 ПЖ - Пленки и объемная полимерная тара для упаковки пищевых продуктов и товаров народного потребления. [2]
.2 Химизм
Смола поливинилхлоридная (ПВХ) - универсальный термопластичный полимер, получаемый из продукта нефтехимии (этилена) и хлорида натрия (поваренной соли) путем полимеризации винилхлорида. Производство поливинилхлорида самое сложное и наукоемкое, требующее новейших технологии и качественного оборудования.
Как было сказано, поливинилхлоридная смола получается в результате полимеризации - процесса, при котором молекулы мономера (низкомолекулярного соединения - хлористого винила или винилхлорида) объединяются, образуя, таким образом, высокомолекулярное соединение - полимер. [4]
Химическая формула поливинилхлорида: [-CH2-CHCl-]n. Международное обозначение - PVC. Структурная формула представлена на рис.1.
H H
C C
H Cln
Рис.1 - структурная формула ПВХ
.3 Технология производства ПВХ суспензионным методом
Существует 3 промышленных способа производства поливинилхлорида (ПВХ):
Полимеризация в массе - блочный метод;
Эмульсионная полимеризация;
Суспензионная полимеризация.
Полимеризация в массе - способ, происходящий по периодической схеме в 2 ступени.
Данная технология развивается единственной фирмой Peshine Sant Gobain (Франция). В последнее время интерес к этому способу упал, так как полученная таким образом смола поливинилхлоридная имеет достаточно узкое применение и сложно освобождается от остаточного винилхлорида.
Данный метод имеет следующие недостатки:
в процессе реакции необходимо выдерживать определенную температуру, но из-за конструктивных особенностей отвод тепла реакции, в данном случае, затруднен;
образование корки на стенках аппаратуры влияет на однородность получаемого поливинилхлорида;
получаемая смола имеет сравнительно низкие характеристики термостойкости и однородности;
Эмульсионная полимеризация - способ, происходящий по непрерывной или периодической схемам.
Непрерывная схема - самая высокопроизводительная, но получаемые частицы эмульсионной смолы имеют слишком разнородный состав, поэтому чаще используется периодическая схема. При периодической технологии ПВХ эмульсионная смола получается необходимого гранулометрического состава, что важно при ее переработке.
Производство эмульсионной смолы имеет весомый недостаток - это добавки (различные вспомогательные вещества), которые с одной стороны ускоряют и увеличивают образование ПВХ эмульсионной смолы, а с другой - ее загрязняют. Из-за этого эмульсионная смола ПВХ в конечном итоге используется только для производства пластизолей и паст.
ПВХ эмульсионная смола имеет широкое молекулярно-массовое распределение, высокое содержание примесей и относительно высокое водопоглощение, худшие диэлектрические характеристики, худшею термостойкость и светостойкость.
ПВХ эмульсионная смола перерабатывается в изделия методом экструзии, литьем под давлением, прессованием, в мягкие же изделия через пасты.
Полимеризация в суспензии - способ, происходящий по периодической схеме и являющийся самым распространенным методом производства смолы поливинилхлоридной. Данный метод объединяет те преимущества, которых лишены предыдущие два:
легкий отвод тепла от реакции
высокая производительность
относительно эмульсионного поливинилхлорида, смола ПВХ суспензионная намного чище
при переработке смола ПВХ суспензионная прекрасно совмещается с другими компонентами
смола суспензионная достаточно легко поддается модификации свойств
Смола ПВХ суспензия обладает сравнительно узким молекулярно-массовым распределением, малой степенью разветвленности, высокой степенью чистоты, низким водопоглощением, хорошими диэлектрическими свойствами, лучшей термостойкостью и светостойкостью по сравнению с эмульсионной смолой.
Смола ПВХ суспензионная перерабатывается в изделия методом эксрузии, вальцеванием, прессованием и литьем под давлением. Используется суспензионная смола для произв