Пластмассы стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Эти синтетические материалы используются в самых различных областях – от упаковки и бытовых предметов до автомобилей и медицины. Открытие пластмасс стало важным этапом в развитии науки и промышленности, который оказал огромное влияние на общество и экономику. В этой статье мы рассмотрим историю открытия пластмасс, их виды, применение и влияние на окружающую среду.
История открытия пластмасс
История пластмасс начинается с открытия природных полимеров, таких как целлюлоза и каучук, которые использовались людьми на протяжении веков. Однако настоящий прорыв в производстве синтетических пластмасс произошел в конце XIX и начале XX века.
Паркезин: первый синтетический пластик
Первым синтетическим пластиком, получившим широкое признание, стал паркезин. Он был изобретен британским химиком Александром Парксом в 1862 году. Паркезин изготавливался из нитрата целлюлозы, смешанного с камфорой, и был продемонстрирован на Международной выставке в Лондоне. Этот материал можно было формовать при нагревании, что делало его идеальным для производства различных изделий, таких как гребни, ручки и декоративные элементы. Паркезин стал прообразом целлулоида, который стал популярным в конце XIX века.
Бакелит: начало эры термореактивных пластмасс
В 1907 году бельгийско-американский химик Лео Бакеланд изобрел бакелит – первую термореактивную пластмассу. Бакелит был получен путем поликонденсации фенола и формальдегида. Этот материал обладал уникальными свойствами: он был прочным, устойчивым к высоким температурам и химическим воздействиям, а также электрически непроводящим. Благодаря этим качествам бакелит нашел широкое применение в электротехнике, автомобилестроении и производстве бытовых товаров.
Полимеры XX века: нейлон, полиэтилен и ПВХ
В 1930-х годах были изобретены новые виды пластмасс, которые стали основой для развития современной промышленности. В 1935 году американский химик Уоллес Карозерс из компании DuPont разработал нейлон – первый синтетический полимер, который использовался для изготовления тканей, ниток и различных изделий. Нейлон быстро завоевал популярность благодаря своей прочности и эластичности.
В 1933 году в Великобритании был случайно открыт полиэтилен – один из самых распространенных видов пластмасс. Этот материал был разработан химиками Эриком Фосеттом и Реджинальдом Гибсоном из компании ICI. Полиэтилен нашел широкое применение в производстве упаковочных материалов, труб и различных изделий.
В 1930-х годах также был изобретен поливинилхлорид (ПВХ), который стал основным материалом для изготовления труб, оконных рам и напольных покрытий. ПВХ обладает высокой прочностью и устойчивостью к химическим воздействиям, что делает его идеальным для использования в строительстве и промышленности.
Виды пластмасс
Современные пластмассы можно разделить на два основных типа: термопласты и термореактивные пластмассы. Эти материалы имеют разные свойства и области применения.
Термопласты
Термопласты – это пластмассы, которые размягчаются при нагревании и затвердевают при охлаждении. Эти материалы можно многократно плавить и формовать, что делает их идеальными для переработки и производства различных изделий. К термопластам относятся:
- Полиэтилен (PE): используется для изготовления упаковочных материалов, труб, контейнеров и игрушек.
- Полипропилен (PP): применяется в производстве автомобильных деталей, текстиля, упаковки и медицинских изделий.
- Полистирол (PS): используется для изготовления одноразовой посуды, упаковки и изоляционных материалов.
- Полиэтилентерефталат (PET): широко применяется в производстве пластиковых бутылок и упаковки для пищевых продуктов.
Термореактивные пластмассы
Термореактивные пластмассы – это материалы, которые затвердевают при нагревании и не могут быть повторно расплавлены. Эти пластмассы обладают высокой прочностью и устойчивостью к химическим воздействиям. К термореактивным пластмассам относятся:
- Бакелит: используется в электротехнике, автомобилестроении и производстве бытовых товаров.
- Эпоксидные смолы: применяются в строительстве, авиастроении и производстве композитных материалов.
- Полиуретан: используется для изготовления изоляционных материалов, клеев, покрытий и мебельных пен.
Применение пластмасс
Пластмассы нашли широкое применение в самых различных областях благодаря своим уникальным свойствам. Они легкие, прочные, устойчивые к химическим воздействиям и могут быть формованы в различные формы. Вот некоторые из основных областей применения пластмасс:
Упаковка
Пластмассы широко используются для упаковки продуктов, напитков, косметики и медицинских товаров. Пластиковые бутылки, контейнеры, пакеты и пленки помогают сохранять продукты свежими и защищают их от повреждений.
Строительство
В строительстве пластмассы применяются для изготовления труб, оконных рам, напольных покрытий, изоляционных материалов и кровельных покрытий. Эти материалы обеспечивают долговечность, легкость установки и устойчивость к внешним воздействиям.
Автомобилестроение
Пластмассы играют важную роль в производстве автомобилей, где они используются для изготовления деталей кузова, интерьера, электропроводки и других компонентов. Пластиковые детали помогают снизить вес автомобиля и улучшить его топливную эффективность.
Электроника и электротехника
Пластмассы используются для изготовления корпусов, изоляционных материалов и компонентов электронных устройств. Эти материалы обладают отличными изоляционными свойствами и устойчивостью к высоким температурам, что делает их идеальными для использования в электронике.
Медицина
В медицине пластмассы применяются для изготовления одноразовых шприцев, катетеров, упаковки для медицинских изделий, протезов и имплантатов. Эти материалы помогают обеспечить стерильность и безопасность медицинских процедур.
Интересный факт: пластиковые деньги
Одним из интересных применений пластмасс является использование пластиковых материалов для изготовления банкнот. В 1988 году Австралия стала первой страной, которая выпустила пластиковые банкноты из полипропилена. Эти банкноты оказались более долговечными и устойчивыми к подделке по сравнению с традиционными бумажными банкнотами. Сегодня пластиковые банкноты используются в более чем 30 странах, включая Канаду, Великобританию и Новую Зеландию.
Влияние на окружающую среду
Несмотря на многочисленные преимущества, пластмассы представляют серьезную угрозу для окружающей среды. Пластиковые отходы загрязняют почву, воды и воздух, нанося вред экосистемам и дикой природе. Одна из самых острых проблем – это пластиковое загрязнение океанов, где пластиковые отходы образуют гигантские мусорные пятна, такие как Тихоокеанское мусорное пятно.
Пластик разлагается очень медленно, и его микрочастицы могут накапливаться в пищевых цепочках, оказывая негативное воздействие на здоровье животных и человека. Поэтому важно развивать методы переработки пластмасс и сокращать использование одноразовых пластиковых изделий.