Исследовательский проект "Мир синтетических полимеров"

МБОУ Староюрьевская средняя общеобразовательная школа

Староюрьевского района Тамбовской области

Синтетические полимеры-

чудо химии

                                               АвторПолютина Ирина Александровна  

                                                обучающаяся  9 класса

                                             Руководитель Копылова Наталия Михайловна  

                                              учитель химии и биологии

                                              Староюрьево 2016

Содержание

 Введение………………………………………………3-5

                      Основная часть……………………………………..6-15

                Глава 1. Теоретическая часть……………………6-8

                            1.1Обзор литературы……………………………6-7

                            1.2Классификация полимеров................7-8

                             1.4Способы получения полимеров

                              1.5 Применение полимеров

                               1.6. Плюсы и минусы синтетических полимеров

                               1.8.Утилизация и переработка твердых отходов

                           Глава 2. Экспериментальная часть………………9-15

                            2.1. 1Исследование  синтетических материалов

                       Заключение………………………………………….16-19

                      Источники информации……………………………20

Введение

Проблема, которую  я хочу осветить в своей работе, это проблема синтетических материалов, которые прочно вошли в нашу жизнь и окутали всю планету отходами. В своей исследовательской работе при помощи опытов и наблюдений – узнать о характерных особенностях синтетических полимеров, особенности влияния их на живые организмы и выявление  пользы и вреда полимеров  Как правильно подойти к данной проблеме и не навредить человеку и окружающей среде. ? Найти средства утилизации и переработки отходов, дать им вторую жизнь, чтобы не страдала при этом планета Земля.

Актуальность темы

          Широкое внедрение полимерных материалов в различные области человеческой деятельности породило ряд новых важных проблем, с которыми человек сталкивается почти ежедневно. В частности, это проблема окружающей среды, знание особенностей, свойств и областей практического применения полимеров, возможности вторичного использования полимеров.. Синтетические полимерные материалы существенно превосходят по многим параметрам цветные и черные металлы, стекло, древесину и др. Это достигается за счет меньших затрат на производство, монтаж и дальнейшую эксплуатацию.Однако неоднозначен вопрос быть или не быть синтетическим материалам а жизни человека. В своей работе я хочу ответить на не столько простой вопрос.

Актуальность такой информации будет возрастать со временем, так как синтетические полимеры приносят организму человека не только пользу и помощь, но и вред. Таким образом,  исследование полимеров в жизни человека является актуальным.

Научная новизна исследования:  полимерам принадлежит будущее.

 Цель исследования: исследовать роль полимеров в жизни человека и природы.

Задачи исследования:

1. Выяснить историю полимеров

2. Изучить химический состав полимеров и влияние на окружающую среду

3. Найти полезное применение полимерам

Объект исследования:  полимеры в жизни человека

Предмет исследования: использование полимеров в жизни человека

Гипотеза:  Быть или не быть синтетическим полимерам

Практическая значимость: результаты  работы могут быть использованы обучающимися и их родителями в своей повседневной жизни. Работа имеет практическую значимость и актуальность. Проведенное исследование содействует  пропаганде здорового образа жизни.

Ожидаемый результат:

Выясним историю изготовления синтетических полимеров;

выясним, пользу или вред полимеров;

исследуем «вторую жизнь» полимеров;

обратим внимание жителей нашего посела  на проблему загрязнения окружающей среды.

 Оборудование: спиртовая горелка, медная проволока, предметное стекло, щипцы, изделия из синтетических материалов.

Методы исследования:

1. Изучение научной литературы. 2 Наблюдение. 3. Сравнение. 4.Эксперимент.

5. Опрос.

Сроки проведения: март-сентябрь 2016г

Основная часть

Глава 1. Теоретическая часть

1.1Обзор литературы

Что же представляет собой этот чудодейственный материал? Что такое полимеры Полимер – это макромолекулярное вещество, состоящее из периодически повторяющихся цепных структур (мономеров). Термин «полимеры»  введен    Й. Я. Берцелиусом в 1833.

. Синтетические полимеры, широко применяемые во многих производственных отраслях, получили огромное распространение. Например, в легкой промышленности создаются ткани и трикотаж из таких синтетических волокон, как лавсан, нейлон, полипропилен, нитрон. Они очень прочные и практически нестираемые. Благодаря многим ценным свойствам, синтетические полимеры нашли себе применение не только в текстильной промышленности, но и в медицине, косметической и парфюмерной промышленности, сельском хозяйстве, автомобилестроении, строительстве, в быту и в других областях. http://fb.ru/article/43719/sinteticheskie-polimeryi

Полимеры бывают органического либо неорганического происхождения. В органических молекулярных соединениях обязательно присутствие углерода, что не является основополагающим для неорганических или синтетических структур. Органические полимерные соединения бывают элементоорганическими, карбоцепными и гетероцепными. Кроме этого, полимеры подразделяются еще на природные, искусственные и синтетические. Причем из органических  моноцепей  с помощью определенных химических реакций получают также искусственные макромолекулярные соединения. Например, шерсть либо хлопок в результате химического процесса превращается в искусственные полимерные волокна. А в чем отличительные признаки искусственных полимеров от синтетических? Современные технологические процессы дают возможность искусственного создания или синтезирования полимеров без использования органики, то есть образования из искусственных материалов. Синтетические полимеры получают путем синтеза простых низкомолекулярных субстанций либо из других синтетических полимерных веществ.

http://fb.ru/article/43719/sinteticheskie-polimeryi

Синтетические полимеры, представляющие основной состав волокон данных тканей, получают поликонденсацией определенных химических кислот с такими субстанциями, как этиленгликоль, гексаметилендиамин, полиолефин либо полиакрилонитрил. Поэтому основные качества полимеров-«прародителей» передаются и совершенно новым полисоединениям. В итоге мы получаем очень легкие и эластичные материалы с низкой теплопроводностью, стойкие к химическим, физическим и атмосферным воздействиям

http://fb.ru/article/43719/sinteticheskie-polimeryi

1.2Классификация полимеров

Полимеры классифицируются в соответствии со своим происхождением.

Различают природные или биополимеры, представителями которых являются нуклеиновые кислоты, природные смолы и белки, а также синтетические полимеры, такие, как полиэтилен, полипропилен и смолы фенолоформальдегидной группы.   Наиболее активно используется полиэтилен. Он относится к синтетическим термопластичным неполярным полимерам класса полиолефинов. Его получают полимеризацией этилена. Еще один термопластичный неполярный, получивший обширное применение полимер –полипропилен. Это синтетическое вещество класса  полиолефинов, получаемое в результате полимеризации пропилена. Как и полиэтилен, полипропилен – белое твердое вещество. Путем поликонденсации терефталевой кислоты и  моноэтиленгликоля  получают синтетический термопластичный линейный полимер класса полиэфиров – .полиэтилентерефталат. Широкое применение получил и полистирол. Он представляет из себя жесткий синтетический термопластичный аморфный полимер и является продуктом полимеризации стирола. Еще один линейный термопластичный полимер, незаменимый в быту и промышленности – поливинилхлорид. Пенопласт – вспененная или ячеистая пластмасса. Этот полимер наполнен газом и  представляет  из себя композиционные материалы с матрицей из полимерных пленок. Широкое применение получили полиамиды и поликарбонаты.

http://fb.ru/article/43719/sinteticheskie-polimery

1.4Способы получения полимеров

         Способы получения полимеров разнообразны.  Биополимеры  являются продуктом жизнедеятельности животных и растений. Из древесины путем экстракции фракционного осаждения или другими методами кожи и шерсти животных получают протеин, целлюлозу, крахмалы, шеллак, лигнин и латекс. Как правило, процессы очистки, модификации биополимеров не влияют на структуру их основных цепей. Способы получения полимеров разнообразны.  Биополимеры являются продуктом жизнедеятельности животных и растений. Из древесины путем экстракции фракционного осаждения или другими методами кожи и шерсти животных получают протеин, целлюлозу, крахмалы, шеллак, лигнин и латекс. Как правило, процессы очистки, модификации биополимеров не влияют на структуру их основных цепей. В результате процесса переработки биополимеров получают искусственные полимеры. К ним относятся латекс, который получают из природного каучука, также целлулоид, получаемый из нитроцеллюлозы, пластифицированный камфарой с целью повышения эластичных свойств. Синтетические полимеры получают из низкомолекулярных веществ путем синтеза. Они не имеют аналогов в природе. Благодаря синтетическим полимерам произошел резкий толчок в росте производства и использования материалов органического происхождения. Полимерам   свойственны высокая   механическая   прочность, эластичность, электроизоляционные свойства и множество других ценных характеристик, что делает их незаменимыми как в быту, так и в разных отраслях промышленного производства.

1.5 Применение полимеров

       Наиболее широко применяются такие типы полимерных материалов, как пластмасса, резина, волокна, лаки и краски, клеи, а также ионообменные смолы, электроизоляционные свойства и множество других ценных характеристик, что делает их незаменимыми как в быту, так и в разных отраслях промышленного производства. Наиболее широко применяются такие типы полимерных материалов, как пластмасса, резина, волокна, лаки и краски, клеи, а также ионообменные смолы.

1.6. Плюсы и минусы синтетических полимеров

           Плюсы: в результате химического синтеза человечество получает материалы с заранее заданными параметрами прочности, теплопроводности, устойчивости к химическим воздействиям и прочими свойствами. путем синтеза получают большинство лекарственных препаратов, а также витамины и аминокислоты; производство синтетических материалов позволяет удовлетворить потребности растущего населения, что было бы невозможно при наличии одних природных ресурсов. Большинство полимеров производится путем переработки нефти и природного газа. Сами по себе процессы переработки не вызывают загрязнения природы

          Минус : синтетические волокна нередко являются аллергенами; многие материалы содержат токсические вещества (пластик, масла, красители), которые со временем начинают проникать в окружающую среду; период разложения отходов составляет от 100 лет и выше, а утилизация синтетики представляет проблему.  Выбросы  предприятий по вторичной переработке  отходов не слишком полезны. Решением этой проблемы может стать только высокая культура производства как в добывающей, так и в перерабатывающей промышленностиИсточник: http://greenologia.ru/othody/sinteticheskie

1.7.Мусорные богатства России.

        Сегодня на территории России, по данным крупнейшего участника рынка твердых бытовых отходов (ТБО) — госкорпорации «Ростехнологии», скопилось свыше 31 млрд. т. неутилизированных отходов. Ежегодно их количество увеличивается на 60 млн. т. Министерство природных ресурсов страны подсчитало, что на каждого жителя страны приходится по 400 кг отходов в год.

 А среднестатистическая российская семья из четырех человек выбрасывает около 150 кг разного рода пластмасс, порядка 100 кг макулатуры, около 1000 стеклянных бутылок.

Впрочем, корень мусорной проблемы не столько в постоянном росте объемов ТБО, который можно считать издержками цивилизации, сколько в неумении этими отходами грамотно распорядиться. По тем же данным, не менее 40% всего скопившегося в стране мусора — это ценное вторичное сырье. В переработку же поступает лишь около 7—8% отходов, а остальное вывозится на полигоны.

1.8.Утилизация и переработка твердых отходов

         В настоящee врeмя в мировой практикe рeализовано болee дeсятка тeхнологий пeрeработки твeрдых бытовых и промышлeнных отходов. Наиболee распространeнными срeди них являются тeрмичeскиe способы – сжиганиe, газификация и пиролиз (процесс термического разложения отходов без доступа кислорода). В  России переработка отходов, по разным подсчетам, может стоить от 2 млрд. до 3,5 млрд. долл. в год. В России действуют лишь 243 мусороперерабатывающих и 50 мусоросортировочных комплексов, а также 10 мусоросжигательных заводов. Этого явно недостаточно для того, чтобы справиться с грандиозным объемом ТБО.

Министерство природных ресурсов России планирует запретить сжигание несортированного и пригодного к переработке мусора. Данный запрет, несомненно, станет первым шагом к формированию цивилизованной системы обращения с ТБО.

Менталитет наших соотечественников сегодня — одно из самых непростых препятствий на пути к созданию в стране мусороперерабатывающей инфраструктуры. Все попытки внедрить систему раздельного сбора ТБО провалились: специальные контейнеры для стекла, бумаги и пищевых отходов подавляющим большинством населения попросту игнорировались. Можно, конечно, ввести новые штрафы — но выстроить процесс отслеживания нарушений не удастся. Нужно повышать экологическую культуру населения в принципе. Причем делать это комплексно, охватывая все возрастные категории, начиная от детсадовцев и заканчивая пенсионерами — людьми, выросшими в другой стране, где вопрос мусора еще не стоял так остро. В с. Староюрьево также существует острая проблема утилизации  мусор. Что же происходит в нашем селе Староюрьеве с мусорным богатством?. На сегодняшний день организовано складирование отходов на мусорном полигоне, который требует уже срочного расширения. По улицам в определенные дни ходит  транспорт   и население сдает бытовой мусор,  а на некоторых улицах стоят контейнеры для мусора. Это большой плюс для нашего села. Раньше жители   выбрасывали мусор в лесополосы, а то и прямо на дорогу. Волонтерские отряды нашей школы участвуют в очистке  от бытового мусора лесополос вдоль проезжей дороги, весной и осенью очищаем берег реки Лесной Воронеж. Радует то, что мусора становится меньше вдоль дорог и в лесополосах.(Приложение 2)

1.9.Продукция  вторичной переработки синтетических полимеров

- дешевые волоконные материалы бытового и технического назначения (фильтры, нетканые материалы, автомобильные сиденья, сумки и др.);

- строительные материалы (полимербетонов, черепицы и др.);

- пленок технического назначения, листов, бандажных лент, пластиковых бутылок;

- тары технического назначения или не предназначенной для пищевых продуктов (коробок, вешалок, подставок и др.).

Глава 2.Экспериментальная часть

2.1Исследование  синтетических материалов

. 2.1Опрос  обучающихся.   (Приложение1)    

                                                                       Таблица 1                                                                                                                                                                                                                                          

Вывод

Полимеры прочно вошли в нашу жизнь и потому необходимо правильно с ними обращаться и правильно выбирать. На основании данных анкетирования провели исследование изделий из синтетических материалов. С помощью пробы  Бейльштейна  решили определить  степень опасности использования изделий из   синтетических полимеров.    Проба Бейльштейна — качественный метод определения галогенов (кроме фтора) в образце. Основан  на образовании летучих галогенидов меди, окрашивающих пламя в зелёный цвет.

Изучен теоретический материал. 2. Собраны образцы отделочных материалов. 3. Проведены химические опыты с целью распознавания синтетических полимеров. 4. Оформлена коллекция образцов отделочных материалов. 5. Углублены химические знания. 6. Сформированы навыки работы в Power Point

.

2.2     Обнаружение наличие хлора в некоторых бытовых предметах с помощью  методики Бейльштейна и  признаков горения предметов

                                                                                                                            Таблица2

        Выводы.

На основании поведённых химических опытов с выбранными образцами я получила результаты исследования и сделала следующие выводы:

Окрашивание пламени в зеленый цвет при «Пробе Бейльштейна» свидетельствует об использовании хлора при производстве изделий. Ионы хлора, попадая в организм в малых количествах, включаются в солевой обмен, не нарушая его. Однако, при сжигании таких упаковок, хлор образует диоксины, которые с парами воды в атмосфере образуют хлорсодержащие кислоты и выпадают в виде кислотных дождей.

 При горении одноразовой посуды было выделение копоти, что свидетельствует о наличии полимеров с высоким содержанием углерода. Такие углеводороды являются инертными (малоактивными) веществами, и, следовательно, не оказывают отрицательного влияния на организм. Но при переработке путем сжигания загрязняют окружающую среду выделяющейся сажей.

Образование нитей при горении пластиковой бутылки, одноразовой посуды говорит о том, что этот материал можно использовать вторично, так как это термопластичный полимер. Можно предположить, что предмет является продуктом вторичной переработки термопластичных полимеров. Нити не образуются только у упаковки сметаны « Простоквашино»,обои.

 Образование капель при плавлении обнаружено  у пластиковой бутылке  и одноразовой посуде. Это свидетельствует о том, что они изготовлены из материала полистирол. Полистирол является термопластичным полимером, но является канцерогенном. Он должен подвергаться вторичной переработке.

На упаковках различных изделий мы не нашли знак, который бы показывал из чего изготовлены те ил иные изделия.

Заключение.

        В своей работе я познакомилась с видами и особенностями  синтетических полимеров  и изделий из них изготовленных.  Определила опытным путём качественный состав некоторых предметов,  которые использует человек. Рассмотрела последствия использования  полимеров  в жизни человека. Изучив вопросы данной работы, я сделала следующие выводы:  предметы из синтетических материалов является неотъемлемой частью жизни человека, которую невозможно исключить из обихода. Проблема охраны окружающей среды от использованных пластмасс может быть решена двумя путями – уничтожением (захоронение )   и утилизацией.  Последняя   предполагает трансформацию в полезный продукт. Использование биополимеров приводит к значительному сокращению сроков разложения материалов упаковки, что даёт возможность разлагать материал в природных условиях. Синтетические полимеры прочно вошли в нашу жизнь.   Надо использовать полимеры строго в пределах их безопасности, не нарушая инструкций, тогда они безопасны для человека, иначе не были бы так широко представлены в нашей жизни. Посуда из полимерных материалов безвредна, если использовать ее по назначению. Обязательно следует обращать внимание на маркировку и рекомендующие надписи типа; “Для пищи”, “Не для пищевых продуктов”, “Для холодной пищи”. Использование посуды не по назначению может вызвать не только изменения вкуса, но даже переход в пищу веществ, опасных для организма. Тарелки, кружки и другая пластмассовая посуда предназначена в основном для кратковременного контакта с пищей, а не для хранения ее, при котором из полимерных материалов могут выделяться нежелательные продукты. Не рекомендуется хранить, например, в полиэтиленовой таре жиры, варенье, вино, квас.. Своими исследованиями  я доказала, что синтетическим полимерам быть.

Гипотеза доказана. Задачи реализованы.

Разработаны рекомендации для учащихся и аграриев.

Рекомендации

Покупая что-нибудь из ПВХ, помните:

Практически все исследуемые изделия изготовлены из поливинилхлорида.

Производители ПВХ твердят, что без этого пластика обойтись невозможно, однако совершенно очевидно, что в большинстве отраслей промышленности ПВХ может быть заменен деревом, металлом, стеклом, «бесхлорной» пластмассой.

1.Заменить линолеум из ПВХ на резину.

2.Полы покрыть старым добрым деревянным паркетом.

. 3.Оконные рамы из ПВХ легко заменить на цельнодеревянные или алюминиевые.

3.Игрушкам из ПВХ также есть намного более безопасные альтернативы: в первую очередь, игрушки из пропилена и полиэтилена, а также ткани, дерева и пр.

4.Пластиковые пакеты можно заменить многоразовой упаковкой, изготовленной из экологически безвредных материалов: бумаги, стекла, ткани. 5.Вместо виниловых обоев лучше покупать бумажные.

6. Для ванной и кухни выбрать кафель (или водостойкую водоэмульсионную краску - этот вид краски достаточно экологичен).

Литература

1.Амблер Т., «Практический маркетинг», Санкт-Петербург, «Питер», 1999 г.

2.Буряк В.П. «Биополимеры – настоящее и будущее»//Полимерные материалы. 2005, №11.С.5-10

3.Кожанова Е.А., «Дизайн упаковки как часть стратегического брендинга» // Наука о рекламе, № 2, 2007.С.52.

4.Легонькова О.А., Сухарева Л.А.. «Тысяча и один полимер от биостойких до разлагаемых». – М,: Радиософт,2004С.9.

5.Суворова А.И., Тюрикова И.С., Труфанова Е.И. «Биоразлагаемые полимерные материалы на основе крахмала»// Успехи химии 2000 № 5

Интернет – ресурсы:

1. http://www.poz-pak.ru/recycle_problems.php

2. http://www.revda-novosti.ru/news/zhkh/116.ht

3.www.upakovano.ru

4.http://nsportal.ru/ap/library/nauchno-tekhnicheskoe-tvorchestvo/2012/11/01/obnaruzhenie-khlora-v-izdeliyakh-iz-pvkh-proboy

5.http://fb.ru/article/43719/sinteticheskie-polimeryi

6.http://fb.ru/article/43719/sinteticheskie-polimeryi

7. http://fb.ru/article/43719/sinteticheskie-polimeryi

Приложение 1

Фото 1

Для проведения анкетирования предложила провести экскурсию по квартире, дому, по приусадебному участку и найти  предметы,  сделанные из синтетических материалов.