"Биопластмассы и их влияние на здоровье современного потребителя"

Управление образования г.Таганрога

XXVГородские экологические чтения

Секция: экологиячеловека

Исследовательская работа

Тема: « Биопластмассы и их влияние на здоровье современного потребителя»

                          Автор работы: Шаповалова Елизавета Андреевна,

8 класс, МОБУ СОШ№29

Научный руководитель: Карначёва Елена Фёдоровна,

учитель химии и биологии,  МОБУ СОШ №29

г. Таганрог

2015 г.

Оглавление

   Введение______________________________________________________3

   1. Высокомолекулярные соединения

1.1. Пластмассы вчера, сегодня, завтра_____________________________5

1.2. Последние разработки в области биопластмасс___________________8

1.3. Влияние пластмасс на здоровье человека________________________10

   2. Объекты и методы исследования______________________________15

2.1. Определение плотности______________________________________15

 2.2. Проба на плавление_________________________________________16

 2.3. Температура размягчения___________________________________16

2.4. Химическая стойкость_______________________________________16

 2.5. Исследование разрушаемости________________________________16

3 Исследование пластмасс _______________________________________17

   Выводы____________________________________________________19

   Список используемой литературы_______________________________21

   Введение

   Химия – мощный рычаг технического прогресса, источник народного благосостояния, один из фундаментов, на котором держится человеческая цивилизация.

   Пройдут многие годы, а влияние химии – древней, но совсем не стареющей науки,  - на самые различные сферы жизни будет возрастать все больше и больше.

   Вдохновенно и образно сказал о химии Максим Горький устами одного из героев пьесы «Дети солнца»: «…Это изумительная наука, знаете!.. Ее зоркий, смелый взгляд проникает и в огненную массу солнца, и во тьму земной коры, в невидимые частицы вашего солнца, в тайны строения камня и в безмолвную жизнь дерева. Она смотрит всюду и, везде открывая гармонию, упорно ищет начало жизни.…И она найдет его, она найдет!..»

   Мы действительно живем в начале эры полимеров. Будущее их огромно.

   Проблемой XXI века является получение новых экологически чистых пластмасс. В связи с этим особый интерес представляет способность к биодеградации в естественных условиях.

   21 августе 2014 года в Москве на Крымской набережной  прошла фотовыставка "BonAqua: Взгляд в чистое завтра". Основная идея выставки, конечно же, использование при изготовлении бутылок растительного сырья вместо невозобновляемого сырья,  что позволяет снизить вред, наносимый окружающей среде. Путем нехитрых манипуляций сознанием аудитории с помощью телевизора у большинства людей, просмотревших рекламный ролик с участием новой биобутылки, возникает впечатление, что новые бутылки наконец–то решат проблему загрязнения лесов, морей и рек пластиком.

   Актуальность проблемы.

   В современном обществе наблюдается широкое применение пластмасс, сопровождающихся образованием в значительных количествах отходов. Эта проблема приобрела характер экологической угрозы. Следует отметить, что в развитых странах дальнего зарубежья ежегодное количество образуемых отходов составляет 10-15 т на человека, в год, а в странах с сырьевой направленностью экономики эта цифра увеличивается до 50-100 т, в Ростовской области превышает 60 т. В составе твердых бытовых отходов до 10 % по массе приходится на долю отходов пластмасс.

   Особенностью пластмасс является их способность сохранять первоначальные свойства и длительное время не разрушаться под действием окружающей среды с выделением при этом опасных для живых организмов веществ, в том числе сверхтоксичных соединений диоксинового и фуранового ряда.

   В настоящее время антропогенное воздействие отходов пластмасс в составе ТБО на экосистему изучено не в полной мере. Не исследованы физико-химические свойства пластмасс  длительного хранения и их влияние на окружающую среду. Не предложены эффективные технологии утилизации отходов пластмасс в строительные изделия.

   Отсутствуют оценка эколого-экономического ущерба от воздействия отходов пластмасс и исследования вредных воздействий их токсичных соединений на окружающую среду, а также эколого-экономическая эффективность применения отходов пластмасс в производстве строительных материалов и изделий.

   Целью данной работы было исследование разрушаемости полимеров, новых биополимеров и их влияние на здоровье человека.

   Для достижения поставленной цели нужно было решить следующие задачи:

   1. изучить различные источники о полимерах;

2. исследовать физические и химические показатели образцов пластмасс;

3 исследовать разрушаемость пластмасс и биопластмасс на модельном растворе;

   4. изучить влияние новых биополимеров на современного потребителя.

   Проблема: « Все ли полимеры способны разрушаться?»

   Гипотеза: «При наличии теоретических и практических знаний о полимерах можно выявить положительные и отрицательные стороны их практического использования человеком».  

   1. Высокомолекулярные соединения

   1.1. Пластмассы вчера, сегодня, завтра

   У металлов очень древняя история. Например, история меди насчитывает 7700 лет, а предметы из железа и стали были известны 4000 лет назад в Китае, Индии, Вавилоне и Ассирии. В отличие от металлов синтетические материалы - пластмассы, синтетические эластомеры -  каучуки и резины, химические волокна и силиконы - начали производить немногим 50 лет назад. Несмотря на это, они во многих отношениях превосходят давно известные материалы. Правда, у каждого из них, как и у природных материалов, есть свои недостатки и при выборе, разумеется, приходится их учитывать и сопоставлять с достоинствами.

   Главное преимущество пластмасс по их сравнению  с металлами заключается в том, что их свойства легче регулировать. Поэтому пластмассы быстрее и лучше можно приспособить к требованиям практики. К преимуществам пластмасс относятся также низкая плотность, отсутствие у большинства из них запаха и вкуса, высокая стойкость по отношению к атмосферной коррозии, кислотам и щелочам. Кроме того, изделиям из пластмассы легко можно придать любую форму. Наконец, большинство пластмасс превосходно поддается окрашиванию и обладает отличными электрическими  и теплоизоляционными свойствами. Зато устойчивость к высоким температурам и нередко прочность у них меньше, а тепловое расширение обычно больше, чем у металлов. Кроме того, некоторые пластмассы горючи.1

   Заменитель?

   В тяжелые времена, в годы бедствий и потрясений создавались так называемые «эрзацы"- заменители отсутствующих веществ. Например, в первую мировую войну вместо тканей из шерсти и хлопка были предложены ткани из бумаги. Во время второй мировой войны появилось такое мыло из глины, у которого не было ничего общего с обычным мылом, кроме названия и формы кусков. Разумеется, это были очень плохие заменители.

   Тогда синтетические материалы тоже должны были служить заменителями.         Из-за отсутствия выбора часто приходилось использовать такие типы пластмасс, которые для случая не подходили или не были доведены до требуемого качества и достаточно проверены. Конечно, все это повредило репутации синтетических материалов. Однако в наши дни их уже нельзя рассматривать просто как заменители.2

______________________________

1. Гроссе Э., Вайсмантель Х. Химия для любознательных. Основы химии и занимательные опыты.- М.: Химия, 1999. – 252с.

2. Духовской Е.А., Клейман А.М. .Резина в век полимеров. - М.: Знание, 1991. - 64с.

   Правда, они и теперь часто применяются вместо природных материалов, но тогда, когда существенно превосходят их. Если вначале опыт работы с синтетическими материалами бывал неудачным, то причиной чаще всего было их неправильное использование. Многие инженеры старой школы считали новые материалы неполноценными. Во всех случаях у них всегда был виноват, конечно, заменитель.

   В наши дни практика заставила многих скептиков отказаться от своих прежних взглядов. Вкладыши для подшипников с/х. машин, для гребных валов, прокатных линий и вагонов сегодня используются из фенопластов.  Они намного легче бронзовых или из сурьмянистого свинца - плотность фенопластов составляет приблизительно 1,7 г/см3, а бронзы-8 г/см3. Кроме того, они долговечнее, и смазкой для них может служить вода.

   Геометрическая форма макромолекул полимеров сказывается на их свойствах.

   Линейные (структурные звенья соединены в длинные цепи последовательно одно за другим: полиэтилен и полипропилен)и  разветвленные цепи полимеров можно превратить в пространственные (линейные молекулы соединены между собой химическими связями: вулканизированный каучук - резина)структуры с помощью света, радиации или "сшивания" под действием химических  реагентов. Вспомните вулканизацию каучуков, а также отверждение фенолформальдегидных и полиэфирных смол или образование прочных пленок и покрытий из высыхающих масел и природных смол.

   Линейные полимеры могут иметь как кристаллическую, так и амфорную структуру. Под кристалличностью полимеров понимается упорядоченное разложение макромолекул или их частей. Амфорное строение характеризуется отсутствием упорядоченности. Разветвленные и пространственные полимеры являются амфорными. Физические свойства полимеров сильно зависят от степени полимеризации. Кроме того, они зависят и от того, как соединяются друг с другом молекулы мономеров.   Образованные из них макромолекулы могут представлять собой прямые или разветвленные цепи, а также кубки или сети.

   При растяжении полимера значительная часть цепей в кубке выстраиваются параллельно друг другу. Такой сдвиг молекул в отношении одной главной оси вызывает изменение прочности - она увеличивается по направлению растяжения. При нагревании цепи молекул таких пластмасс обычно легко сдвигаются относительно друг друга. При этом пластмассы размягчаются и приобретают тягучесть. Такие пластмассы называют термопластами. Их можно рационально обрабатывать и перерабатывать методом литья под давлением вакуумной формовки, профильным прессованием. К таким пластмассам относятся полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, полиамиды.

   Если же в процессе формования изделия происходит сшивка макромолекул и полимер, твердея, приобретает сетчатое строение, то это вещество уже нельзя возвратить в вязко-тягучее состояние нагреванием или растворением. Такие пластмассы называют "реактопластами", или термически активными полимерами. К ним относятся фенолформальдегидные, карбамидные и полиэфирные смолы.

   Кроме связующего полимера в пластмассы часто вводят добавки разного назначения, наполнители, красители, вещества, повышающие механические свойства, термостойкость и устойчивость к старению.

   Наполнители в виде порошка или волокна, которые вводят в пластмассы, значительно удешевляют их. Вместе с тем они могут придать пластмассам и многие специфические свойства. Так, пластмассы с наполнителем из алмазной и карборундовой пыли - это абразивы, т. е. отличный шлифовальный материал.

   Основные потребители пластмасс - прежде всего строительная индустрия, машиностроение, электротехника, производство упаковочных материалов, товаров народного потребления.

   Широкому применению пластмасс способствует низкая стоимость, легкость переработки и свойства, которые часто не уступают свойствам металлов и сплавов и даже превосходят их. Так, изделия из пластмасс очень легкие, устойчивы к коррозии и агрессивным средам, прочны, обладают отличными оптическими и изоляционными свойствами.3

.   Великаны среди молекул

   В соответствии с государственным стандартом " пластмассами называются материалы, основной составной частью которых являются такие высокомолекулярные органические соединения, которые в результате синтеза ил же превращений природных продуктов. При  переработке в определенных условиях они, как правило, проявляют пластичность и способность к формированию или деформации".

   Молекулярная масса воды (Н2О) составляет 18 условных единиц, а виноградного сахара - 180. Хотя молекула виноградного сахара очень велика по сравнению с молекулой воды, ее еще нельзя назвать гигантской.    Гигантские молекулы - химики называют их макромолекулы (от греческого языка macros - большой) - содержат от тысячи до миллионов атомов. Их относительную молекулярную массу нельзя выразить определенным числом, мы можем указать для нее лишь пределы.

   Число молекул мономеров, которые соединяются друг с другом и образуют молекулу полимера, мы называем степенью полимеризации. Слово" полимер" образовано от греческих слов"polys"(много) и "meros.1

______________________________

1. Гроссе Э., Вайсмантель Х. Химия для любознательных. Основы химии и занимательные опыты.- М.: Химия, 1999. – 252с.

3. Конорев Б.И. . Любознательным о химии: Неорганическая химия. - М.:Химия, 2009. – 239с.

   1.2. Последние разработки в области биопластмасс

   По некоторым оценкам пик мировой добычи нефти будет достигнут за следующие несколько десятилетий. Цены на нефть достигли своего исторического максимума и зависят от различных социо-политических событий. Использование нефтяных запасов и других связанных с этим резервов для перевозок и отопления определенно вызывает серьезную обеспокоенность. Перед химической промышленностью возникнут серьезные проблемы, имеющие отношение к применению практически невозобновляемого сырья в производстве большинства ее продуктов.

   Кажется, что возникла насущная необходимость в разработке новых синтетических способов создания полимерных материалов при помощи возобновляемых источников. В настоящем обзоре особое внимание уделяется биомассе, то есть ресурсов на основе растений. Отмечают потенциальную возможность использовать в производстве пластмасс углеводные и триглицеридные ресурсы, полученные соответственно из зерна/сахарной свеклы и создающих масличные семена растений. В настоящее время существует лишь несколько коммерческих образцов пластмасс, созданных на основе растений. Главной причиной этого является их высокая цена в сравнении с нефтехимическими аналогами. Одной из будущих разработок, которая, согласно ожиданиям, может увеличить производство и сократить издержки, связанные с подобными пластмассами на основе возобновляемых источников, является биоочистка.

   Биоочистка представляет собой интегрированное технологическое оборудование, сходное с процессом нефтехимической очистки и создающее потоки топлива и химического продукта из растений. Ожидается, что она сократит издержки, позволив использовать более дешевые сырьевые потоки биомассы, например лигноцеллюлозную биомассу, а также посредством более эффективного использования всех частей растения, например создания побочной продукции в виде топлива и химикатов.

   Эти полимеры на основе возобновляемых ресурсов привлекательны с точки зрения сырья. Однако у них имеются преимущества и в области утилизации отходов. В настоящее время утилизация нефтехимических пластмасс представляет собой серьезную проблему, особенно в странах с высокой плотностью населения, например в Великобритании, так как большинство из них завершают свой путь на мусорных свалках, где они занимают много места и проникают во все уголки. Поэтому развитие законодательства и требования потребителей вынуждают вести разработку разрушающихся естественным образом и/или перерабатываемых пластмасс. На самом деле, многие продукты, которые можно получить на основе возобновляемых ресурсов, также могут приобрести свойства естественного разложения при наличии соответствующих условий.

   С этим связано разрушение подобных полимеров в биологических условиях, имеющих отношение к медико-биологической отрасли. Многие полимеры, которые можно производить в виде материалов для потребительских товаров ежедневного применения, давно известны в медико-биологическом сообществе благодаря своим характеристикам разрушения в живом организме. Таким образом, разработка полимеров на основе возобновляемых ресурсов ведется по нескольким направлениям.4

   Полилактид

   Полилактид (PLA) привлекает серьезное внимание благодаря тому, что он производится на основе полученных из растений ресурсов. Также он обладает свойствами, позволяющими использовать его в качестве замены для полиолефинов (например, при упаковке), однако он уступает метаболитам.    Недавно этот материал пережил ренессанс, когда ряд компаний начало производить его. В процессе производства PLA сырье на основе зерна или сахара обрабатывается для создания декстрозы, которая впоследствии подвергается брожению для выработки молочной кислоты. Эта кислота при помощи термических и каталитических методов преобразовывается в свой циклический димер – лактид. Если использовать подходящий реактивный катализатор, то лактид проходит полимеризацию с раскрытием цикла, благодаря которой создается PLA. Полученный в результате пластик обладает свойствами, сходными со свойствами полиолефинов и полистиролом. Его можно преобразовать в различные продукты, главным образом из области упаковок и оптоволокон. После использования полимер посредством гидролиза может разрушиться и преобразоваться в молочную кислоту, и после этого, через метаболизм, распадается науглекислый гад и воду. Этот процесс может оказаться достаточно гибким в условиях стандартного промышленного компостирования, однако следует отметить, что при более низких температурах процесс разрушения происходит очень медленно.

   PLA успешно применяется в ряде областей, которые были традиционно заняты полимерами на основе нефти. Тем не менее, использование PLA и материалов, имеющих отношение к PLA, в более значительных масштабах некоторым образом сдерживается. Два свойства, в некоторой степени ограничивающие PLA, - это сравнительно низкая температура стеклования и низкая ударная вязкость. Более того, коммерчески используемые катализаторы/инициаторы для производства PLA, пусть и полезные, используются незначительно; новые катализаторы для полимеризации лактида и других циклически сложных эфиров могут значительно увеличить степень контроля за процессом полимеризации.5

___________________________________

4. Мийченко И.П. Технология полуфабрикатов полимерных материалов.СПб.: Научные основы и технологии, 2012. – 374 с.

 5. Михайлин Ю.А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы. -

М.: Профессия, 2006. – 624 с.

   1.3. Влияние пластмасс на здоровье человека

   Проблемы никотиновой зависимости, наркомании, алкоголизма,

распространения ВИЧ инфекции и резкого увеличения смертности от сердечно-сосудистых заболеваний действительно существуют, о них много

говорят и пишут. Вместе с этим, почти незамеченными остаются две другие важнейшие проблемы: отравление человечество пластмассами и лекарственными препаратами.

   Одноразовая посуда, пластиковые контейнеры для продуктов, бутылочки, игрушки, пластиковый чайник, пластиковые пакеты – со всеми этими и многими другими изделиями из пластика регулярно контактирует человек. Пластик стал частью нашей жизни, и мы с каждым годом всё меньше и меньше задумываемся о его вредном воздействии на здоровье. Ну, разве что купили новый чайник, а вода из него пахнет чем-то химическим – это повод для раздумий, если не пахнет, то даже задумываться ни о чём не будем.

   Давно ли вы делали ремонт в квартире, хотя бы небольшой? Наверняка многие из вас радуются новеньким пластиковым окнам, новому ламинату, линолеуму,  ковролину, виниловым обоям или натяжным потолкам.

   Продавцы в продуктовых магазинах, магазинах бытовой техники или в строительных магазинах будут уверять вас в абсолютной безопасности продаваемой ими продукции. Подавляющее большинство из них даже не представляют о чём говорят, а те, кто знает, спокойно врут в глаза, понимая, что последствия их лжи проявятся через годы.

   Пластмасса – собирательный термин широкого круга синтетических или полусинтетических материалов использующихся в изготовлении продуктов промышленного производства. Производство изделий из пластмассы отличается простотой и низкой себестоимостью, при этом свойства этого материала позволяют находить ему обширное применение.

   На каждом изделии из пластмассы производитель обязан указать материал из которого она сделана. Подавляющее число производителей честно ставят маркировку. Если маркировки нет, то пластик однозначно опасен для здоровья. Существует 7 видов маркировок:

   Как видите, отличаются они только цифрами, каждая из которых соответствует определенному полимеру из которого этот пластик и сделан. Под этими треугольничками могут содержаться дополнительные буквенные обозначения. Некоторые производители ставят дополнительные маркировки, например, такую:

   Эта маркировка означает, что данный пластик безопасен для пищевого применения. Впрочем, он не обязателен и без него можно вполне обойтись. Важнее всего, запомнить что обозначают цифры, но сначала небольшая справка по некоторым опасным веществам:

   Фталаты – соли и эфиры фталевой (ортофталевой) кислоты. Токсичны, способны вызывать серьезные болезни нервной и сердечно-сосудистой системы. Есть основания считать, что фталаты обладают канцерогенным эффектом и могут вызывать рак. Запрещен в Европе и США для изготовления детских игрушек.

   Формальдегиды – метаналь или муравьиный альдегид. Токсичен, поражает нервную и дыхательную систему, негативно действует на половую систему и способен вызывать генетические нарушения у потомства. Канцероген.

   Стиролы – фенилэтилен, винилбензол. Слабо токсичен, поражает слизистые оболочки. Обладает канцерогенными свойствами, может выступать как химический эстроген, что отрицательно скажется на репродуктивных функциях.

   Винилхлорид – органическое вещество, являющееся простейшей хлорпроизводной этилена. Токсичен, поражает центральную нервную систему, костную систему, мозг, сердце, печень, вызывает системные поражения соединительной ткани, уничтожает иммунную систему. Оказывает канцерогенное, мутагенное и тератогенное (вызывает пороки развития у эмбрионов) действие.

   Бисфенол А – дифинилпропан. Обладает схожестью с эстрогенами, вызывает болезни мозга, нарушает работу репродуктивной системы, вызывает онкологические заболевания, приводит к мужскому и женскому бесплодию, угнетает функции эндокринной системы, приводит к нарушению развития головного мозга у детей, развитию сердечно-сосудистых патологий.

Все эти вещества являются вспомогательными, они содержатся в том или ином типе пластмассы и благодаря им достигаются нужные потребительские свойства (эластичность, твёрдость, термостойкость и т.д.). Сама пластмасса спокойно пройдет через желудочно-кишечный тракт не причинив вреда (разве только оказав механическое воздействие), а вот вспомогательные вещества опасны. Еще нужно понимать, что конечный продукт может быть не токсичным, но на нём могут содержаться остатки токсичного сырья из которого он был изготовлен.

   Номер 1 - полиэтилентерефталат. Буквенная маркировка PETE или PET.

   Дешевый, благодаря чему встречается практически повсеместно. В нём содержатся большинство напитков, растительных масел, кетчупов, специй, косметических средств.

   Безопасность. Подходит ТОЛЬКО для однократного применения. Приповтором применении могут выделяться фталаты.

   Номер 2 – полиэтилен высокой плотности. Буквенная маркировка HDPE или PE HD.

   Дешевый, легкий, устойчивый к температурным воздействиям (диапазон от -80 до +110 градусов С). Из него изготавливается одноразовая посуда, контейнеры для пищевых продуктов, бутылки для косметических средств, фасовочные пакеты, сумки, игрушки.

   Безопасность. Считается относительно безопасным, хотя из него может выделяться формальдегид.

   Номер 3 – поливинилхлорид. Буквенная маркировка PVC или V.

   Это тот самый ПВХ из которого делают оконные профили, элементы мебели, пленки для натяжных потолков, трубы, скатерти,  занавески, напольные покрытия, тара для технических жидкостей.

   Безопасность. Запрещен для пищевого применения. В нём содержатся бисфенол А, винилхлорид, фталаты, а так же могут содержаться ртуть и/или кадмий. Нам бы хотелось сказать, что нужно покупать дорогие оконные профили, дорогие натяжные потолки , дорогой ламинат и это сделает вашу жизнь безопасной, но это будет неправдой. Высокая стоимость продукции не даёт никаких гарантий.

   Номер 4 – полиэтилен низкой плотности. Буквенная маркировка LDPE или PEBD.

   Дешевый и распространенный материал из которого изготавливают большинство пакетов, мусорных мешков, компакт-дисков, линолеумов.

   Безопасность. Относительно безопасен для пищевого применения, в редких случаях может выделять формальдегид. Полиэтиленовые пакеты не столь опасны для здоровья человека, сколь опасны для экологии планеты.

   Номер 5 – полипропилен. Буквенная маркировка PP.

   Прочный и термостойкий пластик из которого изготавливаются пищевые контейнеры, упаковки для продуктов питания, шприцы, игрушки.

   Безопасность. Довольно безопасен, но при определенных условиях может выделять формальдегид.

   Номер 6 – полистирол. Буквенная маркировка PS.

   Дешевый и простой в производстве пластик, из которого сделана почти вся одноразовая посуда, стаканчики для йогурта, лоточки под мясо, фрукты и овощи (они делаются из вспененного полисторола, т.е. пенополистерола), контейнеры для еды, игрушки, сэндвич панели, теплоизоляционные плиты.

   Безопасность. Может выделять стирол, поэтому одноразовая посуда и называется одноразовой.

   Номер 7 – поликарбонат, полиамид и другие виды пластмасс. Буквенная маркировка O или OTHER.

   В данную группу входят пластмассы не получившие отдельный номер. Из них изготавливаются бутылочки для детей,  игрушки, бутылки для воды, упаковки.

   Безопасность. Содержат Бисфенол А, точнее некоторые из них содержат, а некоторые пластмассы из этой группы, наоборот, отличаются повышенной экологической чистотой.4

____________________________________

4)Мийченко И.П. Технология полуфабрикатов полимерных материалов. СПб.: Научные основы и технологии, 2012. – 374 с.

   Внимательно относитесь к игрушкам из пластмассы, особенно для маленьких детей. Убедитесь, что продукция имеет сертификаты соответствия гигиеническим нормам.

   Если сделали ремонт с применением изделий из пластмассы, то на протяжении нескольких недель в этой квартире лучше не жить и приходить лишь затем, чтобы тщательно проветрить помещение.

   Покупая очередное изделие из пластмассы, возьмите за правило понюхать его. Это просто и займёт буквально секунду, которой будет достаточно для того, чтобы уловить неприятный запах. Его отсутствие не означает безопасность, но если он есть, то от покупки даже простой расчески для волос следует отказаться.

   Каждый может защитить своё здоровье и здоровье своих детей, в конце концов, это не так уж и сложно.

   2. Объекты и методы исследования

   Методы изучения:

   Теоретические: анализ и синтез при изучении литературы. Этот метод был использован на первом теоретическом этапе. При изучении литературы были выявлены следующие аспекты:

 - дали определение полимерам;

- изучили свойства полимеров;

- изучили сферы применения полимеров;

   Эмпирические: наблюдение, практическое исследование. На практическом этапе провели ряд опытов для изучения полимеров и биополимеров:

 1.  определение плотности;

 2.  проба на плавление;

 3. температура размягчения;

 4.  химическая стойкость;

 5.  исследование разрушаемости;

   Объект исследования – отходы пластмасс твердых бытовых отходов.

   Предметом исследования является экологическая оценка воздействия на окружающую среду и здоровье человека отходов пластмасс

   Исследуем пластмассы.

   "За свою продукцию ручаюсь головой",- эти слова сегодня часто можно услышать на предприятиях. Однако готовую продукцию высокого качества можно изготовить только из безупречных исходных материалов. Поэтому пластмассы всегда подвергают очень тщательному испытанию. Результатами этого строго экзамена интересуются обе стороны - и те, кто производят пластмассы, и те, кто занимается их переработкой. Первые всегда стремятся улучшить качество выпускаемой продукции, а вторым важно выяснить, какие материалы можно использовать для тех или иных целей.

   В число этих испытаний входят измерение прочности на растяжение, твердости, прочности на изгиб, эластичности, паро- и газопроницаемости, прочности к истиранию, плотности поглощения воды, исследование поведения при нагревании, воздействии света и в электрическом поле.   Наряду с этим важнейшую роль играет изучение стойкости пластмасс по отношению к различным химическим реактивам.

 2.1. Определение плотности

   Взвесим образец пластмассы, не содержащий пузырьков, определим его объем по вытеснению воды или путем непосредственного измерения и вычислим плотность (гр./см3), пользуясь формулой p=m/V, где m- масса образца в граммах, V- объем образца в см3.

   В случае смесей различных типов пластмасс или пластмасс с добавками - наполнителями - полученные значения колеблются в некоторых пределах.

 2.2. Проба на плавление

   Сначала выясним, плавится ли исследуемая пластмасса вообще. Для этого внесем ее в струю горячего воздуха, нагретого горелкой, или нагреем исследуемый образец на металлической или асбестовой подставке. В зависимости оттого, что будет происходить с пластмассой, мы сможем отнести ее к термическим  и реактопластам. Правда, не исключено, что наш образец не относится ни к одной из групп.

 2.3. Температура размягчения

   Вставим пробы пластмассы в железный тигель, заполненный сухим песком. Тигель постепенно нагреем маленьким пламенем горелки. В песок вставим термометр. Когда полоски пластмассы согнутся, по показаниям термометра заметим температуру размягчения.

 2.4. Химическая стойкость

   Пробы пластмасс погружают в разбавленные и концентрированные растворы кислот и щелочей – на холоде или при нагревании, обрабатывают органическими растворителями и таким образом испытывают на химическую стойкость.

 2.5. Исследование разрушаемости

   Все пробы пластмасс и биопластмасс помещали в соленую воду (27гр соленого остатка на 1 литр воды). 1

__________________________________

1. Гроссе Э., Вайсмантель Х. Химия для любознательных. Основы химии и занимательные опыты.- М.: Химия, 1999. – 252с.

   3 Исследование пластмасс

   Сколько лет человечеству, сколько лет и его борьбе с природой.    Человечество прошло в своем развитии долгий путь от неспособности противостоять силам природы до понимания взаимосвязи явлений природы и использования их в своих целях. И, прежде всего, люди научились добывать и применять различные природные материалы.

   В силу ряда случайностей свойства природных материалов непостоянны. Их можно улучшить путем воздействия на растительные и животные организмы. Но есть и другой путь – мы можем изменить сами природные материалы, подвергая физическим и химическим воздействиям и изменяя их свойства.

   В результате химического эксперимента были получены данные, которые сведены в таблице1.

                                                                                             Таблица 1.

Физические и химические покатели образцов полимеров

   Кроме того, исследовали способность пластмасс и биопластмасс разрушаться.

   Несмотря на значительную соленость воды (27 гр. соленого остатка на 1 литр воды) наблюдали эффективное разрушение образцов биополимера на 33,4% от исходной величины за 49 дней эксперимента со средней скоростью, равной 0,36 мг/сутки.

   Выводы:

1. Изучены различные источники литературы о пластмассах.

Полимеры на основе возобновляемых источников пришли надолго. Несомненно, эти материалы будут играть все более важную роль на рынке потребительских пластмасс, а также будут по-прежнему широко применяться в нишевых медицинских областях. Возможно, причиной этого станут не только экономические и экологические выгоды, но также и новые профили свойств, которые могут продемонстрировать полимеры на основе возобновляемых ресурсов, например биосовместимость и разрушаемость в естественных условиях. Мы с оптимизмом смотрим в будущее полимеров на основе возобновляемых ресурсов. Было сделано много важных открытий (особенно за последние десять лет), и еще больше ожидается в будущем.Несмотря на то, что возобновляемые полимеры не рассматриваются как скорая замена полиэтилену или полипропилену, в будущем их проникновение производство повседневных и специализированных продуктов станет более явным.

   Человечество так сильно стало зависимо от пластмасс, что отказаться от их применения хотя бы в пищевой промышленности оказывается невозможно.

   Ищите альтернативы пластмассовым изделиям, когда это возможно.

   Покупайте продукты в стеклянных или металлических контейнерах; избегайте нагрева продуктов питания в пластиковых контейнерах; хранения жирных продуктов пластиковых контейнерах или пищевой пленке.

2. Исследованы физические и химические показатели различных пластмасс, таких как полистирол, полиэтилен, полиметакрилат, полилактид

 Известно, что пластмассы имеют различное химическое строение, а, следовательно, различные физические и химические свойства.

   В результате исследования разрушаемости пластмасс и биопластмасс на модельном растворе выявлено, что биопластмасс, в отличие пластмасс, способны эффективно разрушаться на 33,4 % от исходной величины за 49 дней эксперимента со средней скоростью, равной 0,36мг/ сутки.

3. Производство новых биобутылок с использованием биосырья не снижают вред наносимый окружающей среде:

   3.1. Из растительного сырья (продукты переработки сахарного тростника) производят один из двух ключевых компонентов полиэтилентерефталата (ПЭТ), который получают путем переработки сырой нефти, — моноэтиленгликоль. Остальные 70% состава приходятся на терефталевую кислоту, получаемую из углеводородного сырья. То есть пластик, получаемый из растительного сырья, по химическому составу идентичен пластику, производимому традиционным способом.

   3.2. Экологический эффект достигается снижением количества выбросов в атмосферу при производстве. Так, в процессе производства 1 тонны пластиковых бутылок традиционным способом в атмосферу попадает 2,28 тонны углекислого газа, а при производстве биобутылки эта цифра снижается до 1,83 тонн. Основное снижение выбросов происходит не при производстве непосредственно бутылки, а на этапе добычи сырья. В основном за счет того, что при сборе и переработке сахарного тростника используется полурабский человеческий труд, выбросы от которого никто не учитывал.
   3.3.Новые биобутылки на 100% пригодны для вторичной переработки, но так же на 100% пригодны для переработки и старые небиобутылки. 
   3.4. По мнению экспертов, водопроводная вода в случае установки системы очистки безопаснее бутилированной воды, продажа которой является наиболее частым видом обмана и манипуляции потребительскими установками. Энергетические затраты, необходимые для производства, транспортировки и переработки одной бутылки питьевой воды, равны затратам, необходимым для наполнения четверти этой бутылки нефтью.

Список используемой литературы

1) Гроссе Э., Вайсмантель Х. Химия для любознательных. Основы химии и занимательные опыты.- М.: Химия, 1999. – 252с.

2) Духовской Е.А., Клейман А.М. .Резина в век полимеров. - М.: Знание, 1991. - 64с.

3) Конорев Б.И. . Любознательным о химии: Неорганическая химия. - М.:Химия, 2009. – 239с.

4)Мийченко И.П. Технология полуфабрикатов полимерных материалов.СПб.: Научные основы и технологии, 2012. – 374 с.

 5) Михайлин Ю.А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы. -

М.: Профессия, 2006. – 624 с.

 6) Неорганическая химия. Энциклопедия школьника. Под редакцией И.П. Алимарин. - М.: "Советская энциклопедия", 2005.-384с.

 7) Новейший полный справочник школьника: 5-11классы. Химия. Автор составитель О.В. Мешкова.- М.: Экспо, 2008.- 384с.