Научно-исследовательская работа "Полиэтилен"

Районная научно-практическая конференция школьников

«Я намечаю путь к открытию…»

Научно-исследовательская работа

«Полиэтилен»

Ямало – Ненецкий автономный округ

Пуровский район

с.Самбург

Пяк Алена Владимировна ученица 7 а класса

Ямкина Полина Савельевна ученица 7 а класса

МКОУ «ШИСОО»

с.Самбург Пуровского района

детского объединения национального шитья «Мелко».

Руководитель: Вора Екатерина Васильевна

Педагог дополнительного образования детей

МКОУ  «ШИС(П)ОО»

с.Самбург Пуровского района.

2014 год

«Полиэтилен».

План.

1. История полиэтилена
2. Полиэтилен и его свойства
3. Вред и преимущества полиэтиленовых пакетов.
4. Переработка полиэтиленовых пакетов
5. Друг полиэтилен
6. Вывод.
7. Литература

Краткая аннотация.

Нарушение равновесия биосферы, вследствие антропогенной деятельности человека, привело к возникновению большого количества экологических проблем. Поэтому основная цель работы – потребность в бережном отношении к окружающей среде, формирование активной жизненной позиции. Будущее природы нашей планеты зависит от образованности, культуры и духовности сегодняшних ее обитателей.

Собирая информацию о вредных веществах для природы и человека, мы остановили свой выбор на полиэтилене, который небрежно разбросан по улицам нашего села: пакеты висят на кустах, деревьях и даже на заборах близ жилых домов. Мы знаем, что это актуальная экологическая проблема.

«Полиэтилен»

Пяк Алена Владимировна ученица 7 а класса

Ямкина Полина Савельевна ученица 7 а класса

МКОУ «ШИСОО»

с.Самбург Пуровского района

детского объединения национального шитья «Мелко».

Аннотация.

Цель:

Изучить свойства полиэтилена. Изготовить коллекцию одежды «Цветы и ягоды Ямала» из полиэтиленовых пакетов.

Задачи:

1. Развитие экологического сознания.
2. Активизировать потребность в выражении эстетических чувств творческими средствами.

1. История полиэтилена.

Итак, немного истории. Чтобы выражаться корректно, полиэтилен – это ни что иное, как полимер этилена. Его разработка была начата в 1873 году русским химиком Александром Михайловичем Бутлеровым. Чуть позже немец Ганс фон Пехман случайно синтезировал известный нам полиэтилен. Это произошло, когда ученый разогревал диазометан, он обнаружил осадок (похожий на воск) на дне пробирки. Вещество, полученное таким образом, было практически идентично сегодняшнему аналогу. Ученый совершенно не догадывался о значимости этого материала, о том, что полученная субстанция – предшественник того, из чего сейчас делают тару для шампуней, упаковку для бутербродов и оплетку для проводов. Так был создан полиэтилен, самый противоречивый и, в последствии, широко распространенный материал в мире. Коллеги фон Пехмана – Фридрих Чирнер и Ойген Бамбергер - охарактеризовали полученный состав как белое, воскообразное вещество и назвали его полиметилином, так как в его составе были обнаружены длинные цепи -CH2-. Однако, это смолистое вязкое вещество не нашло практического применения и результаты эксперимента Ганса фон Пехмана были основательно погребены. И только спустя тридцать четыре года ими воспользовались те, кого официально считают изобретателями полиэтилена.

В химическом плане полиэтилен (полиэтен) - это полимер этилена. Первым полимеризацию этилена (в 1873 г.) начал изучать русский химик Александр Михайлович Бутлеров. Попытку же осуществить ее предпринял в 1884 году российский химик-органик Гавриил Гаврилович Густавсон, применив бромистый алюминий в качестве катализатора, но полного эффекта он достичь не смог. Полученный, в результате его опытов, полимер этилена представлял из себя низкомолекулярный жидкий продукт.

Тот полиэтилен, который известен нам, был синтезирован в 1933 году. Произошло это благодаря открытию английских ученых Эрика Фосетта и Реджинальда Джибсона, сотрудников компании ICI (Imperial Chemical Industries). В одно прекрасное утро они начали экспериментировать с газами (под высоким давлением) и обратили внимание, что один узелок их агрегата выглядит так, как будто он в парафиновой смазке. Полиэтилен образовался в результате смешивания бензойного альдегида и этилена, но повторить реакцию вновь не получалось, так как на самом деле она произошла из-за присутствия в аппарате примеси кислорода. Повторения реакции добился, в 1935 году, другой сотрудник компании ICI - Майкл Пёррин, создав технологию, легшею в основу промышленного производства полиэтилена в 1939 году. В последствии усовершенствования технологии происходили в основном благодаря внедрениям новых катализаторов, которые позволяли получать более качественный материал.

Первое промышленное производство полиэтилена (методом высокого давления) началось в Англии, где он использовался при производстве провода с полиэтиленовой изоляцией. Немногим позже производство полиэтилена началось в США, Германии и СССР.

Начиная с 1940 г. новый полимер стал применяться для изоляции уже радиочастотных проводов. Вскоре компания ICI создала мощности по производству полиэтилена и через некоторое время он был применен для производства телефонного кабеля, опоясавшего впервые весь земной шар. Во Вторую мировую войну полиэтилен имел очень важное стратегическое значение, так как являлся критически важным компонентом для производства радаров. И только в пятидесятые годы, во время расцвета британских супермаркетов, началось массовое использование данного полимера.

Производство полиэтилена при помощи высокого давления — процесс достаточно сложный и это заставило искать новые способы полимеризации этилена. Значимым событием стало открытие (в 1952 году) метода полимеризации этилена при нормальном давлении и обязательным присутствии комплексных металлоорганических катализаторов, сделанное немецкими учеными во главе с К. В. Циглером. Вскоре после этого в США было разработано и внедрено в промышленность несколько новых вариантов получения полиэтилена при наличии обычных окиснометаллических катализаторов и небольшом давлении.

2. Полиэтилен и его свойства.

Сегодня существуют новые, усовершенствованные технологии, позволяющие производить полиэтилен при довольно низком давлении, которое не превышает нескольких десятков атмосфер. Важный момент в производстве полиэтилена - это четкое соблюдение необходимого давления.

Физические, эксплуатационные и химические свойства полиэтиленов зависят от молекулярной массы и плотности полимеров, поэтому отличаются друг от друга. Например, полиэтилен высокого давления (ПЭВД) значительно мягче, чем полиэтилен низкого давления (ПЭНД), у которого более плотные и жесткие пленки. Прочность при сжатии и растяжении у ПЭНД выше, а сопротивление удара и раздирания, а также проницаемость ниже, чем у ПЭВД.

Высокие прочностные качества имеет сверхмолекулярный полиэтилен, у которого молекулярная масса достигает более 1 000 000 а.е. Эксплуатировать такой полиэтилен можно при температурном диапазоне от -260 до +120 °С. У него низкий коэффициент трения, высокая износостойкость, стойкость к растрескиванию, химическая стойкость в самых агрессивных средах.

Из-за своей высокой плотности полимер, изготовленный при низком давлении, более плотный, теплостойкий, жесткий и твердый. Также он имеет большую устойчивость к растворителям, чем полиэтилен, изготовленный при высоком давлении. Однако ПЭНД менее морозоустойчив, а высокочастотные электрические характеристики немного хуже, чем у ПЭВД, но это не мешает применять полиэтилен, изготовленный с низким давлением как электроизоляционный материал.

Нельзя использовать полиэтилен, полученный при помощи низкого давления, в контакте с пищевыми продуктами, так как в нем имеются остатки катализаторов, а полиэтилен, полученный при помощи высокого давления, проницаем для газов, поэтому он не пригоден для продуктов, имеющих свойства окисляться.

3. Вред и преимущества полиэтиленовых пакетов

Все мы – дети цивилизации, и без некоторых вещей уже не можем представить свою жизнь. Вот, взять, к примеру, полиэтиленовые пакетики, которые пользуются бешеной популярностью во всем мире. Но не каждый знает, какой вред они наносят окружающей среде. Полиэтиленовые пакеты – удобное средство для хозяйства и не только. Они дешевы, что еще больше привлекает сторонников к ним. Но, если в последнее время все так рьяно стали ратовать за защиту окружающей среды, хотя бы использование пакетов стоило бы уменьшить, а то и вовсе прекратить. В процессе своей жизнедеятельности человек ко многим вещам привыкает. Так произошло с полиэтиленовыми пакетами, без которых сложно представить сегодня любой поход в магазин. Мы так привыкли к ним, что перестали осознавать, насколько полиэтиленовые пакеты облегчили нам процесс доставки различных продуктов, их экономичную и удобную упаковку, обеспечивающую больший срок хранения.

Полиэтиленовые пакеты, из-за своей дешевизны и распространенности, выбрасывают после нескольких часов использования. И этим самым наносят непоправимый вред всему живому, всей Природе-Матушке. Полиэтиленовые пакетики попадают везде: их можно обнаружить в лесах, на полях, в речках и морях. Они засоряют канализацию, становятся причиной гибели многих животных и птиц, «убивают» почву и растения.

Мало любить природу. Мало кричать на всех углах о загрязненности окружающей среды. Нужно делать что-то самому. К примеру, можно сознательно отказаться от полиэтиленовых пакетов, заменив их бумажными. Чем меньше будет спрос, тем меньше и предложение, а значит, меньшее количество людей будут пользоваться ими. А сколько животных и птиц будет спасено!

В наш, такой просвещенный век просто преступление быть невежественным. Сегодня информацию о вреде полиэтиленовых пакетов можно увидеть везде, но, тем не менее, пользы от этого, почему то, мало. Многие как пользовались, так и продолжают. Интересно, почему?

Полиэтиленовые пакеты, которые изготавливаются из полимеров, являются полностью синтетическими. А, значит, не одноразовыми. К тому же, они ну очень долго разлагаются в почве, сотни тысяч лет.  Выброшенные в мусорные кучи, они легко подхватываются ветром, становятся смертельными ловушками для животных и птиц, оказываются у них в желудке, причиняя вред кишечнику и приводя в смерти. Даже морские обитатели уже вовсю познали на себе «счастье цивилизации» – пакеты. И в этом полностью вся вина лежит на нас, на людях. Мы все знаем, обо всем имеем свое мнение, часто даем советы, а действуем, как невежественные дикари. Давайте будем, наконец, сознательными, и будем в ответе за то, что мы делаем на нашей планете, на которой, мы, в сущности, гости, и легко можем отсюда быть выдворены. Мало того, что при производстве этих пакетов наносится вред природе, так как выброс газов достаточно ядовит, но и продукты, хранящиеся в них, загрязняются. А все из-за того, что при изготовлении используется свинец, и мы поглощаем его вместе с продуктами, пусть в маленьким дозах, но все же – это яд.

Первые пакеты в России появились около 15 - 20 лет назад. На смену сеткам и авоськам пришли полиэтиленовые пакеты различных моделей. В связи с большой выносливостью и экономичностью полиэтиленовые пакеты быстро завоевали доверие потребителей и стали пользоваться большим спросом. В период дефицитности полиэтиленовые пакеты даже стирали для того, чтобы использовать их многократно. Сейчас все это в далеком прошлом, полиэтиленовые пакеты можно приобрести в любом магазине. Форма и конструкция пакетов стала наиболее прочной и удобной, при этом стоимость весьма экономична.

Первые фасовочные полиэтиленовые пакеты появились в 1957 году в США, после этого их стали широко использовать для упаковки продуктов питания, одежды. Удобство использования пакетов повлияло на то, что они стали быстро распространяться на территории различных стран. Пакеты, безусловно, сделали жизнь более комфортной, но с увеличением их количества все острее стал вопрос их утилизации после использования. Обычный полиэтилен не подвергается гниению долгие десятки лет, утилизация его путем сжигания также не выгодна, так как при этом образуется большое количество вредных примесей в атмосфере.

Решение вопросов безопасной утилизации полиэтиленовых пакетов.

Сегодня многие страны осознали всю сложность утилизации обычных полиэтиленовых пакетов без вреда для экологической обстановки. В связи с этим ряду стран пришлось ограничить процент производства полиэтиленовых пакетов. Различные государственные ограничения на использование полиэтиленовых пакетов были приняты в таких странах как Шотландия, Ирландия, Тайвань, Бангладеш, Индия и Китай, Австралия. Для продуктов питания помимо полиэтилена в ряде стран используют картонную и бумажную упаковку. Но полиэтиленовые пакеты остаются одним из самых дешевых видов упаковки, поэтому их использования не избежать.

Решение проблемы нашли в изменении самой формулы материала - использование биодобавки "d2w" при производстве полиэтиленовых пакетов обеспечивает безопасную утилизацию полиэтиленовой упаковки. В общем объеме мусора полиэтиленовая упаковка составляет довольно большой удельный вес, многие используют для сбора мусора полиэтиленовые пакеты в качестве корзин для сбора мусора.

Полиэтиленовые пакеты с биодобавкой "d2w" разлагаются при их захоронении около 2 - 4 лет полностью на углекислый газ и воду. Срок разложения обычных полиэтиленовых пакетов может составлять 100 и более лет. Однако полиэтиленовые пакеты с биодобавкой "d2w" стоят дороже, так как процесс производства становится более затратным. Многие производители экономят на упаковке, заказывая производство обычных полиэтиленовых пакетов. При этом экологические последствия заботят их гораздо меньше, чем ежемесячный бюджет. В России объем производства пакетов с биодобавкой "d2w" напрямую зависит от спроса на них, а значит сознательного бережного отношения к окружающей среде.

4. Переработка полиэтиленовых пакетов

Мировые объемы ежегодного производства изделий из полиэтилена составляют миллиарды тонн. Несмотря на очевидные преимущества использования полиэтиленовой упаковки, к примеру, гигиеничность, универсальность и практичность, организации по защите окружающей среды всерьез обеспокоены вопросом утилизации этого материла. Дело в том, что полиэтилен устойчив к естественным перепадам температуры и влажности, способен переносить длительный контакт с микроорганизмами, вследствие чего срок распада этого материала превышает 500 лет. Утилизация полиэтиленовых изделий, а также вторичная переработка пакетов, пленки и т.д. является приоритетной задачей по всему миру еще и потому, что при случайном воспламенении или умышленном сжигании материала в атмосферу попадают ядовитые вещества, угрожающие жизни человека.

Технология, благодаря которой происходит переработка пакетов из полиэтилена, состоит из нескольких основных этапов. Для начала необходимо отделить полиэтиленовые отходы от другого бытового мусора. Многоступенчатая очистка сырья происходит под воздействием высоких температур в специальных установках. Итоговый этап – это производство продукции. К примеру, из вторичного полиэтилена изготавливаются пакеты для утилизации отходов, различная пластиковая тара, трубы и т.д. Переработка полиэтилена экономически выгодна, ведь она дает возможность сократить расходы на первичное производство материала, сокращает затраты сырья, уменьшая конечную стоимость изделий.

Сегодня вторичные гранулы ПВД применяются для производства декоративных деталей автомобилей (пластиковая отделка дверей, приборной панели). Помимо этого, из переработанного ПВД изготавливаются различные сельскохозяйственные емкости, канистры и пластиковые ведра. Производятся пакеты для утилизации отходов легкой промышленности и медицины, различные ящики, предназначенные для хранения непродовольственных товаров. Вторичный материал - основное сырье для изготовления упаковки для больших партий товаров, а также плотных пленок, используемых в строительстве.

Производственное объединение «КСК-снабжение», заботясь об окружающей среде, занимается скупкой, вывозом и переработкой полиэтиленовых отходов, стрейч-пленки. Помимо этого, наше предприятие изготовляет и реализует вторичные гранулы полиэтилена высокого давления.

Начало производства пакетов из полиэтилена произошло только в средине прошлого века, однако с тех пор полиэтиленовые пакеты стали неотъемлемым атрибутом нашей жизни. Ежегодно во всем мире производится миллионы тонн этих изделий. Они очень широко применяются в быту, для упаковывания различных товаров и т.п. Пакеты из полиэтилена, с одной стороны, очень практичны и удобны, однако с некоторых пор, в связи именно с их повсеместным и массовым распространением, они стали представлять немалую угрозу для природы нашей планеты. В последние годы защита окружающей среды превратилась в задачу глобального масштаба, и в этой связи проблема утилизации и переработки изделий из полиэтилена, в том числе пакетов, приобрела особую актуальность.

 Полиэтилен в качестве упаковочного материала имеет массу достоинств. Он достаточно прочен, легок, хорошо окрашивается, устойчив к различным атмосферным воздействиям. Однако некоторые его преимущества оборачиваются недостатками. Дело в том, что он очень стоек к воздействию бактерий и микроорганизмов. Достаточно сказать, что разложение полиэтилена в природной среде занимает более двухсот лет, и поэтому для того, чтобы не засорять им природу, требуется применять эффективные методы утилизации.

Поэтому в настоящее время все большее распространение получают другие методы утилизации, или, как сейчас модно говорить, рециклинга полиэтилена. Однако прежде чем утилизировать использованные полиэтиленовые пакеты, их нужно собрать, что в большинстве случаев означает просто выбрать из бытового мусора. Далее, согласно технологии переработки, исходное сырье требуется предварительно промыть в специальных промывочных машинах, входящих в комплект перерабатывающих линий. После промывки полиэтиленовые отходы попадают в так называемую дробилку, где они тщательно измельчаются. Следующий этап переработки полиэтилена – это обработка его в центрифуге, где происходит удаление лишней влаги, а также различных случайных твердых примесей (стекла, бумаги и т.п.). Далее происходит окончательная промывка вторичного полиэтиленового сырья. Сточные воды, образующиеся при этом, через специальные очистные сооружения удаляются, а полиэтилен поступает в специальную сушильную камеру, в которой сначала происходит механическая сушка, а затем – термическая обработка. Таким образом, в результате переработки полиэтилена на выходе получается вторичное сырье, которое пригодно для повторного использования. К примеру, из него методом экструдирования с добавлением определенных добавок изготавливают полиэтиленовые трубы, пленку и т.п.

5. Друг полиэтилен: удобно, но вредно!

 Насколько безопасна полиэтиленовая упаковка? Как часто можно её использовать?

 Яркие надписи и рисунки на полиэтиленовых упаковках привлекают внимание не только малышей, но и самих родителей. Однако нарисованные мишки, рыбки и котики могут нанести серьёзный вред здоровью. В краску, используемую для их нанесения, могут добавлять токсичные вещества, способные проникнуть в материал и содержимое упаковки. Химический клей, применяемый для склеивания швов, тоже может проникать в упаковку и попадать в продукты питания. Кроме того, в продуктах, упакованных в вакуумный полиэтилен, образуется бескислородная среда, идеальная для появления и размножения вредных бактерий. Бактерии быстро размножаются, когда упаковка вскрыта. А если хранить ёё открытой в холодильнике долгое время, то количество вредителей увеличивается в геометрической прогрессии.

Не все продукты хорошо переносят полиэтилен. Овощи, например, очень быстро портятся. Огурцы, помидоры и перец в полиэтилене хранить вообще не следует, а вот салат и капусту полиэтилен переносят легче. В чём опасность? Испорченные продукты в вакуумной полиэтиленовой упаковке можно определить на ощупь: если упаковка влажная, с неё капает, значит, с продуктом что-то не так. Вздутая упаковка также говорит об испорченности товара. Учёные пока окончательно не доказали, как полиэтиленовая упаковка влияет на здоровье. Но вопросов к ней много. Поэтому старайтесь чаще покупать продукты в бумажных и стеклянных упаковках.

Полиэтилен в холодильнике

 Многие думают, что в холодильнике можно хранить в полиэтилене любые продукты. Это далеко не так: продукты в полиэтилене можно хранить, но нужно использовать специальные пакеты, устойчивые к низким температурам. Обычные полиэтиленовые пакеты при низких температурах могут так же выделять токсичные вещества, как и при нагревании. Если заморозить на зиму овощи или фрукты, даже чистые и качественные, в такой упаковке, она может стать причиной пищевого отравления.

6. Вывод.

 Природа – источник красоты и основа жизни людей. Беречь Землю, воду, воздух – священная обязанность каждого человека.

Природа едина, в ней все взаимосвязано. Мир зеленых растений, взятый в целом, - это и «легкие» нашей планеты, и вечно работающая огромная фабрика по производству пищи для многочисленных обитателей Земли. И мы сделали вывод: внимательно и осмотрительно оценивать последствия любого вмешательства в жизнь природы, потому что оно может привести к нарушению ее незримых взаимосвязей. Человеку нужна родина и охранять природу, значит охранять родину.

Данная работа помогла нам утвердиться в своих силах, научила самостоятельному поиску. Заставила нас задуматься о дальнейшей судьбе природы.

В связи с этим у нас возникла идея изготовить коллекцию одежды из полиэтиленовых пакетов «Цветы и ягоды Ямала». Здесь мы реализовали собственные идеи, способности. Коллекцию можно использовать в театрализованных представлениях, в качестве выставочных экспонатов.

«Цветы и ягоды Ямала».

7. Литература.

1. Основы теории проектирования костюма. Под редакцией Т.В. К озловой. М.: Легпромиздат, 1988.
2. www.camelotplast.ru
3. sovplast.com
4. my.obozrevatel.com
5. prirodamatushka.ru
6. life-move.ru