Что такое термопласт?

Термопласт (иногда пишется как термопласт) — это тип пластика, изготовленный из полимерных смол, который становится гомогенизированной жидкостью при нагревании и твердеет при охлаждении. Однако при замораживании термопласт становится стекловидным и подвержен разрушению. Эти характеристики, давшие название материалу, обратимы. То есть его можно многократно нагревать, изменять форму и замораживать. Это качество также делает термопласты пригодными для вторичной переработки.

Существуют десятки видов термопластов, каждый из которых отличается структурой кристаллов и плотностью. Некоторые типы, которые обычно производятся сегодня, это полиуретан, полипропилен, поликарбонат и акрил. Целлулоид, который считается первым термопластом, появился в середине 1800-х годов и доминировал в отрасли примерно 100 лет. Во время своего пика производства он использовался в качестве заменителя слоновой кости. Сегодня из него делают медиаторы для гитар.

Иногда термопласты путают с термореактивными пластиками. Хотя они могут звучать одинаково, на самом деле они обладают очень разными свойствами. В то время как термопласты можно расплавить до жидкого состояния и охладить до твердого состояния, термореактивные пластики химически разрушаются при воздействии тепла. По иронии судьбы, однако, термореактивные пластмассы, как правило, более долговечны при охлаждении, чем многие термопласты.

Термопласты также отличаются от эластомеров, хотя некоторые из них считаются и теми, и другими. Хотя многие термопласты можно растянуть до определенного предела, они, как правило, имеют тенденцию сопротивляться и оставаться в той форме, в которую они были растянуты. Эластомеры, как следует из названия, возвращаются в норму. Однако добавление в расплав пластификаторов может сделать термопласт более гибким. На самом деле, это обычно происходит, когда термопластик используется для литья пластмасс под давлением или экструзии.

Специфическое действие пластификатора заключается в снижении температуры стеклования материала (Tg), при которой он становится хрупким при охлаждении и мягким при нагревании. Tg варьируется для каждого типа термопласта и определяется его структурой кристаллизации. Однако Tg также можно регулировать, вводя термопласт в сополимер, такой как полистирол. До использования пластификаторов некоторые формованные детали из термопласта были склонны к растрескиванию в холодную погоду.

Термопласты существуют уже давно, но сегодня они являются огромным компонентом повседневной жизни. Например, акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) — это тип термопласта, который используется для производства спортивного инвентаря, игрушек (например, блоков LEGO®) и различных автомобильных деталей. Поликарбонат используется для изготовления компакт-дисков (CD), бутылочек для питья, контейнеров для хранения пищевых продуктов и очковых линз, среди прочего. Полиэтилен, вероятно, является наиболее часто встречающимся термопластиком и используется для изготовления бутылок для шампуня, пластиковых пакетов для продуктов и даже пуленепробиваемых жилетов.

Поддаются ли термопластики биологическому разложению?

Биоразлагаемость является важным показателем экологичности любого вещества. Проще говоря, биоразлагаемость означает, что материал может естественным образом разрушаться микроорганизмами. Бактерии и грибы обычно способствуют разложению, питаясь органическими материалами. После разрушения биоразлагаемых материалов их основные компоненты остаются.

Почему обычный пластик не подвержен биоразложению

Традиционные пластмассы не являются биоразлагаемыми. Это потому, что бактерии не могут питаться ими и расщеплять их на исходные компоненты. Несмотря на то, что пластмассы изготавливаются из природных материалов, таких как масло, именно процесс полимеризации делает их неспособными к разрушению.

Когда сырая нефть используется для производства пластика, ее углеводороды в конечном итоге разделяются на более мелкие молекулы, известные как мономеры. Двумя ключевыми мономерами в производстве пластика являются этилен и пропилен. Они химически объединяются в новые конфигурации, в результате чего образуются длинные повторяющиеся цепочки молекул, которые мы называем полимерами. Позже они объединяются с добавками, такими как антипирены, для создания окончательной формы каждого типа пластика.

Итак, если пластик содержит углерод, какие бактерии не могут его разрушить? Процесс полимеризации превращает исходные материалы в молекулярные соединения, не существующие в природе. Бактерии и другие микроорганизмы не могут потреблять углерод в этих формах.

Термопластики и биоразлагаемость

Как и обычный пластик, термопласты также изготавливаются из полимеров. Существует также термопластичный крахмал, полученный путем объединения природного крахмала с пластификатором. Эти нативные крахмалы также называются чистыми крахмалами, получаемыми из таких продуктов, как пшеница и картофель. Они состоят из длинноцепочечных углеводов, нерастворимых в холодной воде.

Процесс создания термопластичных крахмалов начинается с нагрева смеси пластификатора и крахмала при температуре от 70 до 90 градусов Цельсия. Этот диапазон лежит выше нормальных температур клейстеризации крахмала и ослабляет существующие водородные связи в самом крахмале. Полученная смесь превращается в термопластичный крахмал.

Биоразлагаемые пластмассы, такие как термопластичный крахмал, могут решить проблему биоразлагаемости. Крахмал сам по себе является биоразлагаемым и возобновляемым ресурсом. В зависимости от того, к какому источнику вы обращаетесь, TPS требуется от 30 до 90 дней, чтобы выйти из строя. Напротив, средняя пластиковая бутылка разлагается примерно 450 лет.

В чем основная разница между термопластом и термореактивным пластиком?

На первый взгляд термопласт и термореактивный пластик могут показаться похожими. В конце концов, они оба сделаны из полимеров. Однако они по-разному реагируют на воздействие слуха. Термореактивный пластик не плавится, а сохраняет форму и прочность после отверждения.

Итак, если термореактивный пластик на самом деле не плавится, почему он до сих пор используется? Эта неспособность плавиться становится преимуществом в определенных ситуациях. Его уникальные свойства включают разнообразие цветов и отделки, а также дополнительную прочность после надлежащего отверждения. Они также устойчивы к коррозии, обладают высокой диэлектрической прочностью и дешевле в производстве. Вот почему термореактивный пластик используется во многих областях:автомобильные компоненты, бытовая техника и электрические детали, и это лишь некоторые из них.

Как можно переработать термопласты и реактопласты?

Вы можете быть удивлены, узнав, что термопласты подлежат вторичной переработке. Одной из причин является их теплостойкость. Полимеры в термопластах прочны, но химические связи между ними слабы. Это означает, что их можно нагревать и охлаждать снова и снова без разрушения их структурного состава. Это упрощает их повторное использование.

Около 75% пластика, производимого во всем мире, находится в термопластической форме. Большая часть этого включает одноразовый пластик для контейнеров для еды и напитков. Полиэтилентерефталат, также называемый ПЭТ, обычно используется в бутылках для воды.

Переработка термопластов

Как только перерабатываемый пластик достигает конечного пункта назначения, он переплавляется и повторно используется посредством литья под давлением. Но основная проблема при попытках переработки термопластов и других пластиковых материалов заключается в том, что все они имеют несколько разные составы. Вот почему необходимо разделять эти разные виды пластика, если вы планируете их перерабатывать.

Когда вы собираете пластик для переработки, вы должны помнить о нескольких вещах. Бутылки из-под напитков, средств личной гигиены, моющих средств и пищевых контейнеров можно перерабатывать. Вы также можете найти номера, выбитые на самих пластиковых контейнерах. Маленькая «1» означает, что он сделан из ПЭТ, который перерабатывается. Полиэтилен высокой плотности имеет маркировку «2» и также пригоден для вторичной переработки. В противном случае обратитесь в местное предприятие по переработке отходов или в муниципальный орган по сбору мусора.

Реактивный пластик и переработка

Изделия из термореактивного пластика должны быть прочными, чтобы их нельзя было легко переработать. Ученые изучают новые способы их переработки, в том числе химические линкеры, которые помогают этим элементам сохранять свою прочность при более легком разрушении. Это захватывающая разработка, но широкого внедрения может не произойти в течение некоторого времени. Как только это произойдет, это может предотвратить попадание большего количества пластиковых материалов на свалки.