PLASTY V ŽIVOTNOM
PROSTREDÍ.
PLASTY – výrobky.
PLASTY – odpad.
PVC
PVC = polyvinylchlorid.
druhá najpoužívanejšia umelá hmota na svete,
termoplast.
Zloženie PVC.
– chlór (problematický prvok, 1/3 svet. produkcie = cca 14 mil. ton),
– prísady (60 %): tepelné stabilizátory: kovové mydlá,
soli kovov,
mimoriadne toxické,
organokovové zlúčeniny.
príčiny závažných
poškodení ľudského
zdravia a prostredia
Pb, Sn, Ba+Cd+Pb, Ba+Zn, Ca+Zn
sfarbenie plastov ⇒ ťažké kovy (Cd, Pb...).
!28 % Pb, 10 % Cd na skládkach a v spaľovanom odpade je z PVC!
!Spaľovanie PVC ⇒ únik kovov!
plastifikátory (15 – 60 %) = zmäkčovadlá (ftaláty):
najčastejšie ⇒ di-2-etylhexylftalát (DEHP)
resp. bis(2-etylhexyl)ftalát
olejovitá kvapalina, zaisťujúca
priehľadnosť a pružnosť,
najrozšírenejšie znečišťovadlá ŽP,
najmä vôd,
narušujú endokrinný systém.
spomaľovače horenia (brómové a fosforové zlúčeniny):
znižujú horľavosť zmäkčovacích činidiel,
vedú k zvýšenému dymeniu ⇒
znižovače dymenia (uhličitan vápenatý, sadza),
biocídy (niektoré prísady priťahujú mikróby a baktérie) ⇒
„zhoršovače biologických podmienok“.
Ako spoznať PVC?
označenie výrobkov plameňová skúška zelený plameň (od chlóru)
Výroba PVC
Elektrolýza NaCl → NaOH + Cl2
FeCl3
Cl2 + CH2=CH2 (etylén) → CH2Cl–CH2Cl (etyléndichlorid, EDC)
EDC → CH2=CHCl (vinylchlorid monomér, VCM) + HCl
500 °C, 1,5 – 3 MPa
VCM → PVC (polyvinylchlorid).
polymerizácia
CuCl2
CH2=CH2 + 2 HCl + ½ O2 → CH2Cl–CH2Cl + H2O
Cl2
vysoko reaktívna jedovatá látka!
rýchlo sa viažúca na organické zložky!
vytvára chlórované organické zlúčeniny!
jedna z najnebezpečnejších skupín chemikálií,
v prírodných systémoch – zriedkavý ⇒ živé
organizmy si s ním nevedia poradiť!
EDC
Vysoko toxický, ľahko vstrebateľný pokožkou!
Zapríčiňuje rakovinu a vrodené poruchy, poškodzuje pečeň,
obličky a iné orgány!
Vysoko vznetlivý ⇒ výpary môžu explodovať ⇒ chlórovodík
a fosgén (vysoko toxické plyny)!
EDC → VCM
odpady (skládkovanie, spaľovanie, výroba nových chlórových
produktov /“chlórolýza“/, pesticídov, čistidiel...)
toxické emisie do vzduchu, pôdy a vody
VCM
extrémne toxický, vznetlivý, výbušný a karcinogénny plyn!
spôsobuje mäknutie kostí, deformácie prstov, kožné problémy,
impotenciu, zlú cirkuláciu a skracovanie dychu, poškodenie pečene,
CNS, mutagén, karcinogén...
nebezpečný transport (preváža sa stlačený a skvapalňovaný).
Horenie PVC
štipľavý dym a emisie chlórorganických zlúčenín (dioxíny, HCl),
HCl(g) + vlhkosť (pľúca) HCl(l) nebezpečné popáleniny!
HCl + prísady ešte väčšie množstvo toxických výparov!
ťažké kovy obsiahnutých v PVC .
Recyklácia PVC
veľký obsah, rôznorodosť a toxicita prísad veľmi obtiažna!
Likvidácia PVC
skládkovanie, spaľovanie!
Skládkovanie
Uvoľňovanie prísad z PVC (aktivitou mikroorganizmov,
priamym pôsobením leptavých kvapalín v skládke...) pôda,
spodná voda!
Zloženie priesakov cez skládku = f(povahy skládkovaného
odpadu, množstva zrážok, teploty...) výluhy reakcia s PVC!
Spaľovanie
obsah chlóru PVC úplne nevhodný na spaľovanie!
emisií šírených do vzduchu, pôdy a vody!
odstraňovanie škodlivín zo spalín vysoké investície!
zachytávanie škodlivín filtrami toxické látky popol
(nebezpečný odpad ) skládkovanie!
Výrobky z PVC
Obaly - napr. kelímkový obal “Domácej škvarenej masti”, kelímky
v rýchlom občerstvení, šampóny DIXI, plasty na vrchnej časti liekov...
Hračky - napr. žltá “plávajúca” kačička pre malé deti.
Stavebníctvo - okenné profily, rúry a tvarovky (kanalizačné,
drenážne, tlakové), hadice, strešné žľaby, niektoré tepelné izolácie...
V domácnostiach a úradoch - podlahy, sprchové závesy,
žalúzie, ako nábytok, viazače, perá...
V automobiloch - podsedadlo, drôtová a káblová izolácia.
Šatstvo - imitácia kože.
Nemocnice - niektoré materiály ako hadičky, katétre.
Iné produkty - suveníry napr. priesvitné plastové tašky,
priesvitné obaly pre dáždnik, kreditné karty...
PE
PE = polyetylén.
tuhý termoplast, viac druhov,
Druhy PE:
PE-HD (HDPE) málo rozvetvené uhlíkové reťazce,
HD = high density – vysoká hustota.
PE-LD (LDPE) Veľmi rozvetvené uhlíkové reťazce,
LD = low density – nízka hustota.
PE-VLD (VLDPE) polyetylén s lineárnym reťazcom a veľmi
nízkou hustotou. Vyrába sa kopolymerizáciou etylénu s vyššími
alk-1-énmi VLD = very low density – nízka hustota.
PE-LLD (LLDPE) polyetylén s lineárnym reťazcom a
nízkou hustotou (veľmi málo rozvetvené a krátke reťazce).
PE-UHMW (UHMWPE) vysokomolekulový polyetylén
(dlhé molekuly ho robia pevným),
UHMW = ultra high molecular weight.
PE-MD (MDPE) polyetylén strednej hustoty.
PEX polyetylén s rôznou hustotou a priečnymi väzbami,
elastomér.
Vlastnosti PE:
nízka hustota (0,89–0,965 g cm-3),
vysoká pevnosť a prieťažnosť,
dobrá klzkosť, nižšia odolnosť voči oteru,
teplotná stálosť od − 85 °C do + 80 °C,
mliečne zakalený,
veľmi dobré elektroizolačné vlastnosti,
dobre obrábateľný,
malá priepustnosť vody,
horľavý; zhorí bezozbytku na CO2 a H2O,
odolný voči väčšine polárnych rozpúšťadiel (do teploty 60 °C),
kyselín, zásadám, alkoholom, olejom, HD-PE aj voči benzínu.
Výroba PE:
polymerizáciou plynného etylénu:
pri vysokom tlaku (p = 100 – 300 MPa, t = 100 – 300 °C, iniciátor
= kyselina, org. peroxid) mäkký polyetylén (PE-LD)
pri normálnom tlaku (resp. 0,1 – 5 MPa, t = 20 – 150 °C,
katalyzátory = organické zlúčeniny Ti alebo Al, CrO3, prípadne
Zieglerov-Nattaov katalyzátor) tvrdý polyetylén (PE-HD)
POLYESTERY
esterová funkčná skupina v hlavnom reťazci,
prírodné chemikálie (povrch rastlín),
syntetické materiály (rovinné, 3D),
vlákna (PES), obalové materiály (PET), filmy, nepremokavé
látky, kanoe, LCD, hologramy, filtračné materiály...,
biologicky nedegradovateľné.
Polyestery – výroba:
polykondenzáciou etylénglykolu (etán-1,2-diol) s kyselinou
tereftalovou (benzén-1,4-dikarboxylová), prípadne izoftalovou
(benzén-1,3-dikarboxylová), katalyzátor Sb2O3:
klasická metóda ⇒ azeotrópna esterifikácia ⇒ polymér z roztoku
izolovaný azeotropnou destiláciou,
transesterifikácia ⇒
alkohol (1) + ester (1)
→
alkohol (2) + ester (2)
HCl metóda (acylácia) ⇒ v roztoku obsahujúcom chlorid (kyslý)
⇒ nízkomolekulový produkt = HCl namiesto H2O,
Silyl metóda ⇒ acylchlorid je konvertovaný s trimetyl silyl (TMS)
éterom [(CH3)3-O-R] ⇒ produkcia TMS chloridu.
PET = polyetyléntereftalát.
tuhý termoplast,
používa sa ako obalový materiál na potraviny, nápoje a iné
kvapaliny.
amorfný PET – priehľadný,
polokryštalický PET – mliečne
zakalený.
PET – výhody:
úplne recyklovateľný materiál!
na rozdiel od ostatných plastov ho možno pre jeho stabilitu
po recyklácii používať na mnohé účely!
odhadovaná životnosť PET je viac ako 1000 rokov!
PET – nevýhody:
Degradácia - tvorba acetaldehydu a gélu (vznik priečnych väzieb).
Pri normálnych podmienkach plyn so sladkastým zápachom,
môže spôsobiť znehodnotenie obsahu PET fliaš, tvorbu
podporuje aj zvýšená teplota (cca 300 °C) a tlak.
Katalyzátor Sb2O3 ⇒ kontaminácia potravín.
Okrem čistého PET sa pre vybrané druhy aplikácií a obmedzenie
degradácie vyrábajú kopolyméry:
namiesto niektorých molekúl etylénglykolu ⇔
1,4-bis(hydroxymetyl)cyklohexán ⇒
väčšie monoméry (o 6 atómov C viac) ⇒ nižšiu teplota topenia,
namiesto kyseliny tereftalovej (benzén-1,4-dikarboxylová) ⇔
kyselina izoftalová (benzén-1,3-dikarboxylová) ⇒ nevytvára už
lineárne reťazce, čo znižuje stupeň kryštalizácie.
amorfný PET
polokryštalický PET
syntetické vlákna
fólie
PET granulát
PES = polyesterové vlákna.
vlákna, textílie,
termoplast,
špeciálny druh – polykarbonáty.
PP
PP = polypropylén.
termoplast,
použitie - potravinárstvo, textilný priemysel, laboratórne
vybavenie, konštrukčný materiál...,
lepšie fyzikálno-chemické a mechanické vlastnosti ako PE,
veľké množstvo kopolymérov ⇒ vylepšenie vlastností,
výroba – polymerizáciou prop-1-énu.
nevýhoda – pri nízkych teplotách krehne ⇒ použiteľnosť
od - 20 do 80 - 100 °C (160–165 °C ⇒ topenie kryštálov)
 dobrá odolnosť voči akoholom, org. rozpúšťadlám, olejom
PMMA
PMMA = polymetyl metakrylát
= 2-metyl propanoát
plexisklo, akrylové sklo, organické sklo,
termoplast,
priehľadný,
hustota < sklo (1150 – 1190 kg m-3),
pružnosť > sklo,
prepúšťa 93 % VIS, nefiltruje UV.
PS
PS = polystyrén
expandovaný = zmes 90 – 95 % PS + 5 – 10 % plynné nadúvadlo
(pentán, CO2) ⇒ tuhá pena,
môže obsahovať aj chloro-fluoro uhľovodíky (nadúvadlá),
obsahuje aromatický systém,
benzén produkcia styrénu,
ťažko recyklovateľný (nízka hmotnosť, dlhý čas rozkladu v ŽP).
HIPS = high-impact PS
kopolymér,
„zaočkovaný polymér“.
ABS
Akrylonitrilbutadiénstyrén
húževnatý, lisovateľný, termoplast,
...potrubia (čierne),
recyklovateľný.
ABS:
 húževnatejší, odolnejší, pevnejší ako polyakrilonitril alebo
polystyrén,
 odolný voči kyselinám (HCl, H3PO4), zásadám, alkoholom,
živočíšnym, rastlinným a minerálnym olejom,
 rozpustný v esteroch, ketónoch EDC.
15 – 35 %
5 – 30 %
40 – 60 %
Download

prednaskaUdOCH7.pdf