Людство використовувало природні полімерні матеріали, такі як дерево, шкіра та вовна, з самого початку історії, але синтетичні полімери стали можливими лише після розвитку технології каучуку в 1800-х роках.Перший синтетичний полімерний матеріал, целулоїд, був винайдений Джоном Веслі Хаяттом у 1869 році з нітрату целюлози та камфори.Великим проривом у галузі синтетичних полімерів став винахід бакеліту Лео Хендріком Бекеландом у 1907 році. Робота Германа Штаудінгера в 1920-х роках чітко продемонструвала макромолекулярну природу довгих ланцюжків повторюваних одиниць. Слово «полімер» походить з грецької мови і означає «багато частини'.Швидке зростання полімерної промисловості почалося незадовго до Другої світової війни з розробки акрилових полімерів, полістиролу, нейлону, поліуретанів і подальшого впровадження поліетилену, поліетилентерефталату, поліпропілену та інших полімерів у 1940-х і 1950-х роках.У той час як у 1945 році було вироблено лише близько 1 мільйона тонн, виробництво пластмас за обсягом перевищило виробництво сталі в 1981 році, і відтоді розрив постійно зростає.
Чисті полімери рідко переробляються самостійно.Їх змішують з іншими матеріалами, як правило, шляхом механічного змішування або змішування в розплавленому стані для отримання гранул, порошків або пелюшок для використання в наступних операціях обробки.2 Такі змішані продукти називаються «пластиками», що грецькою означає «гнучкі».Сполуки можуть включати Z llers (для зниження вартості), армуючі речовини, інші полімери, барвники, сповільнювачі окислення, стабілізатори (щоб запобігти погіршенню від світла, тепла або інших факторів навколишнього середовища) та різні технологічні допоміжні речовини.
Синтетичні полімери можна класифікувати на дві категорії.Термопласти (безперечно найбільший обсяг) можна розплавити шляхом нагрівання, затвердіти шляхом охолодження та багаторазово переплавляти.Основними типами є поліетилен (PE), поліпропілен (PP), полістирол (PS), полівінілхлорид (PVC), полікарбонат (PC), поліметилметакрилат (PMMA), поліетилентерефталат (PET) і поліамід (PA, нейлон).Реактопласти твердіють під дією тепла та тиску внаслідок зшивання, тобто створення постійних тривимірних мереж.Їх не можна розм'якшити нагріванням для повторної обробки.Бакеліт, епоксидні смоли та більшість поліуретанів є термореактивними.
Даний огляд присвячений виключно переробці термопластів.Комерційні термопласти класифікуються відповідно до їх характеристик на «товарні» (низькі характеристики, такі як ПЕ, ПП, ПС і ПВХ), «технічні» (такі як ПК, нейлон і ПЕТ) або «просунуті» (найвищі характеристики, такі як рідкокристалічні полімери (LCP), поліфеніленсульфід (PPS) і поліефіретеркетон (PEEK)).Очікуваний вибуховий розвиток інженерії та передових полімерів не відбувся.Використання пластмас постійно зростає протягом останніх трьох десятиліть, але в основному в категорії товарів.Нині товарні полімери становлять ~88% від обсягу виробництва3, інженерні пластики ~12% і просунуті менше 1%.Незважаючи на те, що ціни на сучасні полімери за кілограм значно вищі, ніж на товарні полімери, їх глобальна цінність для економіки все ще дуже мала.
Звичайні пластмаси мають низьку міцність і жорсткість порівняно з металами або керамікою, і вони схильні до повзучості під дією прикладеної сили.Вони також мають температурні обмеження при їх використанні як тверді речовини (більшість плавляться в діапазоні 100–250 °C).Модулі розтягування товарних пластмас ~1 ГПа (порівняно з 210 ГПа для сталі).Значного покращення можна досягти шляхом вирівнювання полімерних ланцюгів.Насправді вуглець-вуглецеві зв’язки є дуже міцними, і одинарний Ж-пластовий поліетилен виготовляється зі значеннями модуля, що перевищують значення сталі.Висока орієнтація може бути досягнута спеціальними методами обробки, наприклад, екструзією та подальшим витягуванням при низьких температурах.При низьких температурах полімерні ланцюги мають обмежену рухливість, і орієнтація зберігається після розтягування.Нещодавні відкриття та розробки каталізаторів на основі металоцену призвели до появи нових сортів товарних полімерів із контрольованою молекулярною архітектурою з покращеними властивостями.
Світове виробництво полімерів зросло3 з 27 мільйонів тонн у 1975 році до ~200 мільйонів тонн на рік у 2000 році і продовжує зростати.Згідно з останньою доповіддю4, поставки пластикових виробів у США у 2000 році склали 330 мільярдів доларів США, а обсяги продажів галузей, що займаються постачанням, склали 90 мільярдів доларів США, в результаті чого загальна річна сума склала 420 мільярдів доларів.Загальна кількість зайнятих оцінюється в 2,4 мільйона – близько 2% робочої сили США.Зростання полімерної промисловості є результатом унікального поєднання властивостей пластикових виробів, які включають легкість формування та виготовлення, низьку щільність, стійкість до корозії, електричну та теплоізоляцію, а також часто сприятливу жорсткість і міцність на одиницю ваги.
Час публікації: 04.02.2018