Полимеры используемые в быту

Полимеры
Изучается в	polymer science [d]
Противоположно	Олигомер
Код NCI Thesaurus	C48803
Медиафайлы на Викискладе

Полиме́ры (от греч. πολύ «много» + μέρος «часть») — вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимерами могут быть неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества. Полимер — это высокомолекулярное соединение: количество мономерных звеньев в полимере (степень полимеризации) должно быть достаточно велико (в ином случае соединение будет называться олигомером). Во многих случаях количество звеньев может считаться достаточным, чтобы отнести молекулу к полимерам, если при добавлении очередного мономерного звена молекулярные свойства не изменяются [1] . Как правило, полимеры — вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов [2] .

Если связь между макромолекулами осуществляется с помощью слабых сил Ван-Дер-Ваальса, они называются термопласты, если с помощью химических связей — реактопласты. К линейным полимерам относится, например, целлюлоза, к разветвлённым, например, амилопектин, есть полимеры со сложными пространственными трёхмерными структурами.

В строении полимера можно выделить мономерное звено — повторяющийся структурный фрагмент, включающий несколько атомов. Полимеры состоят из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, например поливинилхлорид (− C H ₂− C H Cl −)_n, каучук натуральный и др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами или гетерополимерами.

Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров. Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических преобразований. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. п.

Содержание

Особенности [ править | править код ]

Особые механические свойства

• эластичность — способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки);
• малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло);
• способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и плёнок).

Особенности растворов полимеров:

• высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера;
• растворение полимера происходит через стадию набухания.

Особые химические свойства:

• способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож и т. п.).

Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают гибкостью.

Сополимеры [ править | править код ]

Полимеры, изготовленные из разных мономеров или химически связанных молекул разных полимеров, называют сополимерами. Например, ударопрочный полистирол является сополимером полистирол−полибутадиен [3] .

Сополимеры различаются по строению, технологии изготовления и получаемым свойствам. На 2014 год созданы технологии [3] :

• статистические сополимеры, образованные цепочками, содержащими химические группы различной природы, получают путём полимеризации смеси нескольких исходных мономеров;
• чередующиеся сополимеры характеризуются цепочками, в которых чередуются радикалы разных мономеров;
• привитые сополимеры образуются путём прикрепления цепочек молекул второго мономера сбоку к макромолекулам, образованным из основного мономера;
• гребнеобразными сополимерами называют привитые сополимеры с очень длинными боковыми цепочками;
• блок-сополимеры построены из достаточно протяжённых цепочек (блоков) одного мономера, соединённых по концам с достаточно протяжёнными цепочками другого мономера.

Свойства сополимеров [ править | править код ]

Гребнеобразные сополимеры можно составить из материалов с разными свойствами, что даёт такому сополимеру принципиально новые свойства, например, жидкокристаллические [3] .

В блок-сополимерах, составленных из компонент с разными свойствами, возникают суперрешетки, построенные из выделившихся в отдельную фазу блоков различной химической природы. Размеры блоков зависят от соотношения исходных мономеров. Так, хрупкому полистиролу добавляют устойчивость к растяжению до 40 % путём сополимеризации с 5−10 % полибутадиена, и получается ударопрочный полистирол, а при 19 % полистирола в полибутадиене материал демонстрирует каучукоподобное поведение [3] .

Классификация [ править | править код ]

По химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические.

• Органические полимеры.
• Элементоорганические полимеры. Они содержат в основной цепи органических радикалов неорганические атомы ( Si , Ti , Al ), сочетающиеся с органическими радикалами. В природе их нет. Искусственно полученный представитель — кремнийорганические соединения.
• Неорганические полимеры. Они не содержат в повторяющемся звене связей C − C , но способны содержать органические радикалы, как боковые заместители.

Следует отметить, что в технике полимеры часто используются как компоненты композиционных материалов, например, стеклопластиков. Возможны композиционные материалы, все компоненты которых — полимеры (с разным составом и свойствами).

По форме макромолекул полимеры делят на линейные, разветвлённые (частный случай — звездообразные), ленточные, плоские, гребнеобразные, полимерные сетки и так далее.

Полимеры подразделяют по полярности (влияющей на растворимость в различных жидкостях). Полярность звеньев полимера определяется наличием в их составе диполей — молекул с разобщённым распределением положительных и отрицательных зарядов. В неполярных звеньях дипольные моменты связей атомов взаимно компенсируются. Полимеры, звенья которых обладают значительной полярностью, называют гидрофильными или полярными. Полимеры с неполярными звеньями — неполярными, гидрофобными. Полимеры, содержащие как полярные, так и неполярные звенья, называются амфифильными. Гомополимеры, каждое звено которых содержит как полярные, так и неполярные крупные группы, предложено называть амфифильными гомополимерами.

По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол) при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают. Этот процесс обратим. Термореактивные полимеры при нагреве подвергаются необратимому химическому разрушению без плавления. Молекулы термореактивных полимеров имеют нелинейную структуру, полученную путём сшивки (например, вулканизация) цепных полимерных молекул. Упругие свойства термореактивных полимеров выше, чем у термопластов, однако, термореактивные полимеры практически не обладают текучестью, вследствие чего имеют более низкое напряжение разрушения.

Природные органические полимеры образуются в растительных и животных организмах. Важнейшими из них являются полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты, из которых в значительной степени состоят тела растений и животных и которые обеспечивают само функционирование жизни на Земле. Считается, что решающим этапом в возникновении жизни на Земле явилось образование из простых органических молекул более сложных — высокомолекулярных (см. Химическая эволюция).

Типы [ править | править код ]

Синтетические полимеры. Искусственные полимерные материалы [ править | править код ]

Человек давно использует природные полимерные материалы в своей жизни. Это кожа, меха, шерсть, шёлк, хлопок и т. п., используемые для изготовления одежды, различные связующие (цемент, известь, глина), образующие при соответствующей обработке трёхмерные полимерные тела, широко используемые как строительные материалы. Однако промышленное производство цепных полимеров началось в начале XX века, хотя предпосылки для этого появились ранее.

Практически сразу же промышленное производство полимеров развивалось в двух направлениях — путём переработки природных органических полимеров в искусственные полимерные материалы и путём получения синтетических полимеров из органических низкомолекулярных соединений.

В первом случае крупнотоннажное производство базируется на целлюлозе. Первый полимерный материал из физически модифицированной целлюлозы — целлулоид — был получен ещё в середине XIX века. Крупномасштабное производство простых и сложных эфиров целлюлозы было организовано до и после Второй мировой войны и существует до настоящего времени. На их основе производят плёнки, волокна, лакокрасочные материалы и загустители. Необходимо отметить, что развитие кино и фотографии оказалось возможным лишь благодаря появлению прозрачной плёнки из нитроцеллюлозы.

Производство синтетических полимеров началось в 1906 году, когда Лео Бакеланд запатентовал так называемую бакелитовую смолу — продукт конденсации фенола и формальдегида, превращающийся при нагревании в трёхмерный полимер. В течение десятилетий он применялся для изготовления корпусов электротехнических приборов, аккумуляторов, телевизоров, розеток и т. п., а в настоящее время чаще используется как связующее и адгезивное вещество.

Благодаря усилиям Генри Форда, перед Первой мировой войной началось бурное развитие автомобильной промышленности сначала на основе натурального, затем — также и синтетического каучука. Производство последнего было освоено накануне Второй мировой войны в Советском Союзе, Англии, Германии и США. В эти же годы было освоено промышленное производство полистирола и поливинилхлорида, являющихся прекрасными электроизолирующими материалами, а также полиметилметакрилата — без органического стекла под названием «плексиглас» было бы невозможно массовое самолётостроение в годы войны.

После войны возобновилось производство полиамидного волокна и тканей (капрон, нейлон), начатое ещё до войны. В 50-х годах XX века было разработано полиэфирное волокно и освоено производство тканей на его основе под названием лавсан или полиэтилентерефталат. Полипропилен и нитрон — искусственная шерсть из полиакрилонитрила, — замыкают список синтетических волокон, которые использует современный человек для одежды и производственной деятельности. В первом случае эти волокна очень часто сочетаются с натуральными волокнами из целлюлозы или из белка (хлопок, шерсть, шёлк). Эпохальным событием в мире полимеров явилось открытие в середине 50-х годов XX столетия и быстрое промышленное освоение катализаторов Циглера-Натта, что привело к появлению полимерных материалов на основе полиолефинов и, прежде всего, полипропилена и полиэтилена низкого давления (до этого было освоено производство полиэтилена при давлении порядка 1000 атм.), а также стереорегулярных полимеров, способных к кристаллизации. Затем были внедрены в массовое производство полиуретаны — наиболее распространённые герметики, адгезивные и пористые мягкие материалы (поролон), а также полисилоксаны — элементорганические полимеры, обладающие более высокими по сравнению с органическими полимерами термостойкостью и эластичностью.

Список замыкают так называемые уникальные полимеры, синтезированные в 60—70 годы XX века. К ним относятся ароматические полиамиды, полиимиды, полиэфиры, полиэфир-кетоны и др.; непременным атрибутом этих полимеров является наличие у них ароматических циклов и (или) ароматических конденсированных структур. Для них характерно сочетание выдающихся значений прочности и термостойкости.

Огнеупорные полимеры [ править | править код ]

Многие полимеры, такие как полиуретаны, полиэфирные и эпоксидные смолы, склонны к воспламенению, что зачастую недопустимо при практическом применении. Для предотвращения этого применяются различные добавки или используются галогенированные полимеры. Галогенированные ненасыщенные полимеры синтезируют путём включения в конденсацию хлорированных или бромированных мономеров, например, гексахлорэндометилентетрагидрофталевой кислоты (ГХЭМТФК), дибромнеопентилгликоля или тетрабромфталевой кислоты. Главным недостатком таких полимеров является то, что при горении они способны выделять газы, вызывающие коррозию, что может губительно сказаться на располагающейся рядом электронике.

Действие гидроксида алюминия основано на том, что под высокотемпературным воздействием выделяется вода, препятствующая горению. Для достижения эффекта требуется добавлять большие количества гидроксида алюминия: по массе 4 части к одной части ненасыщенных полиэфирных смол.

Пирофосфат аммония действует по другому принципу: он вызывает обугливание, что вместе со стеклообразным слоем пирофосфатов даёт изоляцию пластика от кислорода, ингибируя распространение огня.

Применение [ править | править код ]

Благодаря ценным свойствам, полимеры применяются в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве, медицине, автомобиле- и судостроении, авиастроении и в быту (текстильные и кожевенные изделия, посуда, клей и лаки, украшения и другие предметы). На основании высокомолекулярных соединений изготовляют резины, волокна, пластмассы, плёнки и лакокрасочные покрытия. Все ткани живых организмов представляют высокомолекулярные соединения.

Наука о полимерах [ править | править код ]

Наука о полимерах стала развиваться как самостоятельная область знания к началу Второй мировой войны и сформировалась как единое целое в 50-х годах XX столетия, когда была осознана роль полимеров в развитии технического прогресса и жизнедеятельности биологических объектов. Она тесно связана с физикой, физической, коллоидной и органической химией и может рассматриваться как одна из базовых основ современной молекулярной биологии, объектами изучения которой являются биополимеры.

Удивительно, насколько разнообразны окружающие нас предметы и материалы, из которых они изготовлены. Раньше, примерно в XV-XVI веках, основными материалами были металлы и дерево, чуть позже стекло, почти во все времена фарфор и фаянс. А вот сегодняшний век – это время полимеров, о которых и пойдет речь дальше.

Понятие о полимерах

Полимер. Что это такое? Ответить можно с разных точек зрения. С одной стороны, это современный материал, используемый для изготовления множества бытовых и технических предметов.

С другой стороны, можно сказать, это специально синтезированное синтетическое вещество, получаемое с заранее заданными свойствами для использования в широкой специализации.

Каждое из этих определений верное, только первое с точки зрения бытовой, а второе – с точки зрения химической. Еще одним химическим определением является следующее. Полимеры – это макромолекулярные соединения, в основе которых лежат короткие участки цепи молекулы – мономеры. Они многократно повторяются, формируя макроцепь полимера. Мономерами могут быть как органические, так и неорганические соединения.

Поэтому вопрос: "полимер – что это такое?" – требует развернутого ответа и рассмотрения по всем свойствам и областям применения этих веществ.

Виды полимеров

Существует множество классификаций полимеров по различным признакам (химической природе, термостойкости, строению цепи и так далее). В ниже приведенной таблице коротко рассмотрим основные виды полимеров.

Классификация полимеров

Принцип	Виды	Определение	Примеры
По происхождению (возникновению)	Природные (натуральные)	Те, что встречаются в естественных условиях, в природе. Созданы природой.	ДНК, РНК, белки, крахмал, янтарь, шелк, целлюлоза, каучук натуральный
	Синтетические	Получены в лабораторных условиях человеком, не имеют отношения к природе.	ПВХ, полиэтилен, фенолформальдегидные смолы, полипропилен, полиуретан и другие
	Искусственные	Созданы человеком в лабораторных условиях, но на основе природных полимеров.	Целлулоид, ацетатцеллюлоза, нитроцеллюлоза
С точки зрения химической природы	Органической природы	Большая часть всех известных полимеров. В основе мономер органического вещества (состоит из атомов С, возможно включение атомов N, S, O, P и других).	Все синтетические полимеры
	Неорганической природы	Основу составляют такие элементы, как Si, Ge, O, P, S, H и другие. Свойства полимеров: не бывают эластичными, не образуют макроцепей.	Полисиланы, полидихлорфосфазен, полигерманы, поликремниевые кислоты
	Элементоорганической природы	Смесь органических и неорганических полимеров. Главная цепь – неорганика, боковые – органика.	Полисилоксаны, поликарбоксилаты, полиорганоциклофосфазены.
Различие главной цепочки	Гомоцепные	Главная цепь представлена либо углеродом, либо кремнием.	Полисиланы, полистирол, полиэтилен и другие.
	Гетероцепные	Основной остов из разных атомов.	Полимеры примеры – полиамиды, белки, этиленгликоль.

Также различают полимеры линейного, сетчатого и разветвленного строения. Основа полимеров позволяет быть им термопластичными или термореактивными. Также они имеют различия по способности к деформации при обычных условиях.

Физические свойства полимерных материалов

Основные два агрегатных состояния, характерные для полимеров, это:

Каждое характеризуется своим набором свойств и имеет важное практическое значение. Например, если полимер существует в аморфном состоянии, значит, он может быть и вязкотекущей жидкостью, и стеклоподобным веществом и высокоэластичным соединением (каучуки). Это находит широкое применение в химических отраслях промышленности, строительстве, технике, производстве промышленных товаров.

Кристаллическое состояние полимеры имеют достаточно условное. На самом деле данное состояние перемежается с аморфными участками цепи, и в целом вся молекула получается очень удобной для получения эластичных, но в тоже время высокопрочных и твердых волокон.

Температуры плавления для полимеров различны. Многие аморфные плавятся при комнатной температуре, а некоторые синтетические кристаллические выдерживают довольно высокие температуры (оргстекло, стекловолокно, полиуретан, полипропилен).

Окрашиваться полимеры могут в самые разные цвета, без ограничений. Благодаря своей структуре они способны поглощать краску и приобретать самые яркие и необычные оттенки.

Химические свойства полимеров

Химические свойства полимеров отличаются от таковых у низкомолекулярных веществ. Это объясняется размером молекулы, наличием различных функциональных группировок в ее составе, общим запасом энергии активации.

В целом можно выделить несколько основных типов реакций, характерных для полимеров:

1. Реакции, которые будут определяться функциональной группой. То есть если в состав полимера входит группа ОН, характерная для спиртов, значит, и реакции, в которые они будут вступать, будут идентичны таковым у спиртов (дегидратация, окисление, восстановление, дегидрирование и так далее).
2. Взаимодействие с НМС (низкомолекулярными соединениями).
3. Реакции полимеров между собой с образованием сшитых сетей макромолекул (сетчатые полимеры, разветвленные).
4. Реакции между функциональными группировками в пределах одной макромолекулы полимера.
5. Распад макромолекулы на мономеры (деструкция цепи).

Все перечисленные реакции имеют в практике большое значение для получения полимеров с заранее заданными и удобными человеку свойствами. Химия полимеров позволяет создавать термоустойчивые, кислотно и щелочеупорные материалы, обладающие при этом достаточной эластичностью и стабильностью.

Применение полимеров в быту

Применение этих соединений повсеместно. Мало можно вспомнить областей промышленности, народного хозяйства, науки и техники, в которых не нужен был бы полимер. Что это такое – полимерное хозяйство и повсеместное применение, и чем оно исчерпывается?

1. Химическая промышленность (производство пластмасс, дубильных веществ, синтез важнейших органических соединений).
2. Машиностроение, авиастроение, нефтеперерабатывающие предприятия.
3. Медицина и фармакология.
4. Получение красителей и взрывчатых веществ, пестицидов и гербицидов, инсектицидов сельского хозяйства.
5. Строительная промышленность (легирование сталей, конструкции звуко- и теплоизоляции, строительные материалы).
6. Изготовление игрушек, посуды, труб, окон, предметов быта и домашней утвари.

Химия полимеров позволяет получать все новые и новые, совершенно универсальные по свойствам материалы, равных которым нет ни среди металлов, ни среди дерева или стекла.

Примеры изделий из полимерных материалов

Прежде чем называть конкретные изделия из полимеров (их невозможно перечислить все, слишком большое их многообразие), для начала нужно разобраться, что дает полимер. Материал, который получают из ВМС, и будет основой для будущих изделий.

Основными материалами, изготовленными из полимеров, являются:

• пластмассы;
• полипропилены;
• полиуретаны;
• полистиролы;
• полиакрилаты;
• фенолформальдегидные смолы;
• эпоксидные смолы;
• капроны;
• вискозы;
• нейлоны;
• полиэфирные волокна;
• клеи;
• пленки;
• дубильные вещества и прочие.

Это только небольшой список из того многообразия, что предлагает современная химия. Ну а здесь уже становится понятным, какие предметы и изделия изготавливаются из полимеров – практически любые предметы быта, медицины и прочих областей (пластиковые окна, трубы, посуда, инструменты, мебель, игрушки, пленки и прочее).

Полимеры в различных отраслях науки и техники

Мы уже затрагивали вопрос о том, в каких областях применяются полимеры. Примеры, показывающие их значение в науке и технике, можно привести следующие:

• применение резины;
• антистатические покрытия;
• электромагнитные экраны;
• корпусы практически всей бытовой техники;
• транзисторы;
• светодиоды и так далее.

Нет никаких ограничений фантазии по применению полимерных материалов в современном мире.

Производство полимеров

Полимер. Что это такое? Это практически все, что нас окружает. Где же они производятся?

1. Нефтехимическая (нефтеперерабатывающая) промышленность.
2. Специальные заводы по производству полимерных материалов и изделий из них.

Это основные базы, на основе которых получают (синтезируют) полимерные материалы.

Практическая работа № 5.

Тема: «Применение полимеров в быту: положительные и отрицательные стороны»

Цель: освоить навыки распознавания материалов, из которых изготовлены предметы обихода, выяснить их положительное и отрицательное влияние на здоровье человека.

Приобретаемые умения и навыки: умение работать по инструкции, распознавать полимеры по маркировке.

Используемые средства и оборудование: учебная коллекция «Волокна», набор предметов из различных полимеров.

Изучить краткие теоретические положения; Выполнить задания; заполнить таблицу в соответствии с инструкцией; Ответить на контрольные вопросы; Сделать вывод о проделанной работе.

Краткие теоретические положения.

Полимерные материалы заменили традиционные материалы, что стало символом технического прогресса. Среди них наибольший удельный вес принадлежит полиэтилену высокого и низкого давления, поливинилхлориду, полипропилену, полистиролу.

Полимерные материалы вырабатывают на естественной основе и из органических полимеров.

На естественной основе (из регенерированной целлюлозы) вырабатывают целлофан, который прозрачен, практически не проницаем для ароматических веществ, но водо – и паропроницаем, набухает в воде. Целлофан универсален в использовании.

К искусственным материалам относят большое количество полимеров.

Полиэтилен (ПЭ) – полимер, получаемый нагреванием под давлением газообразного мономера. ПЭ вырабатывают высокого и низкого давления. ПЭ паро – и водонепроницаем, химически инертен, прочен, дешев, обладает высокой степенью свариваемости, неустойчив к действию масел и жиров. ПЭ универсален в использовании.

Полипропилен (ПП) – гомополимер пропилена, обладает небольшой плотностью и высокой технологичностью. Для технических целей используют изостатический ПП. Пленка из ПП может быть различной прозрачности. ПП эластичен, выдерживает тепловую стерилизацию до 120 °С, химически инертен, имеет высокое сопротивление изгибу и разрыву. ПП используют как оберточный и термоусадочный материал, его также можно применять для упаковки продуктов в модифицированных газовых средах. Недостатками ПП являются его низкие светостойкость и морозостойкость.

Полистирол (ПС) – полимер, получаемый путем полимеризации стиролового мономера. ПС по химической природе близок к полиэтилену, но отличается наличием в молекуле бензольного кольца. ПС вырабатывают в виде ориентированной пленки, модифицированным, вспененным. Он обладает химической стойкостью, легко формуется. Модифицированный ПС ударопрочен, используется для производства стаканов, коробочек для пищевых продуктов (сыров, джемов, соусов, йогурта). Широко распространен вспененный ПС, из которого получают ящики, лотки, используемые в качестве транспортной многооборотной тары. Недостатки ПС – хрупкость и низкая ударопрочность.

Поливинилхлорид (ПВХ) – полимер, получаемый из этилена и хлора путем полимеризации винилхлоридного мономера под давлением. ПВХ химически устойчив, обладает высокой газо – и запахонепроницаемостью, устойчив к жирам и маслам. Пленки из ПВХ вырабатывают непластифицированные (жесткие) и пластифицированные (пластификаты). Жесткие пленки прозрачные, блестящие, глянцевые, поддаются термосвариванию. Из жесткого ПВХ производят банки, бутылки, флаконы, лотки и коробки универсального назначения. Мягкая пленка дает усадку при термической обработке, используется в качестве усадочной пленки и при сборной упаковке. Существенным недостатком ПВХ является токсичность мономера винилхлорида.

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) получают отливкой или экструзией из расплавов с последующим растяжением. ПЭТФ обладает высокой прочностью, теплостойкостью (145-150 °С), морозостойкостью, стоек к жирам и маслам, имеет низкую паро – и газонепроницаемость. Из ПЭТФ изготовляют в основном бутылки, преимуществами которых являются высокая прозрачность и небольшая масса (1,5-литровая бутылка из ПЭТФ весит 62-65 г). Бутылки из ПЭТФ используют для напитков.

Полиамиды (ПА) получают отливкой из расплавов или растворов с последующей вытяжкой. ПА прочны, эластичны, тепло – и морозостойки, устойчивы к маслам и жирам. К недостаткам относятся сравнительно высокая паропроницаемость и трудность термической сварки.

Многие полимерные материалы могут быть вторично переработаны, что является важным фактором в современном мире.

В быту многие люди часто повторно используют пластиковую тару для бытовых нужд, храня в ней продукты питания. Нельзя забывать, что эти современные материалы при их повторном использовании несут в себе опасность. Тара из полиэтилентерефталата запрещена в повторном использовании, т. к. выделяет фталаты; изделия из полиэтилена и пропилена могут выделять формальдегид; изделия из поливинилхлорида при контакте с горячими или жирными продуктами выделяют канцероген винилхлорид и снова фталаты; изделия из полистирола могут выделять стирол – канцероген и химический эстроген, влияющий на репродуктивную функцию человека.

Действие веществ, выделяемых полимером при использовании, на организм человека.

Фталаты. Относят к опасным химическим веществам, накапливаясь в организме человека, они могут серьезно навредить его здоровью. Вред фталатов проявляется из-за их токсичности для печени и почек, репродуктивных органов, эндокринной и нервной систем.

Считается, что фталаты могут являться причиной: онкологических заболеваний, проблем с эндокринной системой, проблем с астмой, бесплодием у женщин и мужчин. Считается, что фталаты отрицательно влияют на мужскую репродуктивную систему, снижая уровень мужского гормона тестостерона, вызывая ухудшение качества и количества вырабатываемой спермы.

Вред Фталатов обусловлен их легким высвобождением из пластиковых изделий и попаданием в воздух. Кроме того, чем дольше вы пользуетесь пластиковым изделием, тем больше фталатов попадает в воздух. Ведь молекулы фталатов химически не связаны с полимерными цепями ПВХ и поэтому легко выделяются в окружающую среду, попадая в тело человека через пищу, кожу или при вдыхании. Эти вещества опасны тем, что быстро всасываются через кожу и разносятся по всему организму, превращаясь в моноэтилфталаты, которые оказывают отрицательное воздействие на дыхательную функцию легких, поражают почки и печень. Считается, что фталаты накапливаются в теле человека, что отрицательно влияет на его гормональный фон.

Формальдегид. При воздействии формальдегида у человека возникает воспаление слизистых оболочек глаз и дыхательных органов, возможна кожная аллергия. Хотя формальдегид используется в разнообразных потребительских изделиях, достаточно небольшого количества выделенного свободного формальдегида, чтобы значительно загрязнить воздух в помещении. Только мебель для кухни или ванной потенциально может поднять уровень формальдегида в жилом помещении до 0,10 промилле и выше, особенно, когда она новая.

Почти все мебельные комплекты из дерева, в том числе из массива, могут выделять существенные количества свободного формальдегида в жилых помещениях домов. Типичные материалы, используемые в изготовлении мебели, при производстве которых используются формальдегидные смолы – ДСП, МДФ (фибролит) и фанера. МДФ — самый мощный источник формальдегида, найденный в жилых помещениях. Он часто используется в мебели как основной материал, покрываемый фанерой. Для деревянных изделий эти смолы используются как внутренние клеи.

Поливинилхлорид. Со временем ПВХ начинает выделять вредное для здоровья вещество — винилхлорид, который является канцерогенным веществом, признанный учеными нейротропным ядом. Мономер винилхлорид плохо заполимеризован в готовых изделиях из ПВХ (линолеум, пластиковые упаковки, игрушки). При повышенных температурах (+80˚С) начинается его размягчение и усиленное выделение винилхлорида, его попадание в окружающую среду и организм человека. Это если можно так сказать «классический» способ, когда вред винилхлорида начинает действовать на организм человека.

При попадании в организм винилхлорид превращается в хлорэпоксиэтилен, способный вызывать онкологические заболевания.

Многие исследования сообщают, что воздействие винилхлорида наносит вред человеку, вызывая рак в различных тканях и органах:

Стирол — яд общетоксического действия, он обладает раздражающим, мутагенным и канцерогенным эффектом и имеет очень неприятный запах. При хронической интоксикации у рабочих бывают поражены центральная и периферическая нервная система, система кроветворения, пищеварительный тракт, нарушается азотисто-белковый, холестериновый и липидный обмен, у женщин происходят нарушения репродуктивной функции. Стирол проникает в организм в основном ингаляционным путём. При попадании на слизистые оболочки носа, глаз и глотки паров и аэрозоля стирол вызывает их раздражение.

Бисфенол-А используется при производстве пластмасс уже более полувека. Он повсюду: в компакт-дисках и бутылях для воды, линзах и консервных банках, бутылочках для малышей и автомобильных деталях. Его применяют в ветеринарии и медицине в качестве антисептика. Бисфенол-А входит в состав зубных пломб и герметиков. При нагревании посуды с содержанием бисфенола-А, последний выделяется в продукт и проникает в организм. Также он поступает в кровоток со слюной из пломбировочных композитных стоматологических материалов.

Палитра вредного воздействия бисфенола-А широка: ожирение, угнетение нервной и эндокринной систем, заболевания сердца, аутизм и онкология. Сильнее всего действие бисфенола-А отражается на маленьких детях.

Вопросы и задания.

Используя информацию, изложенную в теоретических положениях, заполните таблицу.

Обозначение на изделиях (знак)

Влияние на здоровье человека

Рассмотрите образцы изделий из полимеров, найдите на них обозначение материала, из которого они изготовлены. Запишите в тетради результаты вашего изучения в следующем виде: изделие (например, пластиковая бутылка) – материал, из которого изготовлено изделие (например, полиэтилен). Исходя из прочитанной вами информации и вашего жизненного опыта, сделайте выводы о пользе использования полимеров в жизни человека. Запишите ваши мысли в тетради. Рассмотрите коллекцию «Волокна». Какие из волокон природного, искусственного и синтетического происхождения вы видите?. Какие из них приятнее на ощупь? Какие из этих волокон более пригодны для использования в производстве одежды? На вопросы ответьте письменно. Каково действие полимеров на окружающую среду? Предложите решение проблемы загрязнения окружающей среды упаковочными материалами и другими изделиями из полимеров. На задание ответьте письменно.

Что такое волокно и пластмасса? Приведите их определения. Чем они отличаются друг от друга? Чем отличаются друг от друга искусственный и синтетический полимер? Приведите примеры искусственных и синтетических полимеров. С какой целью они используются в промышленности и повседневной жизни?