¿Qué daño se ha causado al entorno ecológico actual?
El plástico es un material polimérico sintético muy utilizado, y los productos plásticos están en todas partes de nuestra vida diaria. Desde artículos de tocador que se utilizan al levantarse, vajillas que se utilizan para el desayuno, material de papelería que se utiliza para trabajar y estudiar, cojines y colchones que se utilizan para descansar, así como las carcasas de televisores, lavadoras, ordenadores y diversas formas que nos aportan luz en las noches. ... Con sus excelentes prestaciones, el plástico ha ido sustituyendo paulatinamente muchos materiales y utensilios que se han utilizado durante décadas o cientos de años, convirtiéndose en un asistente indispensable en la vida de las personas. El plástico combina la dureza del metal, la ligereza de la madera, la transparencia del vidrio, la resistencia a la corrosión de la cerámica y la elasticidad y dureza del caucho. Por lo tanto, además de las necesidades diarias, los plásticos se utilizan más ampliamente en la industria aeroespacial, equipos médicos, petroquímicos, fabricación de maquinaria, defensa nacional, construcción y otras industrias.
1. Clasificación de los plásticos
Existen muchos tipos de plásticos. Hasta el momento, se producen alrededor de 300 tipos en el mundo. Existen muchos métodos de clasificación de los plásticos y dos de los más utilizados:
1. Según las diferentes propiedades de los plásticos después de calentarlos, se pueden dividir en plásticos termoplásticos y plásticos termoendurecibles.
La estructura molecular de los termoplásticos es lineal. Se ablandan o se funden cuando se calientan, se pueden moldear en una forma determinada y luego se endurecen después de enfriarse. Se vuelve blando cuando se calienta hasta cierto punto y se endurece nuevamente cuando se enfría. Este proceso se puede repetir varias veces. Por ejemplo, cloruro de polivinilo, polietileno, poliestireno, etc. El proceso de moldeo de termoplásticos es relativamente simple, se puede producir de forma continua y tiene una resistencia mecánica considerable, por lo que se está desarrollando rápidamente.
La estructura molecular de los plásticos termoendurecibles es una estructura voluminosa que se ablanda cuando se calienta y puede adoptar una determinada forma. Sin embargo, se endurecerá y se moldeará después de calentarlo hasta cierto punto o agregar una pequeña cantidad de agente de curado, y no se ablandará ni deformará después de recalentarlo. Plásticos termoestables, como plásticos fenólicos, aminoplásticos, resinas epoxi, etc. , no se puede reciclar después del procesamiento y moldeado. El proceso de moldeo de plásticos termoestables es complejo y la producción continua es difícil, pero tiene buena resistencia al calor, no es fácil de deformar y es relativamente barato.
2. Según los diferentes usos de los plásticos, se pueden dividir en plásticos generales y plásticos de ingeniería.
Los plásticos generales se refieren a plásticos con gran producción, bajo precio y amplia gama de aplicaciones, que incluyen principalmente poliolefina, cloruro de polivinilo, poliestireno, plásticos fenólicos y aminoplásticos. Muchos productos que utilizamos en nuestra vida diaria están fabricados con estos plásticos comunes.
Los plásticos de ingeniería son plásticos que se pueden utilizar como materiales estructurales de ingeniería para reemplazar el metal en la fabricación de piezas de máquinas. Por ejemplo, poliamida, policarbonato, polioximetileno, resina ABS, politetrafluoroetileno, poliéster, polisulfona, poliimida, etc. Los plásticos de ingeniería tienen las características de baja densidad, alta estabilidad química, buenas propiedades mecánicas, propiedades superiores de aislamiento eléctrico y fácil procesamiento y moldeado. , ampliamente utilizado en automóviles, electrodomésticos, productos químicos, maquinaria, instrumentación y otras industrias, así como en la aeroespacial, cohetes, misiles, etc.
2. Composición del plástico
El plástico que utilizamos habitualmente no es una sustancia pura, está formado por muchos materiales. Los polímeros (o resinas sintéticas) son los componentes principales de los plásticos. Además, para mejorar las prestaciones de los plásticos se utilizan diversos materiales auxiliares como cargas, plastificantes, lubricantes, estabilizantes, colorantes, etc. , deben agregarse a los polímeros para convertirse en plásticos con buenas propiedades.
1. Resina sintética
La resina sintética es el componente más importante de los plásticos y su contenido en los plásticos es generalmente del 40% al 100%. Debido a su gran contenido y las propiedades de la resina a menudo determinan las propiedades del plástico, la gente suele considerar la resina como sinónimo de plástico. Por ejemplo, se confunden la resina de PVC y el plástico de PVC, la resina fenólica y el plástico fenólico. De hecho, resina y plástico son dos conceptos diferentes. La resina es un polímero en bruto que se utiliza no sólo para fabricar plásticos sino también como materia prima para revestimientos, adhesivos y fibras sintéticas. A excepción de unos pocos plásticos que contienen 100% resina, la mayoría de los plásticos necesitan agregar otras sustancias además del componente principal resina.
2. Embalaje
Los rellenos, también llamados rellenos, pueden mejorar la resistencia y la resistencia al calor de los plásticos y reducir costes. Por ejemplo, agregar polvo de madera a la resina fenólica puede reducir en gran medida los costos, lo que convierte al plástico fenólico en uno de los plásticos más baratos y, al mismo tiempo, mejora significativamente la resistencia mecánica. Las cargas se pueden dividir en dos categorías: cargas orgánicas, como polvo de madera, trapos, papel y diversas fibras textiles; cargas inorgánicas, como fibra de vidrio, tierra de diatomeas, amianto y negro de humo.
3. Plastificantes
Los plastificantes pueden aumentar la plasticidad y suavidad de los plásticos, reducir la fragilidad y hacer que los plásticos sean más fáciles de procesar y moldear. Los plastificantes son generalmente compuestos orgánicos de alto punto de ebullición que se pueden mezclar con resinas. No son tóxicos, son inodoros y estables a la luz y al calor. Los ftalatos son los más utilizados. Por ejemplo, en la producción de plástico PVC, si se agrega más plastificante, y si no se agrega plastificante o se agrega menos plastificante (dosificación
4. Estabilizador
Para evitar Para evitar que la resina sintética sea destruida por la luz y la descomposición térmica durante el procesamiento y el uso, y extender su vida útil, se deben agregar estabilizadores a los plásticos.
5. Una variedad de colores brillantes y hermosos. Los tintes orgánicos y los pigmentos inorgánicos se utilizan a menudo como colorantes.
La función de los lubricantes es evitar que los plásticos se peguen al molde de metal durante el moldeo y al mismo tiempo mejorar la superficie del plástico. Suaves y hermosos. Los lubricantes comúnmente utilizados incluyen ácido esteárico y sus sales de calcio y magnesio.
Además de los aditivos anteriores, también existen retardantes de llama, agentes espumantes, agentes antiestáticos, etc. También se puede agregar al plástico para cumplir con diferentes requisitos de uso.
En tercer lugar, las características del plástico
1. El plástico es plasticidad
Como su nombre indica, el plástico es un material que se puede moldear. La llamada plasticidad del plástico significa que el plástico sólido se puede ablandar calentándolo y luego el plástico ablandado se coloca en un molde, se enfría y se solidifica nuevamente para darle una forma determinada. Esta propiedad del plástico también tiene ciertos inconvenientes, es decir, es fácil de ablandar y deformar cuando se calienta. Algunos plásticos se deformarán incluso si se queman con agua a alta temperatura, por lo que los productos de plástico generalmente no son adecuados para el contacto con agua hirviendo.
2. El plástico es elástico.
Algunos plásticos son tan elásticos como las fibras sintéticas. Cuando se estiran mediante una fuerza externa, las moléculas curvadas se enderezan de manera flexible, pero una vez que se libera la tensión, vuelven a su estado curvado original, lo que hace que los plásticos sean elásticos, como los productos de película de polietileno y cloruro de polivinilo. Pero algunos plásticos no son elásticos.
3. El plástico es muy resistente.
Aunque el plástico no es tan duro como el metal, aún así tiene mayor resistencia y resistencia al desgaste que el vidrio, la cerámica y la madera. Los plásticos forman engranajes y cojinetes resistentes en las máquinas.
4. El plástico es resistente a la corrosión.
El plástico no se oxida en aire húmedo como el metal, ni se pudre ni será corroído por microorganismos en ambientes húmedos como la madera. Además, los plásticos son resistentes a la corrosión ácida y alcalina. Por ello, los plásticos se utilizan a menudo como tuberías de agua e infusión en plantas químicas, puertas y ventanas en edificios, etc.
5. El plástico es aislante.
Las cadenas moleculares de los plásticos se mantienen unidas mediante átomos con enlaces de valencia. Las moléculas no pueden ionizarse ni transferir electrones en su estructura, por lo que el plástico es aislante. Los plásticos se pueden utilizar para fabricar revestimientos de cables, enchufes eléctricos, cajas eléctricas y más.
6. Proceso de fabricación del plástico
El primer paso en la mayoría de la fabricación de plástico es producir resina sintética (obtenida por polimerización de monómeros), y luego la resina (en ocasiones añadiendo una determinada cantidad de aditivos) se transforman posteriormente en productos plásticos. Existen algunas variedades (como el plexiglás) en las que la síntesis de resina y el moldeado de plástico se realizan simultáneamente.
2. La razón por la que la contaminación blanca provoca el endurecimiento del suelo
Con el desarrollo de la economía, el avance de la ciencia y la tecnología y la mejora continua del nivel de vida material y cultural de las personas, el uso de productos plásticos aumenta día a día. De hecho, el uso generalizado de productos plásticos ha brindado muchas comodidades a las personas, pero también ha generado muchos problemas sociales. La gente lo llama vívidamente "contaminación blanca".
La tasa de degradación natural de la basura blanca es demasiado lenta y no puede descomponerse si permanece en el suelo durante mucho tiempo, empeorando la permeabilidad del suelo y dificultando la penetración del agua, reduciendo el crecimiento de la misma. Los microorganismos y afectan la transferencia de calor, causando la alcalinización del suelo, una serie de cambios en las propiedades físicas y químicas destruyen los coloides del suelo, lo que lleva a la compactación del suelo. Debido a que la película plástica no respira y se descompone fácilmente, cuando se convierte en tierra, afectará la permeabilidad del suelo y el crecimiento de los sistemas de raíces de los cultivos.
Tres. La contribución de los plásticos al desarrollo humano
El plástico es uno de los grandes inventos de la humanidad en el siglo XX y ha realizado grandes aportaciones a la fabricación de carcasas de productos electrónicos. En los últimos años, los plásticos han ido entrando poco a poco en el interior de los productos electrónicos y convirtiéndose en una importante materia prima para la fabricación de algunos componentes electrónicos. El compuesto de moldeo epoxi es uno de los materiales estructurales difíciles para los circuitos integrados. El método de embalaje de plástico para producir circuitos integrados a gran escala, circuitos integrados a muy gran escala y circuitos integrados a muy gran escala se ha utilizado ampliamente en el país y en el extranjero y se ha vuelto común. Aunque la industria de compuestos de moldeo de epoxi de mi país comenzó tarde y la producción en masa real comenzó en 1992, la escala de producción anual actual del compuesto de moldeo de epoxi de mi país ha alcanzado alrededor de 10,000 toneladas, y más del 95% de los productos de circuitos integrados están en forma de envases de plástico. . En comparación con los envases de metal o de cerámica, los envases de plástico siguen siendo el tipo de envase más importante en la actualidad. En la actualidad, la producción de productos de embalaje de plástico representa más del 90% de la producción mundial total de embalajes. Para adaptarse a las necesidades del rápido desarrollo del diseño de circuitos integrados de semiconductores y la tecnología de procesos, los tipos de moldes para envases de plástico también se innovan constantemente. China es un importante consumidor de circuitos integrados (que representa el 15 por ciento del mercado internacional), pero es un pequeño productor de circuitos integrados (que representa el 0,8 por ciento de la producción mundial). China depende de las importaciones para alrededor del 80% de sus circuitos integrados. Desde 1997, la demanda de compuestos epoxi para moldeo en mi país ha seguido creciendo rápidamente y la oferta de productos supera la demanda. En particular, el Consejo de Estado ha emitido recientemente algunas políticas para fomentar el desarrollo de las industrias de software y circuitos integrados, lo que ha promovido en gran medida el desarrollo de la industria de envases de plástico.
Según los datos, la demanda total actual del mercado de materiales de embalaje de plástico es de aproximadamente 7.000 a 8.000 toneladas. Se estima que la demanda total del mercado en 2005 será de aproximadamente 15.000 a 20.000 toneladas, entre las que se incluyen epoxi para ultra. -Circuitos integrados grandes y ultragrandes. La demanda anual de materiales de embalaje de plástico es de aproximadamente 4.000 toneladas. Tras el auge de los plásticos conductores en el año 2000, los plásticos se convirtieron en protagonistas de la nueva generación de chips electrónicos. Durante muchos años, el cristal de silicio ha sido líder en el campo de los materiales electrónicos. Sin embargo, de hecho, el proceso de fabricación de chips utilizando cristal de silicio es muy complicado y el costo de fabricación es muy elevado, por lo que el precio de los chips semiconductores se ha mantenido. alto durante muchos años. Por esta razón, los científicos están haciendo todo lo posible para encontrar alternativas a los cristales de silicio para fabricar chips electrónicos. La aparición de chips de plástico ha renovado la industria electrónica. Como todos sabemos, el plástico no es un conductor sino un aislante. Sin embargo, los científicos han descubierto que los polímeros orgánicos especialmente tratados también pueden transmitir corriente eléctrica, lo que ha llevado al desarrollo de nuevos semiconductores plásticos.
En comparación con las obleas de silicio, el precio de los chips de plástico es muy bajo, sólo entre el 1% y el 10% del precio de las obleas de silicio, y son muy competitivos en el mercado. Se prevé que para 2004, las ventas promedio de la industria mundial de chips de plástico alcanzarán los 654,38 mil millones de dólares estadounidenses, y los chips de plástico se convertirán en una nueva generación de chips con un gran potencial de desarrollo en el futuro. En la actualidad, muchos gigantes de la tecnología de la información han anunciado el establecimiento de instituciones especializadas en investigación de chips de plástico. Han desarrollado muestras de chips de plástico que integran cientos de componentes electrónicos y exploraron chips de plástico de baja integración que pueden producirse en masa. Lo que es más interesante es que los robots controlados por microcomputadoras que utilizan chips de plástico son más flexibles y fáciles de operar que los robots que utilizan chips de silicio. Los expertos predicen que con la aparición de chips de plástico cada vez más integrados, los chips de plástico serán tan importantes como los de silicio en un futuro próximo. La industria moderna de las comunicaciones electrónicas es un campo de alta tecnología y también requiere plásticos livianos, transparentes, resistentes y aislantes. El exitoso desarrollo de las fibras ópticas plásticas ha traído nuevas esperanzas para el rápido desarrollo y popularización de las comunicaciones ópticas. La fibra óptica es un canal para la transmisión de luz direccional y un componente importante en los sistemas de transmisión de comunicaciones electrónicas. Antes de la aparición de las fibras ópticas plásticas, todas eran fibras ópticas inorgánicas. Sin embargo, con el desarrollo de la industria de las comunicaciones electrónicas, las fibras ópticas plásticas rápidamente ocuparon un lugar. Los materiales utilizados actualmente como fibras ópticas plásticas incluyen polimetilmetacrilato, poliestireno, policarbonato, fluoroplásticos, silicona, etc. Estos materiales determinan que las fibras ópticas plásticas tengan las ventajas de ser livianas, delgadas, suaves, resistentes a la deflexión, alta resistencia al impacto, bajo precio, resistentes a la radiación, fáciles de procesar y tienen una gran capacidad de formación de fibras, por lo que son muy populares. Como medio de transmisión ideal para redes de comunicación de corta distancia, las fibras ópticas plásticas desempeñan un papel importante en la transmisión de datos en la futura inteligencia doméstica, automatización de oficinas, redes de control industrial, redes de comunicación aérea montadas en vehículos, redes de comunicación militar y equipos multimedia. A través de fibra óptica plástica, se pueden conectar a Internet electrodomésticos inteligentes (PC domésticas, televisores de alta definición, teléfonos, equipos de imágenes digitales, equipos de seguridad para el hogar, aires acondicionados, refrigeradores, audio, etc.). ), implementar la automatización del hogar y la gestión de control remoto y mejorar la calidad de vida a través de fibra óptica de plástico, los equipos de oficina también se pueden conectar a Internet, lo que mejora en gran medida la eficiencia del trabajo y logra una oficina remota mediante la transmisión de datos de alta velocidad utilizando plástico; Fibra óptica en detectores e indicadores fotosensibles, que pueden hacer que el cabezal fotosensible alcance fácilmente el punto de medición, y el transmisor de imágenes de fibra óptica plástica puede transmitir imágenes en colores brillantes. Todo lo anterior nos da razones para creer que con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, los campos de aplicación de los plásticos son cada vez más amplios, y su desarrollo de mercado también será cada vez más amplio. Los plásticos de ingeniería relacionados con la industria, especialmente los plásticos de ingeniería especiales, han atraído cada vez más atención debido a sus ventajas como baja densidad, alta resistencia, resistencia a la corrosión, buen aislamiento, resistencia a los golpes y al desgaste, fácil procesamiento, alta eficiencia de producción y energía. ahorro. En los últimos 20 años, el desarrollo de la electrónica de consumo ha promovido el desarrollo de toda la industria de los plásticos de ingeniería. Entre ellos, los más importantes y de mayor producción son el nailon y el poliéster (PET y PBT). Las principales áreas de aplicación se concentran en la industria electrónica y eléctrica, como diversos conectores, interruptores, cajas de bobinas, equipos de comunicaciones eléctricas, etc. Según las estadísticas, el consumo total de nailon y poliéster en la región de Asia y el Pacífico fue de 437.000 toneladas en 1998, pero alcanzó las 585.000 toneladas en 2002, y su tasa de crecimiento supera con creces la tasa de crecimiento del PIB promedio de la región. El Décimo Plan Quinquenal de China ha establecido claramente que el foco de desarrollo del campo del plástico son los materiales o productos plásticos utilizados en la electrónica, las comunicaciones y otras industrias. En el plan se debe poner especial énfasis en la tecnología de modificación de plásticos, utilizando aleaciones plásticas y otros plásticos modificados, plásticos de ingeniería general y plásticos de ingeniería especiales con propiedades únicas. En el futuro, con el progreso de la investigación, el desarrollo y la especialización de los plásticos de ingeniería, sus campos de aplicación seguirán expandiéndose y las perspectivas del mercado serán muy amplias.
Cuatro. Reciclaje
Para satisfacer las necesidades de protección del medio ambiente, la industria mundial de procesamiento de plásticos ha desarrollado muchas tecnologías nuevas y respetuosas con el medio ambiente. En términos de conservación de recursos, el enfoque principal está en mejorar las propiedades antienvejecimiento de los productos, extender su vida útil, hacerlos multifuncionales y diseñar productos adecuadamente en términos de reutilización de recursos; el enfoque principal está en la investigación sobre una clasificación eficiente; y tecnología de separación de residuos plásticos, tecnología eficiente de recuperación por fusión y tecnología de reciclaje químico, materiales completamente biodegradables, materiales solubles en agua y películas comestibles en términos de tecnología de reducción, estudiamos principalmente la tecnología de compresión y reducción de volumen de plásticos y películas de desecho; tecnología de envase de bolsa, y tratar de hacer que el producto sea lo más delgado posible garantizando al mismo tiempo el rendimiento de la aplicación. En el desarrollo de alternativas a los CFC, la tecnología de espumación de dióxido de carbono se estudia principalmente en términos de investigación de alternativas, el enfoque principal es el desarrollo de alternativas; PVC y PVDC.
Actualmente, los residuos sólidos plásticos urbanos se tratan principalmente mediante vertedero, incineración y reciclaje. Existen diferencias entre países debido a diferentes condiciones nacionales. Estados Unidos utiliza principalmente los vertederos, mientras que Europa y Japón utilizan principalmente la incineración. Cuando se utilizan para la eliminación en vertederos, dado que los sistemas de plástico son generalmente livianos y no se descomponen fácilmente, el vertedero se convertirá en una base blanda, lo que dificultará su uso en el futuro. En el proceso de incineración, debido al alto poder calorífico de los plásticos, es fácil dañar el horno. Los gases generados después de la incineración promoverán el calentamiento global. Cuando algunos plásticos se queman, también liberarán gases nocivos y contaminarán la atmósfera. Al utilizar métodos de reciclaje, debido al consumo manual, los altos costos de reciclaje y la falta de canales de reciclaje correspondientes, el reciclaje actualmente solo representa alrededor del 15% del consumo total de plástico a nivel mundial. Sin embargo, debido a los limitados recursos petroleros en el mundo, el reciclaje de plásticos es de gran importancia desde la perspectiva del ahorro de recursos terrestres. Con este fin, países de todo el mundo han invertido una gran cantidad de mano de obra y recursos materiales en el desarrollo de diversas tecnologías clave para el reciclaje de residuos de plástico y están comprometidos a reducir el costo del reciclaje de plástico y desarrollar sus campos de aplicación aplicables.
En primer lugar, el método de recuperación de energía térmica.
Los plásticos están hechos en su mayoría de petróleo y sus componentes principales son hidrocarburos, que pueden quemarse. Por ejemplo, el poliestireno quema más calor que el aceite colorante. Algunos expertos creen que enviar desechos plásticos a incineradores para quemarlos puede proporcionar calor para calefacción o generación de energía, porque el 86% de los tintes de petróleo se queman directamente y solo el 4% se transforman en productos plásticos. Es normal que el plástico se envíe a quemar en forma de calor después de su uso. El aprovechamiento de la energía térmica es uno de los últimos métodos de reciclaje de plástico y no debe subestimarse. Sin embargo, muchos grupos ecologistas se oponen a la quema de plástico. Creen que quemar todos los químicos sucios genera humos tóxicos. Por ejemplo, la mitad de los ingredientes del PVC son cloro. El cloro gaseoso liberado durante la combustión tiene un fuerte poder corrosivo y destructivo y es el principal culpable de las dioxinas.
Actualmente en Alemania se producen cada año 200.000 toneladas de residuos de PVC, el 30% de las cuales se queman en incineradores, lo que hace que la gente entre en pánico y la ley tenga que formular contramedidas. La Agencia Federal Alemana de Medio Ambiente estipula que todos los incineradores deben cumplir con límites de valores de gases de escape inferiores a 0,1 nanogramos (nanogramos) por metro cúbico. Aunque los estándares alemanes de contaminación del aire para incineradores ya son reconocidos como altos estándares en todo el mundo, todavía no podemos decir que el método de combustión no libere sustancias nocivas debido a fallas mecánicas. Por lo tanto, es previsible que los grupos ecologistas de varios países sigan oponiéndose enérgicamente a la incineración para recuperar energía térmica.
2. Métodos de clasificación y reciclaje
En cuanto al reciclaje de plástico, lo más importante es la clasificación. Los plásticos comunes incluyen poliestireno, polipropileno, polietileno de baja densidad, polietileno de alta densidad, policarbonato, cloruro de polivinilo, poliamida, poliuretano, etc. Es difícil para la gente común distinguir entre estos plásticos. Actualmente, la mayor parte de la clasificación de plástico se realiza manualmente. Recientemente, ha habido nuevos avances en la investigación en clasificación de máquinas. Una asociación alemana de tecnología química inventó la categoría de identificación por infrarrojos, que es rápida y precisa, pero el costo de clasificación es alto.
Tercer método de reducción química
Los investigadores comenzaron a intentar extraer los componentes químicos de los plásticos para su reutilización. El proceso utilizado consiste en cortar las largas cadenas del polímero y restaurar sus propiedades originales. Las materias primas agrietadas se pueden utilizar para fabricar nuevos plásticos. Algunos métodos funcionan agregando elementos químicos para promover la escisión química de los átomos de carbono unidos, o agregando energía para promover su escisión térmica.
La empresa alemana Bayer ha desarrollado un método de reducción química por hidrólisis para agrietar las almohadillas de esponja PUC. Los experimentos han demostrado que el método de reducción química es técnicamente viable, pero sólo se puede utilizar para tratar plásticos limpios, como los residuos plásticos generados durante el proceso de fabricación, como el polvo para bordes. Sin embargo, los plásticos contaminados por otros contaminantes utilizados en los hogares son difíciles de eliminar mediante descomposición química. Con la aplicación de este método de reducción no será hasta el siglo XXI cuando se hidrolizarán una gran cantidad de residuos. Algunos nuevos métodos de descomposición química todavía están en proceso de investigación. Ford Motor Company en los Estados Unidos está aplicando actualmente el método de descomposición de ésteres al procesamiento de piezas plásticas de desechos de automóviles.