mesterséges úton előállított óriásmolekulájú anyag From Wikipedia, the free encyclopedia
A műanyagok mesterséges úton előállított vagy átalakított óriásmolekulájú anyagok, szerves polimerek. Jelen vannak életünk szinte minden fontos területén a háztartásokban, a járművekben, az egészségügyben, az elektronikában, az űrkutatásban stb.
A feldolgozási technológiájuk alapján a műanyagokat alapvetően három fő csoportra lehet osztani (bár vannak ma már átmenetet képező műanyagok): a hőre keményedő (thermoset), a hőre lágyuló (thermoplastics), illetve a rugalmas műanyagokra.[1]
1838-ban Henri Victor Regnault laboratóriumában PVC-t (polivinil-klorid) állított elő.[forrás?] Egy évvel később Charles Goodyear felfedezte, hogy a gumifa tejszerű nedvéből, a latexből kiválasztható nyers kaucsuk kénnel keverve és melegítve vulkanizált kaucsuk, vagyis gumi lesz. Fia 1851-ben jött rá arra, hogy nagyobb kénmennyiséggel keménygumi (ebonit) állítható elő. Az első műanyagokat hamarosan követték a többiek: 1844-ben lett ismeretes a linóleum, nem sokkal később a műbőr, majd a vulkánfíber. 1865 óta ismerjük a celluloidot, 1897 óta a galalitot és a század végén megjelentek az első műselymek. A műanyagok fejlődése és főként felhasználása a 20. században, illetve inkább annak második felében vált meghatározóvá.
1912-ben Fritz Klatte rakta le elsőként a PVC gyártásának technikai alapjait, de az anyag ipari termelése csak 1938-ban indult meg, miután sokoldalú felhasználási lehetőségeit felismerték. A mesterséges anyagok tömeges előállításának igénye az első világháború éveiben merült fel, néha azonban ezen igények a kutatás kezdeti stádiumában lévő műanyagipar és az általa előállított műanyagok teljesítőképességét jóval felülmúlták. Mindenesetre nagy lökést adott a szerves kémiai kutatásoknak. Az 1920-as éveiben indult el a polimer műanyagok pályafutása. Ezen kutatások keretében fedezte fel dr. Hermann Staudinger (1885-1965) német kémikus 1922-ben, hogy a szerves anyagok vázát nagyon hosszú molekulaláncok képezik. Ő javasolta először a műanyagokra a „makromolekula” megnevezést. 13 év kellett ahhoz, hogy kutatási eredményeit elismerjék, majd 1953-ban munkájáért Nobel-díjat kapott.[2]
A hőre lágyuló műanyagok amorf (amorphous) vagy részben kristályos (semi-crystalline) szerkezetűek, lineáris vagy elágazó, hosszú, fonal alakú molekulaláncokból állnak, melyek fizikai erővel (nem elsőrendű kémiai kötéssel) kapcsolódnak.
Kondenzációs folyamat közben keletkeznek, ami azt jelenti, hogy a monomerek makromulekulává alakulása során melléktermék, jobbára víz keletkezik. Ilyen műanyag például a PET, a polikarbonát, a PBT, a nylon, a poliamidok, a bakelit. A fenolból vagy fenolszármazékokból és formaldehidből polikondenzációval létrehozott műanyagokat fenolplasztoknak nevezik. Némely ragasztó például fenolplaszt alapú.[3]
A polimerizáció során a monomerek melléktermék keletkezése nélkül egyesülnek óriásmolekulává. A folyamatot gyorsítani is lehet a fény, a koncentráció növelése, hőmérséklet vagy a nyomás változtatásával. Az egyik legelterjedtebb polimerizációs műanyag a polietilén, de ilyen eljárással készül például a polipropilén, a PVC, a PTFE vagy a polisztirol is. A láncpolimerizáció az aktív centrumok jellege szerint további négy csoportra osztható: gyökös, kationos, anionos, sztereospecifikus.[4]
A hőre lágyuló műanyagok felhasználásuk szerint két nagy csoportra sorolhatóak, vannak az úgynevezett közszükségleti vagy commodity műanyagok, mint a polipropilén vagy a polietilén, melyeket általában nagy mennyiségben vásárolnak, és az úgynevezett műszaki vagy engineering műanyagok, melyeknek nagyobb műszaki elvárásoknak kell megfelelniük és általában jóval drágábbak a közszükségleti műanyagoknál. Ilyen például az akrilnitril-butadién-sztirol (ABS), a polikarbonát (PC), a PEEK. A közszükségleti műanyagokat gyakran felhasználják műszaki műanyagok előállításához is, keveréssel (compounding) vagy vegyítéssel (alloying).[5]
A legtöbb hőre keményedő műanyag (műgyanta) kiindulási monomerek funkciós csoportjainak számától függően lehetnek enyhén vagy erősen térhálósak. A hőre keményedő duroplasztok (például a bakelit) erősen térhálós szerkezetűek.[6]
A poliaddíciós folyamat során a makromolekulák kémiailag különböző molekulákból (két- vagy többfunkciós alapvegyület) jönnek létre, katalizátor nélkül, alacsony hőmérsékleten, melléktermék nem keletkezik. Ilyen eljárással jönnek létre a poliuretánok, az epoxigyanták és a polikarbamidok.[4]
A szervetlenláncú műanyagok közé sorolják a szilikonokat: az egy vagy két komponensű szilikongyantákat.[4]
A természetes alapú műanyagok közé tartoznak a cellulózalapú műanyagok, mint a vulkánfíber, melyet úgy állítanak elő, hogy papírt 70%-os cink-klorid oldattal kezelnek. Az eredmény egy kemény, szívós műanyag, melyet korábban például bőröndök előállítására használtak.[7] Ide tartozik még a viszkóz (melyből például műselymet állítanak elő) vagy a celluloid.[4] Természetes alapúak a fehérjeszármazékokból készült műanyagok is, a műszaru lehet például kazeinalapú vagy vérfehérje alapú.[4] Ide tartoznak még a kaucsukszármazékok is, mint például az ebonit vagy keménygumi. Természetes alapú műanyag még a linóleum, a bitumen, a különféle kátrányok és a növényi eredetű sellak.[4]
A rugalmas anyagok elasztomerek, amelyekben összegubancolódott makromolekulák vannak. Húzásra kiegyenesednek, megnyúlnak, a külső erő megszűntével visszanyerik eredeti alakjukat.
Nemzetközileg ismert PVC-, MDI- és TDI-gyártó.
A hazai piacon jelentős szerepet tölt be a műanyag alapanyagok (LDPE, HDPE és PP granulátumok) gyártásában.[9]
Meghatározó piaci részesedésével Magyarország egyik vezető[forrás?] műanyag-felvásárló és -újrahasznosító vállalata, mely több mint évi 10 000 tonna műanyag granulátumot (főleg HDPE, LDPE, PP és PS alapanyagokat) gyárt.[10]
Az 1994-ben alakult cég évi 10 000 tonna műanyag granulátumot (főleg PVC-t) gyárt.[11]
A vállalat 1959-ben alakult, s már több mint 50 éve a műanyaggyártás élvonalában tevékenykedik. Szilikon, teflon, öntött poliuretán és habosított poliuretán alkatrészeket gyártanak.[12]
A jelenlegi Zoltek Zrt. az 1940-ben viszkózselyem és viszkóz vágottszál előállítására alakult Magyar Viscosagyár utóda. A gyár 1962-ben áttért poliamid filamentfonalak (Danamid) gyártására, majd 1968-ban poliakrilnitril szálak (Crumeron) gyártását is megkezdte. A privatizáció során, 1995-ben a Zoltek Rt. vette meg és ekkor áttértek a szénszálak (Pyron ill. Panex) gyártására. 2014 óta a Zoltek a Toray csoport tagja.
Az LDPE, az LLDPE, a HDPE, a PP, PVC, PS, EPS, ABS és SAN anyagokat vizsgálva az Independent Chemical Information Service szerint 2005 és 2013 között 202 millió tonnára nőtt ezen műanyagok felhasználása világszerte, ami évi átlagos 3,2%-os növekedést jelent. 2017-re előreláthatóan újabb 40 millió tonnával nő majd a kereslet ezekre a termékekre. 2013-ban a műanyagok iránti keresletet Kína vezette 30%-kal, ezt Európa követte 19%-kal, Észak-Amerika pedig 17%-kal. A legelterjedtebb feldolgozási mód a fröccsöntés, a világon körülbelül 130 000 ilyen vállalkozás működik. A műanyagok felhasználása szerint a legnagyobb piaca a csomagolóanyagoknak van, ez az iparág csaknem a feldolgozott műanyagok felét hasznosítja. A második legnagyobb felhasználó az építőipar 20%-kal, az elektronikai ipar csupán 6%-ot fogyaszt, az autóipar pedig 3%-ot.[13]
A műanyagok egyre nagyobb figyelmet kapnak, mivel hosszú lebomlási idejük és aprózódásra való hajlamuk miatt egyre gyakoribb szennyezőanyagok.[14] A polisztirol nano- és mikrogömbök befolyásolják az oxidatív stressz mértékét, a makrofágok viselkedését, bizonyos, a makrofágok felszínén lévő immunmarkerek, például a CD11a/b, a CD18, a CD86, a PD-L1 vagy a CD204 expresszióját stb.[14] A nagyobb gömbök hatása nagyobb a kisebbekénél.[14]
A műanyagszennyezés egy jellegzetes esete a textíliák mosásánál leváló száltöredékek környezetbe jutása. Bár a textíliák különféle – természetes ill. mesterségesen előállított, ezen belül szintetikus (vagyis nem természetes anyagból, pl. cellulózból, fehérjéből, hanem főleg kőolaj-származékokból) készített – szálakból állnak, ez utóbbiak okoznak elsősorban műanyagszennyezést. Mosásnál ezek a száltöredékek leválnak a textíliáról (a mérések szerint 6 kg-os mosógéptöltet esetén 700 ezer szál válik le), a mosófürdőbe kerülnek és centrifugálás után a szennyvízzel együtt a csatornába távoznak. Ez a környezetkárosítás csökkenthető azzal, ha a szintetikus szálasanyagokból készült termékeket rövidebb mosási programmal, a centrifugálást alacsonyabb fordulatszámmal végzik. A mosógépgyártók fejlesztései is arra irányulnak, hogy hatékonyabb szűrőbetétekkel csökkentsék a távozó szennyvíz száltartalmát.[15]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.