Курсовая работа по теме: «Жизнь полиэтилена» (стр. 1 )

Государственное автономное общеобразовательное учреждение города Москвы
"Школа с углубленным изучением отдельных предметов "ШИК 16"

Курсовая работа по теме:
«Жизнь полиэтилена»

выполнена ученицей 10 класса «А»

Научный руководитель: директор ГАОУ Школа "ШИК16",

учитель химии

Москва

январь 2016

Оглавление:

введение		3-4 стр.
Глава I. Общие сведения о полиэтилене.
§ 1. История открытия полиэтилена.		4-6 стр.
§ 2. Определение полиэтилена. Модификации полиэтилена. Виды полиэтилена. Области применения.		6-11 стр.
§ 3. Свойства полиэтилена, определяющие области его применения.		11-13 стр.
§ 4. Утилизация полиэтилена. Способы переработки. Естественная утилизация.		13-15 стр.
§ 5. Анализ мировой практики вывода из обращения полиэтиленовых пакетов.		15-18 стр.
Глава II. Экспериментальная часть.
§ 1. Социологический опрос.		18-20 стр.
§ 2. Опыт 1. Растворение полиэтилена в неорганических растворителях: в воде, в кислоте (растворы соляной и серной), в щелочи (растворе гидроскида натрия).		20-23 стр.
Опыт 2. Растворение полиэтилена в органических растворителях: в ацетоне, в дихлорэтане, в этиловом спирте.
Опыт 3. Сжигание полиэтилена в пламени спиртовки.
Опыт 4. Разложение полиэтилена в природных условиях (в земной коре).
заключение		24-25 стр.
библиографический список		26 стр.
приложения		27-29 стр.

Введение

Актуальность проектной работы заключается в изучении последствий, связанных с возросшим в последнее время использованием продуктов переработки нефти, в частности полиэтилена, и загрязнения окружающей среды при производстве, использовании и утилизации полиэтилена.

За семь месяцев текущего года российские предприятия увеличили выпуск полиэтилена на 5,7%. Суммарно за январь-июль 2015 года было произведено 948,7 тыс. тонн полиэтилена. Полиэтилен, в частности полиэтиленовый пакет, отличается удивительной функциональностью, легкостью, устойчивостью к различным атмосферным воздействиям, прочностью и простотой в эксплуатации. Однако, он очень стоек к воздействию бактерий и микроорганизмов. Разложение полиэтилена в природной среде занимает более двухсот лет, и поэтому требуется применять эффективные методы утилизации.

Вред, который наносят различные технические отходы, в сочетании с бытовыми отходами, полиэтиленом и пластиком, могут в скором времени привести нашу планету к экологической катастрофе. Именно поэтому требуется использование налаженной системы переработки полиэтилена.

Цель проекта: Выявить положительные и отрицательные стороны использования полиэтиленовой продукции в повседневной жизни. Определить наиболее эффективный способ утилизации полиэтиленовой продукции.

Задачи проекта:

1. Изучение химического состава полиэтиленовой продукции (ПП).

2. Изучение процесса производства ПП.

3. Изучение способов утилизации ПП.

4. Привлечение внимания общественности к проблеме загрязнения окружающей среды отходами ПП и продуктами ее переработки.

5. Воспитание экологической культуры.

Методы, используемые в работе над проектом:

работа с различными источниками информации (словари, энциклопедии, справочники, научная и научно-популярная литература, периодическая печать, Интернет-ресурсы);

обработка и анализ информации;

·  работа с различными компьютерными программами;

·  эксперимент (расчеты?);

·  разработка и написание сценариев защиты темы проекта и представления содержания проекта;

·  рефлексия.

Глава I. Общие сведения о полиэтилене.

§ 1. История открытия полиэтилена.

Одна из первых попыток превратить в высокомолекулярное вещество этилен были сделаны в 1884 году. Такой эксперимент впервые совершил русский ученый . Густавсон использовал процесс полимеризации[1], который проводился под воздействием бромистого алюминия. В результате этого опыта конечный эффект достигнут не был. Итогом его экспериментов были низкомолекулярные материалы, по составу похожие на жидкое вещество.

Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехманн, который впервые случайно получил этот продукт в 1899 году. Так был создан полиэтилен, самый противоречивый и, впоследствии, широко распространенный материал в мире. Коллеги фон Пехмана – Фридрих Чирнер и Ойген Бамбергер - охарактеризовали полученный состав как белое, воскообразное вещество и назвали его полиметилином, так как в его составе были обнаружены длинные цепи –CH2–. Однако, это смолистое вязкое вещество не нашло практического применения и результаты эксперимента Ганса фон Пехмана были погребены.

Вторая жизнь полиэтилена началась в 1933 году. Произошло это благодаря открытию английских ученых Эрика Фосетта и Реджинальда Джибсона, сотрудников компании ICI[2] (Imperial Chemical Industries). В одно прекрасное утро они начали экспериментировать с газами (под высоким давлением) и обратили внимание, что один узелок их агрегата выглядит так, как будто он в парафиновой смазке. Полиэтилен образовался в результате смешивания бензойного альдегида и этилена, но повторить реакцию вновь не получалось, так как на самом деле она произошла из-за присутствия в аппарате примеси кислорода.

Повторения реакции добился, в 1935 году, другой сотрудник компании ICI - Майкл Пёррин, создав технологию, положенную в основу промышленного производства полиэтилена (ПЭ) в 1939 году.

Впоследствии усовершенствования технологии происходили в основном благодаря внедрениям новых катализаторов[3], которые позволяли получать более качественный материал.

Сначала полиэтилен использовался в производстве телефонного кабеля и лишь в 1950-е годы стал использоваться в пищевой промышленности как упаковка.

Производство полиэтилена с использованием высокого давления это очень сложный и трудоемкий процесс, что принуждало искать новые более легкие способы его изготовления. В 1952 году состоялось очень важное событие в «жизни» полиэтилена – открытие нового способа полимеризации этилена при нормальной температуре и нормальном давлении. Вскоре после этого в США было разработано и внедрено в промышленное производство несколько новых систем по получению полиэтилена под низким давлением.

Вывод 1: Полиэтилен (ПЭ) был случайно открыт в 1899 году, начал использоваться в 1935 году. Массовое использование ПЭ получило развитие благодаря увеличению потребности в производстве телефонных кабелей. В 1950-е годы потребность в ПЭ возросла также в связи с развитием супермаркетов и необходимости упаковывания товаров народного потребления. С тех пор полиэтиленовая упаковка существенно потеснила все остальные виды упаковок.

§ 2. Определение полиэтилена. Модификации полиэтилена. Виды полиэтилена. Области применения.

Полиэтиле́н — термопластичный полимер этилена, относится к классу полиолефинов. Является органическим соединением и имеет длинные молекулы …–CH2–CH2–CH2–CH2–…, где «–» обозначает ковалентные связи[4] между атомами углерода.

Существующий ассортимент полимеров этилена может быть существенно расширен за счет получения его сополимеров с другими мономерами или, в альтернативном варианте, методом получения композиционных материалов смешиванием одного типа полиэтилена с аналогом другого типа, полиизобутиленом, полипропиленом или каучуками. В результате на основе полиэтилена и полиолефинов могут быть созданы другие многочисленные модификации данного продукта. Сополимеры с активными группами обеспечивают следующие характеристики:

ü  лучший уровень адгезии[5] полиофиленов к металлическим поверхностям;

ü  низкий уровень горючести;

ü  высокий уровень окрашиваемости и прочее.

К отдельной группе относятся так называемые «сшитые» модификации полиэтилена марки ПЭ-С. Основным их отличием является то, что молекулы в цепочке образуют не только последовательные соединения, но и боковые связи, соединяющие молекулярные цепочки между собой. За счет чего, в результате сильно изменяются как физические, так и (в меньшей мере) химические свойства готовой продукции.

В зависимости от метода изготовления, различаются такие четыре модификации «сшитого» полиэтилена как:

ü  силановый (PEx-b) (активные молекулы винилсилана замещают атомы водорода в макромолекулах полиэтилена, используя для этого слабую двойную связь С-С);

ü  пероксидный (PEx-a) (полиэтилен перед экструдированием расплавляется вместе с антиокислителями и пероксидами);

ü  азотный (PEx-d) (с помощью радикалов азота, получают качество сшивки до 70%. Этот метод используется редко, так как требует достаточного времени и определенных условий протекания реакции);

ü  радиационный (PEx-c) (Эта сшивка проводится путем прогонки полиэтиленовой массы через ускоритель электронов, где проходит воздействие на нее рентгеновского либо гамма-излучения. При этом вступают в реакцию свободные атомы, но не углерода с водородом, а одноименные между собой, образуя новые связи. Степень сшивки получается примерно 60%.

Максимальной востребованностью пользуется более простой и дешевый в производстве РЕх-b.

Существуют три вида полиэтилена:

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД, ПВД) или полиэтилен низкой плотности (ПЭНП, LDPE) - полиэтилен, получаемый при высоком давлении. Характерен сравнительно сильно разветвленной макромолекулой[6] и низкой плотностью (0,916–0,935 г/см³). Макромолекулы полиэтилена высокого давления содержат боковые углеводородные цепи C1—С4, в нём больше доля кристаллической фазы, поэтому этот материал более плотный. Большим количеством боковых ответвлений объясняется более низкая кристалличность и соответственно более низкая плотность ПЭВД по сравнению с полиэтиленом низкого давления и полиэтиленом среднего давления.