Полімерні матеріали



Скачати 463.61 Kb.
Сторінка3/3
Дата конвертації09.12.2016
Розмір463.61 Kb.
1   2   3

Застосування полімерів у будівництві. Полімерні синтетичні матеріали у будівництві почали використовувати порівняно недавно, приблизно 60 років тому. Але на теперішній час вони набули провідного місця у цій галузі господарства завдяки своїм властивостям та використовуються як зв’язні речовини, компоненти дорожнього покриття, як конструкційні міцні матеріали, тепло- та гідроізолятори тощо. Важливими властивостями пластмас для застосування у будівництві є їх висока хімічна стійкість, водонепроникність та стійкість до дії мікроорганізмів. Широкого застосування у будівельних конструкціях набули скло- та деревопластики, полімербетони, пінопласти та склопласти. Не зважаючи на різні галузі застосування будівельних пластмас, є декілька основних вимог до кожної з них. Насамперед це висока довговічність та достатня механічна міцність. Увага до цих характеристик обумовлюється тим, що молекулярна гратка полімерів належить до неміцних, а енергія розриву зв’язків між атомами в органічних сполуках значно менша, ніж у молекул більшості неорганічних сполук, що застосовуються як будівельні матеріали. Цим обумовлена невисока температура, за якої можна експлуатувати полімерні матеріали, а також їх схильність до процесів окислювальної деструкції, що призводить до зміни їх фізико-хімічних та технічних показників.

Широкого застосування як дорожнє покриття набули полімерцементні бетони – суміші цементу і полімерів з наповнювачами або без них. Складові цементу вступають у взаємодію з водою та утворюють цементний камінь, що з’єднує частинки наповнювача у моноліт. Рівномірно розподілений у бетоні полімер поліпшує зчеплення цементного каменю з наповнювачем та окремих цементних зерен між собою.

Для оснащення балконів, лоджій, похилої покрівлі вже давно застосовують гідроізоляційні плівки, виготовлені з полімерних матеріалів. Великого розповсюдження набули пластикові двері та вікна. Широко застосовуються полімери при будівництві інженерних мереж трубопроводів, що зумовлюється меншою вагою та ціною порівняно з металевими трубами, а також підвищенням строку експлуатації.

Застосування полімерних мембран стало невід’ємною частиною при будівництві покрівлі, що зумовлюється відмінною гідроізоляцією такого матеріалу, виготовленого з пластику. Вони складаються з двох-трьох шарів полівінілхлориду та домішок, які збільшують стійкість до нагрівання від сонячних променів, мають стійкість до перепаду температур, велику еластичність, стійкі до термічних, хімічних та механічних впливів, легко встановлюються, а після монтажу не потребують додаткового догляду.

Одним із головних недоліків використання полімерів як будівельних матеріалів є їх займистість та токсичність. Тому при обранні матеріалів, що застосовуються для будівництва житла, необхідно уникати небезпечних для життя людини матеріалів.

Застосування полімерів у медицині. Для медичних цілей використовують полімерні матеріали загальнотехнічного призначення та спеціальні полімерні матеріали. З перших виготовляють будівельне і санітарно-технічне устаткування лікувальних установ, посуд, предмети догляду за пацієнтами, деталі різних приладів, дослідницької та лікувальної апаратури, інструментів, посуду для аналітичних лабораторій та багато іншого. Застосування полімерних матеріалів замість скла і металів зумовлюється їх низькою вартістю та кращими технологічними, фізико-механічними та споживчими властивостями. Крім загальнотехнічних вимог до них ставлять вимоги щодо їх санітарно-гігієнічних властивостей, а саме: мінімальне виділення в довкілля газоподібних продуктів, нерозчинність у миючих та дизенфікуючих розчинах, можливість стерилізації тощо.

Найширше на теперішній час у медицині використовують полімерні матеріали на основі полівінілхлориду, сополімерів стиролу, поліпропілену, поліметилметакрилату, поліуретанів, фенолформальдегідних смол.

Спеціальні полімерні матеріали медичного призначення застосовуються у безпосередньому контакті з живим організмом: в ендопротезах, матеріалах для відбудовної хірургії, у матеріалах і виробах для відбору та зберігання крові, для виготовлення апаратури, що заміняє функції органів, компонентів терапевтичних і діагностичних засобів. Основу таких полімерних матеріалів становлять синтетичні та природні високомолекулярні сполуки, які не мають шкідливого впливу на живі організми. За характером впливу такі полімерні матеріали поділяють на біоінертні (поліетилен, поліпропілен, фторопласт, силікони, поліметилакрилат), біосумісні (сополімери вінілпіролідону, акриламіду, акрилатів) та біоактивні (сульфапіридазином, пілокарпіном, тринітролонг, динітросорбілонг, похідні целюлози).

Біоінертні матеріали практично не змінюють своїх властивостей під впливом середовища живих організмів. Їх використовують для створення штучних судин, клапанів серця, очних кришталиків, м’язових зв’язок, деталей апарата штучної нирки та серця.

Біосумісні матеріали здатні поступово піддаватись біодеструкції або розчиненню у біологічних середовищах, що дозволяє здійснювати відбудовні хірургічні операції. Їх використовують у вигляді плівок, ниток, сіток і комбінованих протезів для тимчасового заміщення тканин при хірургічному втручанні, закриття ран внутрішніх органів, заповнення післяопераційних порожнин, заміщення дефектів кісткової тканини, склеювання кісткових уламків тощо.

Біоактивні полімерні матеріали можуть мати фізіологічну активність завдяки лікарським препаратам, що утримуються в них як спеціальні домішки. Їх використовують як готові лікарські форми у вигляді композицій, де високомолекулярні з’єднання або відіграють роль основи (очні лікарські плівки з різними апаратами), або мають власну фізіологічну активність макромолекул (полімерні ліки, штучні плазмо- та кровозамінники).

До медичних полімерів ставлять високі вимоги щодо їх чистоти за токсичними речовинами, барвниками, стабілізаторами, наповнювачами, які в живому організмі здатні вимиватися з полімерів та здійснювати негативний вплив. Тому здебільшого виробництво полімерів медичного призначення та виробів на їх основі здійснюється у стерильних умовах, що виключають найменше забруднення. Все це потребує додаткових капіталовкладень у їх виробництво і переробку. Наявність стабільного та зростаючого збуту виробів зі спеціальних медичних полімерів, а також поліпшення за їх допомогою здоров’я людей, є головними факторами, що стимулюють розвиток виробництва. В останні роки медицина за обсягом споживання пластмас посідає четверте місце у світі після упакування, будівництва, електротехніки та електроніки).

З усіх галузей медицини полімери знайшли найбільше застосування у стоматології, де синтетичні полімери використовують як пломбувальні матеріали, захисні покриття, для виготовлення зубних протезів. У нових композиціях тверднення полімерів досягається при фотохімічній дії ультрафіолетового випромінювання кварцової лампи (фотополімерні пломби).

Важливим напрямом впровадження полімерних матеріалів у медицину є їх використання в офтальмології. Використання в очній хірургії медичних контактних лінз та штучних очних кришталиків, виготовлених з поліметилметакрилату, значно поліпшило життя людей з поганим зором. Однак внаслідок твердості очних лінз, що викликає відчуття дискомфорту, і поганої здатності до пропускання кисню, багато пацієнтів не можуть адаптуватися до них. В останні роки для виготовлення твердих лінз почали застосовувати ацетобутират целюлози, що добре змочується і є більш проникним для кисню. Особливий інтерес мають гідрофільні, проникні для кисню контактні лінзи для тривалого носіння, виготовлені з поліоксіетилметакрилату, що володіє добрими оптичними і механічними властивостями та зберігає свої властивості у широких інтервалах температур та значеннях рН.

Застосування полімерів у сільському господарстві. Перше місце у застосуванні полімерів у сільському господарстві належить плівкам. Завдяки використанню захисних плівок урожайність деяких культур підвищується на 30%, а терміни дозрівання пришвидшуються на 10-14 днів. Використання поліетиленової плівки для гідроізоляції водоймищ забезпечує істотне зниження втрат вологи. Накривання плівкою сіна, силосу та кормів забезпечує їх краще зберігання навіть у несприятливих умовах. Але головною ділянкою використання плівкових полімерних матеріалів у сільському господарстві є будівництво та експлуатація плівкових теплиць. Зараз технічно можливо випускати полотно плівки розміром до 16 м, що дає змогу будувати плівкові теплиці великих розмірів. У таких теплицях можна вирощувати продукцію цілий рік та механізувати всі сільскогосподарські роботи. У холодну пору року теплиці прогріваються за допомогою полімерних труб, що закладаються у сухий грунт на глибину 60-70 см.

У тепличних господарствах використовують плівки, виготовлені з поліетилену, непластифікованого полівінілхлориду, поліамідів. Вони відрізняються доброю світлопроникністю, міцнісними властивостями. Їх недоліками є високі втрати тепла та мала стійкість до природних умов, що потребує частої їх заміни.

Інша галузь застосування полімерних матеріалів у сільському господарстві – меліорація. З полімерних матеріалів можна виготовляти труби різноманітної форми, шланги для поливання, особливо для крапельного зрошування. Термін служби пластмасових труб у системах дренажу більший, ніж у керамічних. До того ж використання пластмасових труб, особливо з гофрованого полівінілхлориду, дозволяє майже виключити ручну працю під час прокладання дренажних систем.

Також полімерні матеріали у сільському господарстві широко використовують для будівництва приміщень для тварин, сількогосподарського машинобудування.



Застосування полімерів для виготовлення упакування. Полімерні матеріали є незамінними для упакування. Вони володіють рядом функціональних властивостей, які у поєднанні зі спеціальними методами проектування та обробки дозволяють отримувати економічно вигідні рішення, які доводять їх провідні позиції на ринку.

Пакувальні матеріали займають найбільш значущий сектор споживання пластмас, що становить приблизно третину світового споживання пластмас (приблизно 50 млн тонн). Причому з кожним роком ця цифра зростає.

Ринок пакувальних матеріалів є найбільшим ринком для пластмас та термопластів. Це зумовлюється тим, що пластмаси дозволяють отримати виключний баланс маси, експлуатаційних характеристик, простоти виробництва, естетичних переваг та малих витрат на виробництво. Пластмаси дозволяють створювати різноманітні форми упаковок, мають більші захисні властивості, ніж традиційні пакувальні матеріали.

Споживання пластмас для виготовлення упаковок перевищує 38% всього обсягу споживання пластмас у Європі та приблизно 29% у США (табл. 1.76).

Згідно зі звітом Університету Клемсона контроль якості упаковки необхідно проводити за чотирма основними параметрами:


  • захист: упаковка повинна захищати вміст від довкілля, розкрадання, ламання, бактерій, токсичних речовин, агресивних продуктів, кисню та атмосфери тощо;

Таблиця 1.76

Питома вага товарів в обороті ринку для основного застосування полімерів




Ринок

Частка, %

Європейський ринок полімерів

Упакування

38

Будівництво та цивільне будівництво

18

Автомобільна та транспортна промисловість

7

Електрична та електронна промисловість

7

Промисловість

5

Спорт та розваги

5

Меблі та спальні приналежності

4

Предмети домашнього вжитку

5

Сільське господарство

3

Медицина

1

Ринок термопластів США

Упакування

29

Будівництво та цивільне будівництво

17

Автомобільна та транспортна промисловість

5

Електрична і електронна промисловість

3




  • створення герметичності: це найголовніша причина використання упакування для транспортування харчових продуктів та води, промислових, сільськогосподарських та побутових хімікатів;

  • надання інформації та естетичність: пластмаси можуть бути прозорими або непрозорими, фарбованими, прикрашеними, з імітацією дерева або металу, з нанесеним текстом або малюнком, нести інформацію для клієнтів або користувачів, що додатково матиме значення для залучення клієнтів;

  • простота використання: використання пластмаси дозволяє винаходити оригінальне застосування та постійно вводити інновації для відомих герметичних упаковок, що повторно герметизуються: еластичних, що легко згортаються, не рвуться, володіють бар’єрними властивостями плівок; упаковок, що не руйнуються.

У виробництві матеріалів для упакування застосовують переважно термопласти, які володіють всім комплексом необхідних властивостей. Найширше використовують поліолефіни (65%), поліуретани (1%), поліакрилати, поліаміди, полікарбонати (разом 15%). У решті випадків для упакування застосовують традиційне упакування (тканину, папір, картон, скло), а також композиційні матеріали на основі скловолокна. В останні роки споживання полівінілхлориду для виготовлення упаковок зменшується через його погану екологічність.

Через проблеми з утилізацією використаних упаковок виготовлення їх з полімерних матеріалів у багатьох країнах обмежене або підлягає оподаткуванню (Ірландія, Німеччина, Тайвань). Тому в останні роки розробляють упаковки, виготовлені з біополімерів. Мережі супермаркетів розвинутих країн пропонують покупцям власне упакування з біополімерів, що дещо здорожчує продукцію, але не має негативного впливу на довкілля.

Існує декілька причин для використання полімерів при виготовленні упаковки:


  • поєднання властивостей, якого неможливо досягнути при використанні традиційних матеріалів;

  • еластичність та стійкість до впливу середовища відрізняє термопластичні плівки від паперу та картону;

  • велика стійкість до удару порівняно зі склом;

  • хімічна інертність порівняно з металами;

  • амортизуючі властивості пінопластів;

  • низький модуль пружності, м’якість;

  • простота обробки;

  • можливість серійного та дрібного виробництва;

  • невелика маса;

  • можливість гнучкого проектування, що дозволяє отримувати різноманітні форми, що є неможливим при використанні традиційних матеріалів;

  • зниження витрат (без пластмасового упакування виробничі витрати та споживання енергії збільшуються вдвічі, а обсяг відходів збільшується на 150%);

  • збереження природних ресурсів тощо.

Водночас полімери мають деякі загальні недоліки, а саме:

− екологічні обмеження при застосуванні;

− витрати на сировину;

− низькі значення модуля пружності та міцності.

Щоб розширити свого перебування на ринку пакувальних матеріалів з пластмаси, слід збільшити їхні експлуатаційні характеристики, спростити обробку, підвищити виробничість та можливість утилізації. Наприклад:


  • поліпшити тепловий режим, оскільки технології упакування використовують підвищені температури при заповненні пляшок або контейнерів харчовими продуктами, або при швидкому розігріванні контейнерів з харчовими продуктами;

  • поліпшити тепловий режим за низьких температур: заморожуванні або глибокому заморожуванні;

  • спростити обробку: здатність добре оброблятись дозволяє отримати легші та дешевші упаковки, причому час виробничого циклу зменшується, а виробничість підвищується;

  • низькі кінцеві витрати: легше наносити друк, фарбування всього матеріалу, декорування у процесі формування, збирання у процесі формування та адаптоване проектування дозволяє зменшити витрати на оброблення та збір;

  • переробка: необхідність полегшити її та знайти промислові ринки збуту завдяки раціональному вибору сумісних матеріалів та роботі тільки з одним матеріалом.

Отже, незважаючи на небагату історію, полімерні матеріали стали незамінними у різних галузях господарства. Це зумовлено багатьма факторами, зокрема їх механічними властивостями, дешевизною, простотою виготовлення, технологічністю, можливістю переробки та повторного використання тощо.

Основним недоліком використання пластмас ще й досі лишається екологічний фактор. Економічна наука мало звертала увагу на екологічні проблеми, що й стало однією з причин формування техногенного типу економічного розвитку. Цей тип можна охарактеризувати як природоруйнівний, оснований на використанні штучних засобів виробництва, створених без урахування екологічних обмежень.

Для запобігання глобальній та локальній екологічним кризам необхідно змінити техногенний тип розвитку на сталий. Останній дає можливість задовольнити потреби сучасних поколінь, але не ставить під загрозу існування наступних. Концепція сталого розвитку набула визнання як в економічній науці, так і в міжнародній практиці.

Головним завданням усіх виробників полімерних матеріалів зараз є впровадження методів, які дозволять реалізувати життєдіяльність суспільства шляхом упровадження його до природних біохімічних циклів, що призведе до мінімізації використання природних ресурсів, збереження необхідних ресурсів і умов для майбутніх поколінь. Це стане можливим при заміні звичайних полімерних матеріалів на біологічні.

Якість навколишнього середовища дещо поліпшилася у розвинутих країнах, але погіршується у нових індустріальних країнах. Найгірше те, що до основної проблеми виснаження невідновлюваних ресурсів додалася і стала найголовнішою деградація відновлюваних ресурсів – ґрунтів, лісів, водних ресурсів, атмосфери.

Для створення такої економічної стратегії сталого розвитку необхідно обмежити споживання. Суспільство має обмежити своє існування необхідними корисними потребами, які забезпечать безкризове існування. Престижні та згубні потреби мають бути ліквідовані. Критеріями сталого розвитку мають стати мінімальна собівартість та висока якість корисної та необхідної продукції і послуг, невисока диференціація при розподілі серед членів суспільства матеріальних благ, які створюються у сфері суспільного виробництва. Використання полімерних матеріалів дозволить швидше досягти поставленої мети в Україні та усьому світі.



**Тепла Тетяна Леонідівна – канд. екон. наук, ст. викладач кафедри прикладного матеріалознавства та обробки матеріалів Національного університету «Львівська політехніка».


Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал