Depolimeryzacja

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Depolimeryzacjareakcja chemiczna rozpadu polimeru (związku wielkocząsteczkowego) na monomery, zachodząca tak samo jak reakcja polimeryzacji, tyle że w przeciwną stronę.

Polimeryzacja to reakcja, w wyniku której związki chemiczne o małej masie cząsteczkowej zwane monomerami lub mieszanina kilku takich związków reagują same ze sobą, aż do wyczerpania wolnych grup funkcyjnych, w wyniku czego powstają cząsteczki o wielokrotnie większej masie cząsteczkowej od substratów, tworząc polimer.Polimery (gr. polymeres - wieloczęściowy, zbudowany z wielu części) – substancje chemiczne o bardzo dużej masie cząsteczkowej, które składają się z wielokrotnie powtórzonych jednostek zwanych merami.

Depolimeryzacją nazywa się proces, w którym głównym produktem są wyjściowe monomery. Jeśli proces rozkładu polimeru przebiega z wytworzeniem innych produktów nazywa się go degradacją. Przykładem degradacji, (a nie depolimeryzacji) jest np. rozkład usieciowanej żywicy fenolowo-formaldehydowej (bakelit), która pod wpływem wysokiej temperatury rozkłada się na mieszaninę wielu związków.

Metakrylan metylu (MMA) – organiczny związek chemiczny z grupy estrów, nienasycony ester metylowy kwasu metakrylowego. Jest monomerem używanym do produkcji polimetakrylanu metylu (PMMA). Ze względu na skłonność do samorzutnej polimeryzacji metakrylan metylu przechowywany jest z dodatkami stabilizacyjnymi.Reakcja chemiczna – każdy proces, w wyniku którego pierwotna substancja zwana substratem przemienia się w inną substancję zwaną produktem. Aby cząsteczka substratu zamieniła się w cząsteczkę produktu konieczne jest rozerwanie przynajmniej jednego z obecnych w niej wiązań chemicznych pomiędzy atomami, bądź też utworzenie się przynajmniej jednego nowego wiązania. Reakcje chemiczne przebiegają z reguły z wydzieleniem lub pochłonięciem energii cieplnej, promienistej (alfa lub beta) lub elektrycznej.

Wiele procesów polimeryzacji zachodzi w warunkach bliskich równowagi, towarzyszy im więc znaczny udział depolimeryzacji. Zmieniając warunki termodynamiczne procesu (temperatura, ciśnienie, stężenie reagentów) można zmieniać udział reakcji polimeryzacji do depolimeryzacji. Niemal dla każdego procesu polimeryzacji istnieje tzw. temperatura sufitowa i ciśnienie sufitowe. Są to takie warunki w których proces depolimeryzacji zaczyna przeważać na polimeryzacją.

Ciepło w fizyce – jeden z dwóch, obok pracy, sposobów przekazywania energii wewnętrznej układowi termodynamicznemu. Jest to przekazywanie energii chaotycznego ruchu cząstek (atomów, cząsteczek, jonów).Eksplozja – gwałtowny wybuch powodujący powstanie fali uderzeniowej rozchodzącej się z prędkością powyżej 400 m/s – ale poniżej maksymalnej prędkości możliwej dla danego materiału wybuchowego.

Depolimeryzacja gotowych polimerów może zachodzić pod wpływem temperatury, światła lub czynników chemicznych. Jest ona zazwyczaj zjawiskiem niekorzystnym.

  • W przypadku przemysłowej syntezy polimerów, niekontrolowana depolimeryzacja prowadzi do zmniejszenia wydajności procesu, zmniejszenia masy cząsteczkowej i zwiększenia polidyspersji produktów.
  • W przypadku przetwórstwa polimerów, niekontrolowana depolimeryzacja prowadzi często do eksplozji aparatury (np: wtryskarek), stąd przetwórstwo tworzyw musi być zawsze prowadzone poniżej warunków sufitowych dla danego polimeru.
  • Depolimeryzacja zachodzi też powolnie w czasie użytkowania gotowych produktów z niektórych tworzyw sztucznych pod wpływem ciepła i światła, co wymaga dodawania do nich związków chemicznych spowalniających ten proces, tzw. inhibitorów.
  • Proces depolimeryzacji stosuje się czasem przy recyklingu tworzyw. Zaletą tego sposobu recyklingu jest możliwość odzyskiwania monomerów, które można ponownie użyć do syntezy. Recykling przez depolimeryzację wymaga jednak dokładnego sortowania tworzyw na rodzaje oraz dokładnego mycia i suszenia posortowanych śmieci plastikowych.

    Kwas adypinowy (E355) – organiczny związek chemiczny zaliczany do kwasów dikarboksylowych. Otrzymuje się go poprzez utlenianie cykloheksanolu. Jest stosowany w syntezie poliamidów (np. nylonu).Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

    Przykładem termicznej depolimeryzacji stosowanej przy recyklingu jest rozkład poli(metakrylanu metylu) (tzw. szkło organiczne, plexiglass), w wyniku którego otrzymuje się metakrylan metylu. Dość gwałtowny rozkład następuje w temperaturze około 300 °C, w której monomer jest lotny i opuszcza środowisko reakcji. Po skropleniu i przedestylowaniu uzyskuje się czysty metakrylan metylu, który jest substratem, który można użyć do ponownej polimeryzacji.

    Stężenie (ang. concentration) – miara ilości substancji (pierwiastka, związku chemicznego, jonu bądź innego indywiduum chemicznego) w mieszaninie. Pojęcie to stosowane jest najczęściej w przypadku roztworów. Według definicji Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) terminem tym określa się jedynie cztery sposoby wyrażenia ilości substancji, w których odnosi się ją do objętości mieszaniny (są to stężenia masowe, molowe, objętościowe i liczbowe). W praktyce stosowanych jest jednak wiele innych rodzajów stężeń, włączając w to sposoby pośrednie (np. poprzez odniesienie zawartości substancji do gęstości mieszaniny).Wtryskarka – obrabiarka do formowania wtryskowego tworzyw sztucznych. Składa się z zasobnika na surowiec w postaci granulatu oraz ogrzewanego cylindra, w którym tworzywo ulega stopieniu. Tłok lub ślimak przetłacza stopione tworzywo do formy, w której zastyga ono (zestala się) w kształtkę zwaną również wypraską.

    Przykładem depolimeryzacji pod wpływem czynników chemicznych, również stosowanym w recyklingu, jest depolimeryzacja nylonu 66, która wymaga mniej drastycznych warunków. Polimer ogrzewa się w rozcieńczonym kwasie siarkowym przez kilka godzin. Po ochłodzeniu wytrąca się krystaliczny kwas adypinowy. Drugi składnik polimeru – heksametylenodiamina – może również zostać wydzielona z mieszaniny poreakcyjnej.

    Tworzywa sztuczne – materiały składające się z polimerów syntetycznych (wytworzonych sztucznie przez człowieka i niewystępujących w naturze) lub zmodyfikowanych polimerów naturalnych oraz dodatków modyfikujących takich jak np. napełniacze proszkowe lub włókniste, stabilizatory termiczne, stabilizatory promieniowania UV, uniepalniacze, środki antystatyczne, środki spieniające, barwniki itp. Termin „tworzywa sztuczne” funkcjonuje obok niepoprawnych często stosowanych żargonowych określeń takich jak np. plastik. Najbardziej poprawnym terminem obejmującym wszystkie materiały zawierające jako główny składnik polimer, bez rozróżniania, czy jest on pochodzenia sztucznego czy naturalnego, jest określenie „tworzywa polimerowe”.Fenoplasty – tworzywa sztuczne na bazie żywic otrzymywanych w wyniku polimeryzacji fenolu i formaldehydu. Pierwsza metoda utwardzenia żywicy formaldehydowej dająca zastosowanie przemysłowe do wyrobu tworzyw sztucznych została opracowana w latach 1907-1908 przez Leo Hendrika Baekelanda. Wydarzenie to stało się jednocześnie narodzinami przemysłu syntetycznych tworzyw sztucznych, czyli tworzyw, do produkcji których używa się składników otrzymanych również na drodze syntetycznej, a nie pochodzenia naturalnego. Pierwotnie tworzywa te były nazywane od nazwiska wynalazcy bakelitem, choć sam bakelit to tylko jedna z odmian tego typu tworzyw.

    Bibliografia[ | edytuj kod]

  • Praca zbiorowa, Chemia polimerów, red. Zbigniew Florjańczyk, Stanisław Penczek, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 2002, tom 1, ISBN 83-7207-368-6
  • Malcolm P. Stevens, Wprowadzenie do chemii polimerów, tł. Mirosław Włodarczyk at al, PWN 1983, ISBN 83-01-03110-7
  • Szkło akrylowe (szkło organiczne; inaczej pleksi, pleksiglas, metapleks) – przezroczyste tworzywo sztuczne, którego głównym składnikiem jest polimer – poli(metakrylan metylu) (PMMA). Niektóre rodzaje pleksiglasu zawierają też pewne ilości innych polimerów i kopolimerów poliakrylowych.Ciśnienie – wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa, co przedstawia zależność:




    Warto wiedzieć że... beta

    Równowaga reakcji chemicznych – stan, gdy reakcja chemiczna zachodzi z jednakową szybkością w obu kierunkach, a więc stężenia reagentów nie zmieniają się w czasie. Potencjały termodynamiczne układu, jakim jest środowisko reakcji, osiągają wartości minimalne (charakterystyczne dla określonych warunków). Minimum osiągają też odpowiednie funkcje termodynamiczne reakcji.
    Inhibitor (łac. inhibeo – zatrzymuję) – związek chemiczny powodujący zahamowanie bądź spowolnienie reakcji chemicznej. Proces ten nazywa się inhibicją. Inhibitorem można nazwać zarówno substancję powodującą spowolnienie lub zatrzymanie reakcji niekatalizowanej jak i substancję obniżającą aktywność katalizatora w reakcji katalizowanej. Ponieważ w przeciwieństwie do katalizatorów, inhibitory mogą ulegać zużyciu w trakcie reakcji, nazywanie ich ujemnymi katalizatorami jest niezalecane. Odwrotnym działaniem do inhibitora charakteryzuje się inicjator.
    Dyspersyjność, stopień dyspersyjności, wskaźnik dyspersyjności, współczynnik dyspersyjności (dawniej: polidyspersyjność, polidyspersja oraz ich pochodne) – statystyczny rozrzut masy cząsteczek polimeru.
    Recykling, recyklizacja (ang. recycling) – jedna z metod ochrony środowiska naturalnego. Jej celem jest ograniczenie zużycia surowców naturalnych oraz zmniejszenie ilości odpadów.
    Monomery – cząsteczki tego samego lub kilku różnych związków chemicznych o stosunkowo niedużej masie cząsteczkowej, z których w wyniku reakcji polimeryzacji, mogą powstawać różnej długości polimery. Fragmenty monomerów w strukturze polimeru noszą nazwę merów.

    Reklama