Polimerai2
5 (100%) 1 vote

Polimerai2



Polimerai

Chemijos projektas

Žodis “polimeras” reiškia “daug dalių”. Šiuo metu polimerai yra viena iš svarbiausių liaudies ūkiui stambiamolekulių junginių klasė. Vandens molekulinė masė 18, benzono – 78, kreidos – 100, polimerų nuo dešimties tūkstančių iki milijonų. Polimerų gigantiškos molekulės sudarytos iš atomų grupių, chemiškai sujungtų į ilgas grandines. Vieno iš struktūriniu požiūriu paprastesnių ir labai paplitusių polimerų polietileno struktūrinė formulė:

[ -CH2-CH2-]n

Polietilenas susidaro jungiantis etileno CH2=CH2 molekulėms. Tam tikromis sąlygomis ir vartojant katalizatorių, dviguboji jungtis suyra, ir gaunama grandinė, sudaryta iš –CH2-CH2- grupių. Pradinė molekulė, iš kurios susidaro polimeras, vadinama monomeru. Polimerų grandinę sudarančių monomerų skaičius vadinamas polimerizacijos laipsniu.

Iš maisto produktams tinkamų polimerų labai svarbūs grandininiai poliesteriai, kurių grandyse yra aromatinių ir alifatinių grupių, pavyzdžiui, polietilentereftalatas arba polietilenglikoltereftalatas:

[ -OCH2-CH2OOC-  -CO ]n

Polimerinės medžiagos, kurios tiesiogiai liečia maisto produktus, turi būti chemiškai patvarios, turėti tam tikras fizikines, chemines, mechanines bei technologines savybes, patenkinti higieninius reikalavimus.

Daugeliui gali iškili klausimas: ar saugūs sveikatai plastikiniai indai ir pakavimo medžiagos?

Lietuvoje įvairiose pramonės šakose gana plačiai naudojamos įvairios plastikinės medžiagos. Nemaža jų dalis naudojama maisto produktams skirtų indų, taros, pakavimo medžiagų gamybai. Pagrindinis reikalavimas – visi šie gaminiai neturi pabloginti maisto produktų sudėties, kvapo ir skonio, o tuo pačiu ir pakenkti žmonių sveikatai.

Jų saugumas didele dalimi priklauso nuo polimerų cheminės sudėties, naudojimo sąlygų ir paskirties.

Dauguma plastikinių medžiagų yra polimerai, kurie gaunami cheminių reakcijų – polimerizacijos ar polikondensacijos – būdu. Patys polimerai yra netirpūs nei vandenyje, nei maisto produktuose. Į polimerinių medžiagų sudėtį dedama plastifikatorių (pvz. ftalatų), katalizatorių, stabilizatorių, dažų ir pigmentų, kuriais gali būti sunkieji metalai. Be to cheminių reakcijų metu yra naudojami įvairūs tirpikliai (įvairūs alkoholiai, aromatiniai junginiai, chloro organiniai junginiai). Visos šios sudėtinės dalys, o taip pat cheminių reakcijų metu nesureagavę monomerai gali patekti iš plastikinių indų, taros ar pakavimo medžiagų į maisto produktus, pakeisdami jų skonį, kvapą, o tuo pačiu sukeldami įvairius odos, gleivinių, vidaus organų pakenkimus, alergiją.

Ilgesnį laiką naudojant plastikinius indus, tarą, jie „sensta“, t.y. veikiant vandeniui, alkoholiams, rūgštims ir šarmams, šilumai ar šalčiui, šviesai ar esant mechaniniam poveikiui, vyksta polimerų irimas, o jų irimo produktai gali patekti į maisto produktus.

Šeimininkės turėtų atminti, kad plastikiniai indai, tara ar pakavimo medžiagos, skirtos naudoti tik šaltiems maisto produktams, netinka karštų produktų laikymui. Aukšta temperatūra juos gali deformuoti (pvz. polietilenas mažai atsparus aukštai temperatūrai, o polipropilenas ir polistirolas atsparūs tiek aukštai, tiek žemai temperatūrai). Polimerinių medžiagų sudėtyje esantys plastifikatoriai lengvai patenka į riebalines terpes, todėl į plastikinę tarą ar pakavimo medžiagas reikėtų vengti pakuoti ir laikyti riebius maisto produktus. Nereikėtų pamiršti, kad plastikinė tara yra vienkartinė ir netinka pakartotinam maisto produktų laikymui ar konservavimui. Be to, plastiko buteliai, skirti šaltiems nealkoholiniams gėrimams, gali visai netikti alkoholinių gėrimų laikymui. Negalima pakartotinai naudoti maisto produktams plastikinės taros, kuri buvo skirta ne maisto produktams (pvz. trąšoms ar kitoms pramoninėms prekėms). Būtina atkreipti dėmesį į plastikinių indų ženklinimą, t.y. ant indų turi būti pažymėta, kad jie skirti maistui, nurodyta plastiko rūšis, leidžiama naudoti temperatūra.

Didėjant plastikų pritaikymui ir naudojimui, dideja jų poreikis ir jų pagaminama vis daugiau ir daugiau, o tai yra neekologiška. Tad mokslininkai ieško alternatyvių sprendimų. Vienas iš tokių naujausių sprendimų yra vadinamas – Ruduoju auksu.

Kitą kartą, prieš gurkštelėdami „colos“ iš plastikinio butelio, akimirką susimastykite. Tas butelis ateityje ko gero bus gaminamas iš mėšlo. Tokių daiktų, kaip plastikai ar antifrizas gaminimas iš gyvulių išmatų išspręstų daug ekonominių ir ekologinių problemų, sako Ričlando mieste (JAV) įsikūrusios Nacionalinės laboratorijos mokslininkai.

Naminiai gyvuliai, ypač karvės, nevisiškai suvirškina savo pašarą, todėl jų mėšle yra daug angliavandenių ir baltymų. Angliavandeniai gali būti atskirti ir paversti tokiomis cheminėmis medžiagomis kaip glikoliai ir dioliai, naudojamomis gaminant antifrizus ir tam tikras plastiko rūšis. Savo ruožtu, gali būti atskirti ir baltymai, kuriuos galima paversti gyvulių pašaru ar kitais vertingais produktais.

Grupė pabandė išmatuoti, kiek angliavandenių galima išskirti iš mėšlo. Tiesa, jie tvirtina, kad rezultatai dar labai preliminarūs ir nenori pateikti jokių skaičių. Bet specialistai tikisi, kad mėšlas gali tapti svarbiu resursu. Bet
kuriuo atveju, tokiuos tyrimus verta tęsti viena todėl, kad gyvulininkystės atliekų šalinimui yra išleidžiamos didžiulės lėšos.

Polimerai gaunami ne tik cheminiais būdais. Jų apstu gamtoje. Tai celiuliozė, krakmolas, natūralusis kaučiukas, šilkas, įvairios dervos. Cheminiu būdu galima pagaminti ne tik įvairius natūralius polimerus (sintetinis kaučiukas), bet ir sukurti naujas, liaudies ūkiui reikalingas medžiagas. Cheminiais būdais galima pakeisti gamtinius polimerus, pavyzdžiui, celiuliozę, t. y. suteikti jiems naujų savybių.

Trumpai panagrinėsime plačiausiai polimerams gaminti vartojamų medžiagų (monomerų, katalizatorių, iniciatorių, stabilizatorių, plastifikatorių) biologinį aktyvumą.

Monomerai. Polistirolas gaunamas iš stirolo (vinilbenzolo). Tai savito kvapo skystis, verdąs 146 0C temperatūroje. Epichlorhidrinas – bespalvis, skaidrus, erzinančio savito kvapo skystis. Biologiškai aktyvus. Šį aktyvumą lemia molekulėje esantis chloras. Vinilo chloridas – bespalvės, bekvapės dujos. Verda 13,8 0C temperatūroje.

Katalizatoriai, iniciatoriai. Daugelis polimerizacijos katalizatorių pasilieka produkte. Neorganinių medžiagų kiekį polimere nusako pelenai. Net ir nedidelis katalizatoriaus kiekis gatavame dirbinyje spartina polimero senėjimą. Iniciatoriai kaitinami skyla ir sudaro laisvuosius radikalus. Iniciatoriais vartojami organiniai ir neorganiniai peroksidai, hidroperoksidai ir diazojunginiai.

Plastifikatoriai. Iš viso žinoma apie 2000 plastifikatorių, bet plastmasių maisto pramonei gamyboje jų vartojama labai nedaug: glicerinas, parafino aliejus, etanolaminai, ftalio, sebacino, adipino ir citrinos rūgšties esteriai bei mažamolekuliai poliesteriai.

Tirpikliai. Polimerizacijai ar polikondensacijai tirpale vartojami organiniai tirpikliai: toluolas, benzolas, etilo acetatas, heksanas, benzinas, metileno chloridas ir kt. Pasibaigus reakcijai, blogai išdžiovintoje gautoje medžiagoje lieka tam tikra dalis šių tirpiklių: chloro organinių, aromatinių junginių, alkoholių. Tirpiklių dalelės, migravusios į maisto produktus, gali pakeisti jų skonį, kvapą, padaryti juos nuodingus.

Užpildai. Tai daugiausia nenuodingos medžiagos: silicio dioksidas, kreida, celiuliozė, mediena, titano dioksidas ir kt. Nustatyta, kad klijų su užpildais adhezinės ir reologinės savybės kinta priklausomai nuo polipropileno dispersiškumo laipsnio ir kiekio. Adhezinių kompozicijų tirpalų stabilumas ir klampa mažėja mažėjant dalelių savitajam paviršiui, t.y. didėjant dalelių polidispersiškumui. Didinant užpildo kiekį, taip pat mažėja klijų tirpalų klampa.

Disperguotas sendintas polipropilenas yra efektyvus polichloropreninių klijų užpildas. Jis keičia polichloropreninių klijų kohezinį stiprį ir šitaip daro įtaką klijuotinių ir lietinių klijuotinių sujungimų išsluoksniavimo stipriui. Nustatyta, kad optimalus užpildo kiekis, kuriam esant klijuotinių sujungimų stipris būna didžiausias, didėja didėjant dalelių polidispersiškumui.

Polimerinės medžiagos ilgainiui sensta, t. y. keičiasi jų fizikinės, cheminės ir mechaninės savybės. Polimerų senėjimas priklauso nuo destrukcijos reakcijų. Vykstant šioms reakcijoms, polimero makromolekulės skyla, todėl dirbiniai deformuojasi, skilinėja, kol pagaliau suyra. Kai kurių destrukcijos reakcijų metu kinta dirbinių išvaizda: jie pageltonuoja, susidrumsčia, atsiranda tamsių dėmių, susiraukšlėja ir kt.

Didėjant polipropileno senėjimo trukmei, intensyvėja valentinio ryšio C=O svyravimai funkcinėse keto-, karboksi-, aldehido- grupėse, rodantys polimero paviršiaus energijos padidėjimą. Tačiau pastebėtas valentinių švytuoklinių –CH2- ir polipropileno skeleto –C-C- virpesių silpnėjimas, liudijantis apie polipropileno molekulinės masės sumažėjimą.

Polimerus galima skirstyti:

Elektrolitui jautrūs polimerai, keičia savo tirpumą priklausomai, nuo mažos molekulinės masės vandeninio elektrolito cheminės sudėties ir koncentracijos. Tiksli polimero reakcija į tokį aplinkos pasikeitimą priklauso nuo polimero chemines struktūros, molekulinės masės ir jo koncentracijos tirpale.

Beveik visi vandenyje tirpus polimerai tirpsta vandenyje esant kambario temperatūrai, tačiau tirpale šaldant ar šildant jie patiria tirpumo fazinį virsmą ir pasidaro nebetirpūs. Dažniausiai temperatūrai jautrūs polimerai yra tokie, kurių tirpumas mažėja kylant temperatūrai.

pH jautrūs polimerai – amfoteriniai kopolimerai – keičia savo konformaciją arba patiria fazinį virsmą priklausomai nuo aplinkos pH. Tai svarbu projektuojant vaistų įvedimo sistemas, kurios taikytinos pasikeitusiam organų rūgštingumui koreguoti.

Fotojautrūs polimerai taip pat keičia savo konformaciją arba patiria fazinį virsmą priklausomai nuo tam tikro bangos ilgio šviesos poveikio. Turint fotojautrų polimerą, kurio savybes galime reversiškai keisti, keičiant šviesos poveikį, galima kurti optiškai valdomus molekulinius perjungiklius arba optinės informacijos kaupiklius.

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 1430 žodžiai iš 4695 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.