Przeczytaj
Recykling odpadów
Jest to proces przekształcania odpadów (np. butelek z PET‑u) w nowe, przydatne materiały i/lub przedmioty. Stanowi obecnie jeden z najbardziej kluczowych aspektów operacji przemysłowych, który pozwala na osiągnięcie dużych zysków oraz wpływa na ochronę środowiska naturalnego. Stosowanie recyklingu jest konieczne do odpadów produkowanych z polimerówpolimerów, które nie ulegają biodegradacjibiodegradacji. Polimery takie to wielkocząsteczkowe związki – do ich produkcji stosuje się petrochemikalia. Zasoby ropopochodne (petrochemikalia) stanowią źródła nieodnawialne, których światowe zasoby są na wyczerpaniu. Większość monomerówmonomerów, stanowiących substraty syntezy polimerów do produkcji tworzyw sztucznych (np.: eten, propen, chloroeten, etenylobenzen i tereftalan etylenu), pochodzi z produktów petrochemicznych i nie jest podatna na biodegradację, co czyni je materiałami kandydującymi do recyklingu.
Podział polimerów
Polimery, ze względu na budowę, dzielą się na organiczne i nieorganiczne (np. silikony). Wśród polimerów organicznych wyróżnia się: poliolefiny, polimery winylowe, polietery, poliamidy, poliuretany, poliwęglany, biopolimery (np. polipeptydy) oraz poliestrypoliestry.
Poliestry to polimery, które posiadają wiązania estrowe w łańcuchach głównych.

Wśród nich wyróżnia się:
Przykładem zastosowania poliestrów alifatycznych jest wytwarzanie szwów. Zdjęcie przedstawiające poliestrową nić chirurgiczną. Źródło: commons.wikimedia.org, licencja: CC0 1.0, Poliestry aromatyczne (posiadające w budowie merów pierścienie aromatyczne) Przykładem poliestru aromatycznego jest poli(tereftalan etylenu) (PET), o wzorze . Ilustracja przedstawiająca wzór poli(tereftalanu etylenu) (PET). W nawiasie kwadratowym struktura złożona z atomu tlenu, którego jedno z wiązań wychodzi poza nawias, drugie łączy go z atomem węgla, który to związany jest za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązania pojedynczego z grupą fenylową, czyli pierścieniem benzenu, który to, względem opisanego podstawnika posiada grupę składającą się z atomu węgla związanego za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązania pojedynczego z drugim atomem tlenu, który to łączy się z grupą metylenową , ta z kolejną grupą metylenową , której wiązanie wychodzi poza nawias. Względem nawiasu kwadratowego w indeksie dolnym znajduje się litera n. Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Przykładem zastosowania poliestrów aromatycznych jest produkcja włókien syntetycznych (dakron). Zdjęcie przedstawiające pięć szpulek z nawiniętymi nitkami, pierwsza z szarą, dalej z czerwoną, kolejno ze złotą, niebieską i białą. Źródło: Simon A. Eugster, licencja: CC BY 3.0 dostępny w Internecie: cs.wikipedia.org Z poliestrów aromatycznych wytwarzana jest również folia poliestrowa (mylar). Zdjęcie przedstawiające gwiazdkę wykonaną ze srebrnej folii, doczepianą często do prezentów. Źródło: www.pixnio.com, licencja: domena publiczna, Poliwęglany (poliestry kwasu węglowego) Wzór ogólny poliwęglanów zapisujemy następująco: Ilustracja przedstawiająca wzór poliestru kwasu węglowego. W nawiasie kwadratowym znajduje się atom tlenu, którego jedno z wiązań wychodzi poza nawias, zaś drugie łączy się z grupą fenylową, która to w pozycji czwartej łączy się z atomem węgla związanym z dwiema grupami metylowymi oraz grupą fenylową podstawioną w pozycji czwartej względem wspomnianego atomu węgla atomem tlenu związanym z atomem węgla, który to łączy się za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu, zaś jedno wiązanie wychodzi poza nawias. Względem nawiasu kwadratowego w indeksie dolnym znajduje się litera n. Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Poliwęglany wykorzystuje się np. do produkcji płyt CD. Zdjęcie przedstawiające płytę CD wykonaną z poliwęglanu. Źródło: Luis Fernández García, licencja: CC BY-SA 2.1 dostępny w Internecie: pl.wikipedia.org, Poliakrylany (poliestry kwasów dikarboksylowych i difenoli) Wzór ogólny poliakrylanów zapisuje się następująco: Ilustracja przedstawiająca wzór ogólny poliakrylanów. Struktura znajduje się w nawiasie kwadratowym. Od grupy odchodzi wiązanie w lewo, poza nawias kwadratowy. W nawiasie grupa ta łączy się z grupą połączoną z atomem węgla, który to związany jest za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązania pojedynczego z grupą . Ponadto od grup jedno wiązanie odchodzi również poza nawias, w prawą stronę, względem tego nawiasu w indeksie dolnym znajduje się litera n. Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Przykładem poliakrylanu jest poli(metakrylan metylu), wykorzystywany do produkcji szkła akrylowego. Poliakrylany używane są również do tworzenia farb akrylowych. Zdjęcie przedstawiające opakowanie różnokolorowych farb akrylowych. Źródło: www.pexels.com, licencja: domena publiczna
Otrzymywanie poliestrów
Poliestry można otrzymać w wyniku polikondensacjipolikondensacji. Jest to reakcja, w której udział biorą monomery z przynajmniej dwoma grupami funkcyjnymi. Dzięki niej powstaje polimer i produkt uboczny, np. woda. Poliestry można otrzymać w wyniku kilku rodzajów polikondensacji: homopolikondensacji, heteropolikondensacji, polikondensacji w wyniku tranestryfikacji oraz polikondensacji na granicy faz. Dla dwóch różnych monomerów, posiadających dwie takie same grupy funkcyjne, możliwa jest heteropolikondensacja.

Natomiast o homopolikondensacji mowa jest wówczas, gdy reagują takie same monomery o dwóch różnych grupach funkcyjnych, np. hydroksykwasy:

Polikondensacja przez wymianę estrową
Proces ten przebiega w dwóch etapach. W pierwszym zachodzi transestryfikacja estru z alkoholem (obydwa te związki musza mieć przynajmniej dwie grupy funkcyjne – alkohol często stosuje się w nadmiarze w celu przesunięcia stanu równowagi w kierunku produktów). W drugim etapie następuje polikondensacja powstałego w pierwszym etapie estru, w efekcie czego tworzy się polimer. Alkohol stanowi produkt uboczny pierwszego i drugiego etapu. Przykład otrzymywania PET‑u w wyniku tego procesu został przedstawiony poniżej.
Polikondensacja na granicy faz polega na prowadzeniu reakcji na granicy rozdziału dwóch niemieszających się ze sobą rozpuszczalników (np. wody i dichlorometanu). Metoda ta zakłada, że jeden z reagentów rozpuszcza się w wodzie, a drugi w rozpuszczalniku organicznym. Jest ona stosowana w przypadku monomerów lub polimerów ulegających rozkładowi w stanie stopionym. W jej wyniku małocząsteczkowe produkty uboczne, jak np. , przechodzą do warstwy wodnej, a polimer zostaje usuwany ze środowiska reakcji lub przechodzi do warstwy organicznej (jeśli jest w niej rozpuszczalny). Reakcja przebiega szybko, można prowadzić ją w niskiej temperaturze, a otrzymywane produkty stanowią polimery o dużym ciężarze cząsteczkowym.

Otrzymywanie poliwęglanu z bisfenolanu A disodu i fosgenu.:

W celu przesunięcia położenia stanu równowagi, podczas przeprowadzania polikondensacji, usuwa się powstający produkt uboczny. Stosuje się w tym celu np.:
intensywne mieszanie;
przepływ gazu inertnego (np. );
obniżone ciśnienie, próżnię;
wysoką temperaturę.
Ponadto poliestry alifatyczne otrzymuje się w wyniku polimeryzacji z otwarciem pierścienia (ROP). Jest to metatetyczna polimeryzacja np. cyklicznych diestrów (laktydów), laktonów.

Jednym z poliestrów, produkowanych na szeroką skalę, jest PET – poli(tereftalan etylenu). Polimer ten został opatentowany w roku przez British Calico Printers. W głównej mierze stosowany jest do produkcji włókien, które z kolei używane są przy wyrobie różnych rodzajów tekstyliów. Symbol na metkach materiałów „poliester” oznacza, że zostały one wyprodukowane z PET‑u.

Po za tym polimer ten znajduje zastosowanie przy produkcji butelek, opakowań, obudów, worków, woreczków, folii, filmów fotograficznych, taśm i różnych kształtek.

Dom Futuro to okrągły dom przypominający latający spodek, zaprojektowany przez Matti Suuronen (lata i wieku). Czy wiesz, ze ta ceniona przez kolekcjonerów ciekawostka mieszkalna jest zbudowana wyłącznie z polimerów? Dokładnie z trzech jego rodzajów: poliestru wzmocnionego włóknem szklanym, poliuretanów i poli(metakrylanu metylu).
Słownik
reakcja łączenia się małych cząsteczek, zawierających wiązania podwójne‑monomerów, w duże związki‑polimery (łańcuchowe lub sieciowe), które posiadają wielokrotnie większe masy cząsteczkowe; do jej przeprowadzenia stosuje się katalizatory i czasem także wysokie ciśnienie
reakcja, której ulegają monomery z przynajmniej dwoma grupami funkcyjnymi; przebiega stopniowo, a w wyniku jej przebiegu powstaje polimer oraz produkt uboczny (np. woda, metanol, glikol)
najmniejszy powtarzający się w polimerze fragment jego łańcucha
(gr. mónos „jedyny”, méros „część”) związek, którego cząsteczki mogą ulegać polimeryzacji
jednostka strukturalna, przejściowa (przed polimerem właściwym), złożona z jednakowych merów w liczbie od do
związek wielkocząsteczkowy, w postaci łańcucha lub sieci powtarzających się merów, w liczbie od do i więcej
polimery, które posiadają wiązania estrowe w łańcuchach głównych
biochemiczny rozkład związków organicznych na proste związki nieorganiczne, na skutek działania saprobiontów (np. bakterii, grzybów)
Bibliografia
Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Węglowodory. Repetytorium i zadania, Kraków 2020.
Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Związki organiczne zawierające azot oraz wielofunkcyjne pochodne węglowodorów. Repetytorium i zadania, Kraków 2021.
Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Kompendium terminologii oraz nazewnictwa związków organicznych. Poradnik dla nauczycieli i uczniów, Kraków 2020.
Rabek J., Współczesna wiedza o polimerach, Warszawa 2013.
orkowska‑Lelek U., Polimery, online: http://www.chemia.odlew.agh.edu.pl/dydaktyka/Dokumenty/ChO_IMiR/Lab_niestacjonarne/polimery_teoria.pdf, dostęp: 27.07.2021.
Białk W., POLIESTRY NASYCONE poliestry alifatyczne, są polimerami o niewielkim znaczeniu praktycznym i technologicznym, poliestry aromatycne, w przeciwieństwie, online: https://slideplayer.pl/slide/59220/, dostęp: 27.07.2021.
Gawdzik B., Polimery – czyli wszystko, co nas otacza..., online: http://www.polimery.umcs.lublin.pl/HTML/akt/prezentacja2010.pdf, dostęp: 27.07.2021.