От целлулоида до LLDPE
Можно услышать мнение, что пластик — это не надёжный материал. Однако он всё чаще используется в тех сферах, где раньше применяли металл, дерево или бетон. Так произошло и с септиками. Современные полимеры превзошли по качеству все другие материалы. Новые возможности позволили усовершенствовать технологию производства станций биологической очистки и сделать их доступнее. Компания «Мультпласт « более 10 лет выпускает изделия из LLDPE. Этот пластик отлично подходит для крупных ёмкостей. В этой статье мы кратко расскажем об истории пластмассы и подробно разберём преимущества LLDPE.
Пластик прочно вошёл в нашу жизнь. В 1976 году производство пластмассы обогнало другие материалы – это было началом пластиковой эры. Трудно представить сферу, где не используются полимеры. О многих вещах мы забыли, поскольку они стали привычными. К примеру, суперклей появился в 1958 году при поиске прозрачного пластика для оптических прицелов. Материал оказался слишком липким, но получил применение как клей. Различные добавки и методы получения придают пластику многообразные свойства, что сделало его главным материалом второй половины ХХ века.
Для лучшего понимания значения пластмассы, представьте, что вам нужно изготовить обычный пластиковый стаканчик, но из натуральных материалов. Это может показаться несложной задачей, однако важно, чтобы сосуд сохранил все свои первоначальные качества. Иными словами, он должен быть доступным по цене, лёгким, прочным, долговечным и занимать мало места при транспортировке. Например, стекло используется для изготовления тары. Стеклянные стаканы получаются прозрачными и стандартной формы, но при этом они тяжёлые и хрупкие. Другие материалы, такие как металл, камень, бумага, дерево или глина, мало пригодны для этой цели. На планете не существует другого материала, который мог бы обеспечить все эти свойства одновременно, кроме пластика.
Похожими изысканиями занимался в 1862 году британский металлург Александр Паркес. Он стремился создать замену дорогой слоновой кости, которую использовали для изготовления бильярдных шаров. В результате своих исследований он открыл первый пластификатор – добавку, которая придаёт полимерам пластичность. Паркес взял обычный хлопок, обработал его азотной кислотой и добавил камфору, лекарственное средство, получаемое из эфирных масел. Затем он нагрел смесь нитроцеллюлозы, камфоры и спирта и залил в форму. После остывания получался упругий шар, стойкий к ударам. Таким образом, был создан паркезин – первый полусинтетический пластик, который появился на свет. 
Позже, в 1870 году, твёрдая смесь нитроцеллюлозы и камфоры была зарегистрирована под названием «целлулоид» и получила широкое распространение по всему миру. Из целлулоида начали производить расчёски, игрушки, заколки и фотоплёнку. В антикварных магазинах можно найти кукол XIX века из целлулоида, а киноплёнка создала новое направление в искусстве – кинематограф.
Однако целлулоид был довольно хрупким материалом, который легко воспламенялся, и поэтому его заменили другие виды пластмассы. Лучшие химики того времени экспериментировали с добавками и создавали материалы с новыми качествами, которые немедленно находили своё место на рынке. В 1891 году была изобретена вискоза, из которой стали производить ткань. Основу нового материала составляла древесная целлюлоза. Через двадцать лет вискоза была использована для создания первого упаковочного материала – целлофана. Жак Бранденбергер пытался сделать влагостойкую скатерть, но плёнка плохо держалась на ткани. Зато целлофан прекрасно зарекомендовал себя в качестве обёртки и упаковки для продуктов.
Вискоза и целлулоид были основаны на натуральных материалах, таких как хлопок и дерево, и во многом сохраняли их свойства. Первый полностью синтетический пластик был разработан Лео Беикеландом в 1907 году. В течение пяти лет он искал условия, при которых реакция формальдегида и фенола приведёт к получению вещества с желаемыми свойствами, похожего на смолу. Новый материал был устойчив к растворителям, не проводил ток и, главное, сохранял твёрдость при высоких температурах. В результате был создан материал – бакелит. Первые телефонные аппараты были изготовлены именно из этого открытия Беикеланда. Новый пластик быстро распространился по всему миру и получил широкое применение в области приборостроения.
С течением времени роль отдельных энтузиастов-химиков перешла к крупным корпорациям, которые обладали собственными лабораториями и привлекали лучших учёных. Одной из таких компаний была ICI, чья деятельность связана с появлением материала, превосходящего все предыдущие достижения – полиэтилена. Этот материал производится из этилена, бесцветного газа, получаемого из жидких дистиллятов нефти. Сырьё для его производства было недорогим, а эффективность производства высокой. Два сотрудника ICI Эрик Фосет и Реджинальд Гибсон, проводили эксперименты с газами под высоким давлением. В результате множества опытов они получили небольшое количество белого осадка, похожего на парафин. Через два года Майкл Перрин, также работник ICI, разработал технологию производства полиэтилена низкой плотности в промышленных масштабах. Новый материал нашёл широкое применение во время Второй мировой войны.
История дальнейшего развития полиэтиленовых материалов связана с именем Карла Циглера, лауреата Нобелевской премии. Проводя эксперименты с различными катализаторами, он значительно упростил процесс получения пластика из этилена, не требуя высокого давления. Созданный им материал обладал высокой плотностью. Эти эксперименты продолжились и был создан сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности, который применяется для изготовления бронежилетов и элементов брони. Синтетические материалы на основе этилена оказались разнообразными и удобными, постепенно вытесняя другие виды пластика.
В 1980 году началось производство линейного полиэтилена низкой плотности (LLDPE), который широко используется в септиках и станциях биологической очистки, производимых компанией «Мультпласт». LLDPE — это специфический матовый материал, который больше похож на твёрдую резину, чем на пластик. В отличие от резины, он не трескается, не горит, устойчив к низким температурам и не имеет запаха. При этом он сохраняет все полезные свойства резины, такие как гибкость, сохранение формы и стойкость к ударным нагрузкам. Такой материал идеально подходит для производства больших ёмкостей, которые должны обеспечивать герметичность минимум 50 лет.
Линейный полиэтилен низкой плотности является разновидностью полиэтилена с особым строением молекул. Обычно полимерные молекулы очень длинные и имеют большие ответвления. Это делает пластмассу относительно гибкой, подобно длинной палке, которую легче согнуть, чем короткую. Однако, в отличие от деревянной палки, обычный полиэтилен не возвращается к исходной форме после деформации и остаётся изогнутым или растянутым. Преимущество LLDPE заключается в том, что его молекулярная структура имеет короткие ответвления, за счёт этого сила связи между длинными молекулами – сильнее. Благодаря такой структуре, при деформации LLDPE стремится сохранить свою исходную форму. Это свойство делает его более похожим на резину или каучук.
LLDPE производят с использованием катализаторов Циглера, о которых мы говорили ранее. Процесс полимеризации может осуществляться в растворной фазе или в газофазных реакторах, при более низкой температуре и давлении, чем при производстве обычного полиэтилена (LDPE). Получаемый пластик LLDPE обладает повышенной прочностью на растяжение, ударопрочностью и стойкостью к проколам по сравнению с LDPE. Он очень гибкий и удлиняется под нагрузкой. LLDPE может использоваться для изготовления крупных объектов с лучшей устойчивостью к трещинам под воздействием окружающей среды. Он полностью непроницаем для воды и жира, а также устойчив к агрессивным щелочным и кислотным средам.
LLDPE проник почти на все традиционные рынки полиэтилена. Он используется для производства пластиковых пакетов, стретч-плёнки, игрушек, чехлов, крышек, труб, вёдер и контейнеров, покрытия кабелей и геомембран. Получил широкое применение при изготовлении подземных ёмкостей, септиков и станций биологической очистки. В 2013 году объём мирового рынка LLDPE достиг 40 миллиардов долларов.
На протяжении многих столетий люди использовали растения, чтобы изготовить изделия, которые служили для хранения как жидких, так и сухих продуктов. Появление керамики стало первым случаем обработки природных материалов с целью улучшения их изначальных свойств. Вплоть до середины XX века горшки и сосуды из обожжённой глины или стекла являлись основным способом хранения продуктов и товаров. Только во второй половине XX века учёные создали полиэтилен – прочный, недорогой, непроницаемый и нетоксичный материал, который по-настоящему изменил жизнь людей к лучшему.