Plastifisering av klær vil si økt brukt av polyester som fibermateriale.
Plastavfall og mikroplast
Plastavfall representerer et stort avfallsproblem som gir stor skade på dyr og økosystemer, blant annet mikroplast, små plastpartikler i størrelse mellom 5 mm og 1 mikrometer (µm) som er nedbrytningsprodukter fra plast, som flyter i havet, finnes i sedimenter og inngår i mange næringskjeder med ukjente langtidseffekter. Mange typer klær er laget av plastfibre og som avgir mikroplast ved klesvask. For å redusere prisen på klær slik at fortjenesten blir større for klesindustrien blandes det inn syntetiske fibre i bomull og ull.
Giftstoffer fra plast
Plast kan inneholde mange plastkjemikalier som bisfenol A, plastmykgjørere (ftalater) , antioksidanter, pigmenter, tungmetaller monomere og oligomere som ikke er blitt polymerisert og kan derved lekke ut. Varmestabiliserende stoffer gjør at plasten ikke blir ødelagt og oksidert av varme, og mye brukt i PVC-plast. Blant annet barium, kalsium eller zinksalter av fettsyrer (tidligere brukte man også bly og kadmium). Fenolater, organiske tinnforbindelser, epoksidert vegetabilske oljer osv. kan også være tilsatt. Organiske nikkelforbindelser kan være brukt for UV-stabilisering. Mange av tilsetningsstoffene i plast kan ha uante toksiske effekter i økosystemene, og noen kan virke som hormonhermere.
Resirkulert plast kan inneholde miljøgifter, krever spesielle bruksområder hvor giftstoffene ikke lekker ut og kan ikke bli brukt til matemballasje.
Plasttyper
Plastikk består av et stort antall repeterte småenheter (monomere) bundet sammen til et stort molekyl i form av en polymer. Homopolymere består bare av en type monomere. Kopolymer har flere typer monomere i samme kjede. Plast kan også være laget av en blanding av flere typer monomere. Polymerkjedene kan være lineære, være greinete eller ha kryssbindinger mellom kjeder i et nettverk.
De forskjellige plasttypene har forskjellige kjemiske egenskaper som påvirker hardhet, strekningsstyrke, elastisitet, tetthet, diffusjonstetthet for gasser, temperaturtoleranse, elektrisk ledningsevne og i hvilken grad de blir nedbrutt i naturen. Syntetiske polymere i plastikk og elastomer. Celluloid og cellulose-acetat er eksempler på halvsyntetiske materialer. Det samme er rayon (viskose, modal, lyocell) og "kunstsilke" laget fra cellulose. Cellofan er tynne ark med ekstrudert viskose. Andre verdenskrig ga økt behov for syntetisk gummi og nylon. Plast er delvis krystallinsk og har forskjellig smeltepunkt. Plast er tilsatt forskjellige andre kjemiske forbindelser som påvirker egenskapene. Plastmykgjørere (ftalaater), antioksidanter, UV-absorberende stoffer, og stoffer som påvirker overflate- og holdbarhetsegenskapene. Plast kan gjennomgå kjemisk nedbrytning til mindre bestanddeler, mikroplast og nanoplast. Hvis plast skal kunne bli nedbrutt av bakterier eller sopp må det finnes enzymsystemer som kan bruke plaststoffene som substrat. Biodegraderplast, bioplast (Brytes ned av sollys); Polyetylen i flasker (Høy-tetthet polyetylen. Lav tetthet polyetylen, polyetylen tereftalat (PET)); Polypropylen (i flaskekorker, stolseter); Polyamid Nylon; Polykarbonat; Polyester (fibre i klær og tekstiler); Polystyren; Polyuretan; Polyvinylklorid; Akrylonitril butadienstyren. Etter hvert ble det utviklet polymere som kevlar og teflon.
Fenolplast
En type plast laget av fenoler eller fenoler med sidegrupper i reaksjon med formaldehyd. Ble brukt til å lage den første typen syntetisk plast kalt bakelitt. Brukt også til å lage novolak, novotekst, resoler, paksolin, tufnol og ebonol. Fenol-formaldehyd plast blir brukt i «oasis blomsterskum», en type plastskum brukt til blomsterdekorasjoner, gravbuketter, blomsterkranser, og som ved nedbrytning avgir mikroplast. Dessuten gjør innblanding av oasis i plantemateriale at det ikke kan komposteres for gjenbruk.
Polyetylen (PE)
Polyetylen (PE) er lange kjeder med etylen (C2H4)n bundet sammen i monomere med –CH2- i en katalyttisk polymerisering med titan(III)klorid som katalysator (Ziegler-Natta katalyse) eller krom(VI) oksid i kvarts.
n CH2=CH2 → [-CH2-CH2]n
PE blir laget I forskjellige tetthetskategorier: Fra UltraHøyMolekylVekt (UHMPE) e.g. brukt i Spectra® som er fibre brukt i kirurgihansker, lav tetthet PE (LDPE), til meget lav tetthet PE (VLDPE). Polyetylen tereftalat (PET)Polyetylenplast blir laget fra olje eller naturgass som utgangsmateriale, på linje med andre plasttyper.
Avhengig av polymeriseringen kan polyetylen være myk i plastfilm eller plastflasker, eller hard. Polyetylenplast utgjør ca. 1/3 av alle plast som blir produsert.
Polypropylen (PP)
Polypropylen er en termoplast satt sammen av monomeren propylen (propen) med en Ziegler-Natta katalysator.
Polykarbonat (PC)
Polykarbonat er en termoplast som er optisk gjennomsiktig og en polymer med karbonat-monomere (−O−(C=O)−O−) laget i en reaksjon mellom bisfenol A og fosgen (COCl2). Bisfenol A gir en rekke helseskadelige effekter og det ble furore da man oppdaget at drikkeflasker også beregnet til barn inneholdt bisfenol A. Brukt også i DC-plater, 3D-printing, vindskjermer og i vernebriller. Ved temperatur >70oC og fuktighet vil polykarbonat omdannes til bisfenol A.
Bisfenol A er et eksempel på tusenvis av stpffer som kan virke helseskadelig.
Polyvinylklord (PVC)
Polyvinylklorid består av polymeriserte monomere med vinylklorid. PVC blir tilsatt forskjellige kjemiske stoffer varmestabilisatorer i termoplast , UV-stabilisatorer, flammebeskyttere, ftalater. PVC blir brukt i rørsystemer til kloakk og drenering, klær, tauverk, leker m.fl.
Polystyren (PS)
Polystyrenmed monomer styren (vinylbenzen (C6H5CH=CH2)). Størknet polystyrenskum (isopor) er et hardt, stivt og lett brukt som isolasjonsmateriale (termoplast) hvor blærer med styrenpolymere danner faste hinner rundt mange luftlommer. Luft er en dårlig varmeleder og virker varmeisolerende Isopor er brannfarlig og brukt utendørs tar maur lett bolig i isopor, blant annet stokkmaur. Isopor går lett i småbiter som blir fraktet rundt med luft og vann. Siden isopor inneholder mye luft flyter den, og blir brukt i flytebrygger og når den eldes flyter isoporbiter rundt i vannet.
Polyamid (PA)
Polyamid (nylon) er en termoplast som kan kan trekkes ut i tynne tråder. Monomeren Blir brukt i tekstiler, tauverk (nylontau), fiskegarn, fuglenett, tannbørster, hårkammer, nylonstrømper, fallskjermer og en lang rekke andre bruksområder. Det kryr av forskjellige polymere og kopolymere. Nylon som klesfiber blandet med bomull eller polyester. Nylin først laget av firmaet DuPont. Monomeren er like deler karboksylsyre og aminer slik at det dannes amider. Det er mange typer nylon: Nylon 6 (monomer laktam eller aminosyre, et polykaprolaktam (NH−(CH2)5−CO)n , ε-kaprolaktam). Nylon 66 (monomer dikarboksylsyre og diamin),. Nylon 610 ( heksametylenediamine (H2N(CH2)6NH2) og sebakinsyre (sebacinsyre) ((CH2)8(CO2H)2) en dikarboksylsyre fra castorolje (ricinusolje) l. sebum - talg). Nylon 510 (pentametylen diamin og sebakinsyre). Nylon 1,6 (adiponitril og formaldehyd. Tapt fiskeredskap, trål, garn eller line eller dumpet i havet med vilje, «spøkelsesgarn», som hekter seg fast i fisk, krabber, hai, hval og sjøfugl. .
Polyestere (PES)
Polyestere er en polymer som inneholder en estergruppe i hver monomer. Blir også kalt polyetylen tereftalat (PET) med repetert (C10H8O4)n blant annet brukt til tekstilfiber, plastflasker og «muslingskall»-plastbegere med to halvdeler som kan atskilles langs den ene kanten brukt til innpakking av frukt. Biaksialt orienert PET (BOPET), klat Mylar, i tynne filmer også dekket med aluminium (MPET) brukt i solcellepaneler.
Polyeddiksyre (PLA)
Polyeddiksyre, egentlig poly(melkesyre), er en termoplast og polyester satt sammen ved kondensering av oligomeren melkesyre (2-hydroksypropionsyre) ved avgivelse av vann. Har kjemisk struktur (–C(CH3)HC(=O)O–)n og er også en type bioplast (biokompatibel og biodegraderbar) hvor melkesyre blir laget fra biologisk materiale. Melkesyre kan bli laget ved fermentering av stivelsesholdig plantemateriale (mais, poteter, sukkerrør) PLA blir blant annet brukt til 3D-printing, plastbestikk, plastbegre, plasttallerkener, vaskekluter, dyrkningsplast etc.
Blir laget fra melkesyre (laktat) eller en syklisk lakton di-ester kalt laktid satt sammen av to molekyler melkesyre i tre stereoisomere former (R,R)-laktin, (S,S)-laktid og meso-laktid. Laktider kan også bli laget fra tre hydroksysyrer kalt trilaktid. Polymerisering av laktid gir et polyacetid. Den vanligste synteseveien for polylaktat er en tinnkatalysert polymerisering ved ringåpning av laktonringen i laktid. PLA er en god erstatning for petroleumbaserte polymere.
Polyuretan (PU)
Polyuretan er elastomere, herdeplast og polymere laget fra diisocyanater og lange kjeder med polyoler, og det anvendes mange forskjellige kjemiske sidegrupper (etere, estere, karbamid) som inngår i polyuretan og diverse fyllstoffer som gir forskjellige egenskaper.Kan være ekspanderte (polyuretanskum) eller i fast form. Brukes til isolasjon og som fyllstoff i møbler med varierende hardhetsgrad , som gulvbelegg, til tetting av vannlekkasjer.
Akrylnitril-butadien-styren (ABS-plast)
BS-plast er sammen med PLA (polymelkesyre, poly lactic acid) – en type plast som blir brukt som filament i mindre 3D-printere. ABS-plast er petroleumsbasert, mens PLA er basert på stivelse. LEGO-klosser blir laget fra ABS-plast
Aromatiske polyamider (aramid)
Semikrystallinsk i para-aramid med meget stor strekningsstyrke F.eks. Kevlar® brukt i skuddsikre vester.
Bioplast
Bioplast eller bioplastikk er biobaserte polymere laget fra biomasse som inneholder biopolymere: Polysakkarider (cellulose, hemicellulose, stivelse, pektin, alginater, kitosan) , proteiner (gluten, gelatin, soyaprotein), fett (lipider, planteoljer). Polyestere er en polymer som inneholder en estergruppe i hver monomer. Blir også kalt polyetylen tereftalat (PET) med repetert (C10H8O4)n blant annet brukt til tekstilfiber, plastflasker og «muslingskall»-plastbegere med to halvdeler som kan atskilles langs den ene kanten brukt til innpakking av frukt. Biaksialt orienert PET (BOPET), klat Mylar, i tynne filmer også dekket med aluminium (MPET) brukt i solcellepaneler. For eksempel polyeddiksyre, polymelkesyre, polybutylen succinat. Biopolyetylen fra etanol. Polyhydroksyalkanoater Celluloseacetat, nitrocellulose, celluloid. Poly3-hydroksybutyrat fra bakterier som vokser på glukose eller stivelse.
Polymelkesyre (PLA-plast)
PLA-plast («poly lactic acid») er en termoplastpolyester laget melkesyre har smeltepunkt 160-200oC brukt blant annet til å lage plastfilamenter og til 3D-printing. PLA—plast er en bioplast hvor melkesyre kan bli laget fra mais, sukkerrør eller kassava.
Plast og elektrisk ledning
Plast blir vanligvis betraktet som isolatorermen det blitt laget plasttyper som kan lede elektrisitet. Elektrisk resitanse målt som ohm-meter (Ωm).
Polyetylen frimerke
Polymerkjemi og historie
Den belgisk-amerikanske kjemikeren Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) laget bakelitt, en type fenolplast laget ved en polymerisering av fenol og formaldehyd med zinkklorid som katalysator, starten på kjemisk produksjon syntetiske plastmaterialerplaststoffer, og fibre. Bakelitt (polyoksybenzylmetylenglykolanhydrid) ble brukt til håndtak på kjeler og i produksjon av stikkontakter, siden stoffet er varmeisolerende (termoplast) og en god elektrisk isolator, disse to egenskapene henger vanligvis sammen. bakelitt brukt i bakelitttelefoner (Ericsson), knapper, leker, lakk, impregneringsmiddel, fordeler i gamle bensinmototer og en lang rekke andre produkter.Termoplast endrer seg ikke kjemisk ved oppvarming.
Den tyske kjemikeren Hermann Staudinger (1881-1965) viste med «über polymerisation» og «Makromoleküle» hvordan makromolekyler kunne bli laget via polymerisering av små kjemiske enheter bundet sammen med kovalente bindinger. Staudinger gjorde studier av naturgummi, et polyisopren, og viste at mange polymerer som stivelse, cellulose, proteiner og gummi var satt sammen av repeterende kjemiske enheter bundet sammen. Kan visualiseres med en lang kjede med metallbinders hektet sammen. Staudinger fikk nobelprisen i kjemi i 1953 for «hans oppdagelser innen feltet makromolekylær kjemi. Dessuten sammen med Leopold Ružička oppklarte Staudinger den kjemiske strukturen til pyrethriner, et insektisid isolert fra planten Tanacetum cinerariifolium.
Karl Ziegler (1898-1973) viste at det var mulig å polymeresere etylen ved normalt trykk og 100oC i nærvær av en katalystor, Zielger-katalysator bestående av titantetraklorid og alkylaluminium.
Giulio Natta (1903-1979) klarte å polymerisere propen til polypropylen.
Ziegler og Natta fikk nobelprisen i kjemi i 1963 «for deres oppdagelser i feltet kjemi og teknologi til lange polymere»
Mikroplast og nanoplast
Global årlig plastproduksjon mer enn 350 millioner tonn per år. Mye av plassten havner i havet. Plast blir brukt som innpakningsmateriale for matvarer og plastflasker med drikke. Plast finnes i klær, kosmetikk og hygiene produkter, plastleketøy, glitter, bildekk, plastkuler i skrubber, isolasjonsmateriale på elektriske ledninger, fiskegarn, husholdning, vasking av syntetiske tekstiler, veimarkeringer, og gummigranulat fra kunstgressbaner. Noen plasttyper er tilsatt ftalatestere som plastmykgjørere.
Plast blir brutt ned til mindre biter (fragmentering) og fotooksidert: Polyetylen (PE), polyvinylklorid (PVC:), polypropylen (PP), polyester (PES). polyamid (PA), polykarbonat (PC) polystyren (PS), nitrocellulose (NC), klorinert polyetylen (CPE), polyvinylalkohol (PVOH), polyetylen-ko-vinylacetat (PEVA), polyetylmetakrylat (PEMA), akrylonitril butadienestyrene (ABS) m.fl.
Påvisning av mikroplast og nanoplast er kjemisk krevende og mange av mulige miljøeffekter er ukjent.
Via maten ca. 40000 mikroplast per person per år. Ikke overraskende finner man oallestedsnærende mikroplast også i brystmelk, analysert med Raman mikrospektroskopi for partikler ned til 2 µm.
Den nordatlantiske søppelelpunktet (The North Atlantic garbage patch) og den tilsvarende søppelflekken i Stillehavet (The Great Pacific garbage patch) er områder i verdenshavene hvor det grunnet sirkulerende havstrømmer blir oppkonsentrert enorme mengder plast. Makroplast blir brutt ned til mindre partikler i form av mikroplast og nanoplast Plasten finnes på havoverflaten men også sedimentert på havbunnen som resultat av at havet blir brukt som en gigantisk søppelfylling.
Litteratur
Imhof HK., Laforsch C, Wiesheu AC, Schmid J, Anger PM, Niessner R &Ivleva NP: Pigments and plastic in limnetic ecosystems: A qualitative and quantitative study on microparticles of different size classes. Water Res. 98: (2016);64–74. doi: 10.1016/j.watres.2016.03.015
Jadhav E.B, Sankhla MS, Bhat RA, Bhagat DS: Microplastics from food packaging: An overview of human consumption, health threats, and alternative solutions. Environ. Nanotechnol. Monit. Manag. 16(2021)100608, doi: 10.1016/j.enmm.2021.100608
Ragusa A, Notarstefano V, Svelato A, Belloni A, Gioacchini G, Blondeel C, Zucchelli E, De Luca C,D’Avino S, Gulotta A, Carnevali O & Giorgini E: Raman microspectroscopy detection and characterisation of microplastics in human breastmilk. Polymers (Basel) 14(13) (2022) 2700, doi: 10.3390/polym14132700
Wikipedia