Iovace profesí přípravy budoucích učitelů chemie CZ.1.07/2.2.00/15.0324 Text zpracoval RNDr. Josef Husárek, Ph.D. MAKRMLEKULÁRNÍ LÁTKY, SYNTETICKÉ PLYMERY bsah 1 Úvod do problematiky makromolekulárích látek... 2 1.1 Základí pojmy... 2 1.2 Klasifikace polymerů... 3 1.3 Složeí, struktura a obecé vlastosti sytetických polymerů... 4 1.3.1 Stavebí a strukturí jedotka... 4 1.3.2 Faktory ovlivňující vlastosti sytetických polymerů... 5 2 Sytéza polymerích látek... 7 2.1 Polymerace... 7 2.1.1 Přehled ěkterých polymerů vyráběých homopolymerací... 7 2.1.2 Polymery vyráběé kopolymerací... 11 2.2 Polykodezace... 12 2.3 Polyadice... 14 3 Plasty... 15 3.1 Recyklace odpadů z plastů... 16 3.2 Tříděí plastových odpadů... 16 4 Přehled použité literatury a iteretových odkazů... 18 5 Doplňující iformace pro učitele... 19
1 Úvod do problematiky makromolekulárích látek Přírodí materiály jako je apříklad dřevo, bavla, vla, kůže a sloovia používali lidé po tisíce let. Teprve s rozvojem vědy a s ástupem moderích aalytických metod se začali lidé zajímat o strukturu těchto materiálů a sažili se tyto dary přírody ahradit podobými materiály, které budou mít srovatelé užitečé vlastosti. Kolem roku 1907 se podařilo Baekeladovi syteticky vyrobit prví umělý polymer, který pojmeoval jako bakelit a který vzápětí alezl výzamé techické využití. Po dobu ásledujících desetiletí se polymery staly středem zájmu moha chemiků, kteří připravili ové polymery a základě sytézy malých orgaických molekul. Velmi brzy se pozalo, že sytetické polymery svými vlastostmi mohou ahradit eje přírodí polymery, ale často i materiály kovové, keramiku i sklo. S ohledem a skutečost, že se sytetické polymery vyrábějí z relativě levých a dostupých surovi a že mají výhodé chemické, fyzikálí a mechaické vlastosti, vysokou stálost a odolost vůči přírodímu prostředí, ašly využití zejméa ve stavebictví, v elektrotechice, v automobilovém a textilím průmyslu, a výrobu předmětů běžé spotřeby, obalů, lepidel, laků a átěrových hmot. Nuto pozameat, že zmíěá stálost a odolost vůči přírodímu prostředí utí v současé době společost k zodpovědějšímu používáí a recyklaci výrobků ze sytetických polymerů a také k sytéze ových typů materiálů, které se po svém komerčím využití staou součástí přírodího cyklu a životí prostředí zatíží je miimálě. 1.1 Základí pojmy Makromolekuly jsou molekulové systémy složeé z velkého počtu atomů vázaých chemickými vazbami do dlouhých řetězců. Tyto řetězce tvoří pravidelě se opakující části, které azýváme stavebí eboli moomerí jedotky. Počet stavebích jedotek vázaých v makromolekule je zpravidla růzý a uvádí se pomocí polymeračího stupě (), který může mít hodotu 10 až 10 6. Sloučeiy s ízkým polymeračím stupěm (<10) se azývají oligomery, s vyšším polymeračím stupěm (>10) jsou polymery. 2
1.2 Klasifikace polymerů Polymery lze rozdělit podle ěkolika kritérií. Podle svého původu a: a) přírodí polymery vzikají v rostliách či v živočišých orgaismech složitými biochemickými procesy (apř. bílkoviy, polysacharidy, ukleové kyseliy), b) sytetické polymery vyrábějí se z jedoduchých orgaických sloučei reakcemi, při ichž se velký počet molekul výchozích látek spojuje v makromolekulu (apř. polystyre, polyethyle, bakelit). Sytetické polymery rozdělujeme: podle typu chemických reakcí, kterými vzikají, a: a) polymery připraveé polymerací, b) polymery připraveé polykodezací, c) polymery připraveé polyadicí. podle tvaru makromolekulárího řetězce a polymery (br. 1): a) lieárí, b) rozvětveé, c) plošě zesíťovaé, d) prostorově zesíťovaé. podle struktury a fyzikálích kritérií a: a) termoplasty zahříváím měkou, stávají se plastickými a mohou se opakovaě tvarovat apř. polyetyle, polypropyle), b) termosety přechodě tvárlivé, zahříváím se chemicky měí a tím ztrácejí plastičost; mají molekulu trojrozměrě zesíťovaou, jsou tvrdé, etavitelé a erozpusté ve většiě rozpouštědel (apř. bakelit), c) elastomery pružé, účikem vější síly se deformují a poté opět zaujímají původí tvar, zahříváím měkou; mají dlouhé a velmi málo propojeé řetězce (apř. sytetický kaučuk). 3
a) b) c) d) br. 1 Zázorěí makromolekulárího řetězce polymeru: a) lieárího, b) rozvětveého, c) plošě zesíťovaého, d) prostorově zesíťovaého 1.3 Složeí, struktura a obecé vlastosti sytetických polymerů 1.3.1 Stavebí a strukturí jedotka Jak bylo již apsáo v předešlém textu, sytetické polymery se skládají ze strukturě složitých makromolekul, které většiou tvoří atomy uhlíku a vodíku. Ve skeletu makromolekuly mohou být také přítomy i jié prvky, jako jsou apříklad kyslík, dusík, síra ebo křemík. Přítomost ěkterého z těchto prvků může výzamě ovlivit vlastosti sytetického polymeru a jeho ásledé praktické využití. Pro lepší pochopeí již tak složité problematiky si ejprve vysvětlíme tři základí pojmy, jako jsou moomer, stavebí a strukturí jedotka. Moomer výchozí látka, jejíž molekuly se mohou spojovat v makromolekuly. Stavebí jedotka (mer, moomerí jedotka) pravidelě se opakující část makromolekuly, která má stále stejé složeí. Strukturí jedotka představuje ejjedodušší uspořádáí stavebích jedotek ve struktuře makromolekuly. 4
Některé makromolekulárí látky mají totožou stavebí a strukturí jedotku (apř. polyethyle, Schéma 1). Tyto makromolekulárí látky azýváme obecě jako homopolymery. Pokud se však strukturí jedotka makromolekulárích látek skládá z odlišých stavebích jedotek, pak se jedá o kopolymery (apř. butadie- -styreový kaučuk, Schéma 2). polymerace H 2 C ethyle stavebí i strukturí jedotka polyethyleu moomer homopolymer Schéma 1 Grafické zázorěí strukturí jedotky homopolymeru (polyethyle). stavebí jedotka stavebí jedotka polymerace H 2 C CH CH + H 2 C CH CH CH CH buta-1,3-die moomer styre moomer strukturí jedotka butadie-styreového kaucuku kopolymer Schéma 2 Grafické zázorěí strukturí jedotky kopolymeru (butadie-styreový kaučuk). 1.3.2 Faktory ovlivňující vlastosti sytetických polymerů Vztah mezi chemickým složeím, strukturou a vlastostmi látek platí jak pro malé orgaické molekuly, tak i pro makromolekulárí sloučeiy. Jedím z čiitelů ovlivňujících vlastosti polymerů je velikost makromolekul. Polymery, které tvoří malé makromolekuly, mají ižší polymeračí stupěm (), kratší řetězec a tím i ižší relativí molekulovou hmotost. Při běžé teplotě jsou kapalé, lepkavé, 5
rozpusté v orgaických rozpouštědlech. Naopak čím je řetězec delší, tím má polymer vyšší relativí molekulovou hmotost, je pevější a lépe odolává rozpouštědlům. Polymery obecě ejsou chemická idividua, ale jsou to směsi, obsahující makromolekuly růzých velikostí. Tato vlastost vede k pojmu průměrá relativí molekulová hmotost a v zásadě vyjadřuje kvatitativě stupeň polymerace. Mohem lépe tuto skutečost popisuje tzv difereciálí distribučí křivka, která graficky vyjadřuje distribuci (rozděleí) četosti molekul s určitou kokrétí relativí molekulovou hmotostí v daé směsi. Grafické vyjádřeí je a obr. 2. br. 2 1 - uzká, 2 - široká distribučí křivka, - průměrá relativí molekulová hmotost V praxi se sažíme o přípravu polymerů s úzkou distribučí křivkou, protože takové polymery mají obvykle lepší užité vlastosti. Tvar makromolekul určuje rozpustost v polárích ebo epolárích rozpouštědlech a chováí polymeru za zvýšeé teploty. Lieárí polymery jsou při vyšší teplotě měkké a rozpusté ve většiě orgaických rozpouštědel. Rozvětveé a prostorově zesíťovaé polymery se zahříváím chemicky měí, ztrácejí plastičost a mají omezeou rozpustost. Eergie chemické vazby mezi atomy prvků v řetězci patří mezi další výzamé čiitele, které určují vlastosti a použitelost polymerů. Pokud jsou vazby mezi atomy v řetězci makromolekuly pevé, eergie těchto chemických vazeb bude vysoká a polymer bude stabilí. Příkladem mohou být silikoy, u kterých se 6
pravidelě střídají v řetězci atomy křemíku a kyslíku (br. 3, eergie vazby Si je 444,1 kj/mol). V důsledku vysoké eergie vazby Si budou mít stabilější strukturu, arozdíl od polymerů složeých je z atomů uhlíku, u kterých eergie chemické vazby dosahuje mohem ižší hodoty (eergie vazby C C je 347,8 kj/mol). Silikoy mají dobré elektroizolačí vlastosti, odolávají extrémě vysokým i ízkým teplotám a také jsou vodou esmáčivé. Těchto vlastostí se využívá k výrobě mazacích olejů, vazelí, past pro údržbu strojů ebo také k výrobě impregačích či leštících přípravků pro úpravu povrchu obuvi, sportovího oblečeí, karosérie aut apod. R R Si Si R R br. 3 Strukturí jedotka silikoů (R = orgaický uhl. zbytek, apř CH 3, C 2 H 5 aj.). Mezi řetězci makromolekul mohou rověž působit přitažlivé mezimolekulárí síly. Příkladem jsou vodíkové můstky, prostředictvím kterých se zvyšuje soudružost polymeru, pevost, teplota táí ebo odolost proti rozpouštědlům. Vodíkové můstky se acházejí apříklad u polyamidů. 2 Sytéza polymerích látek Chemické reakce, kterými vzikají sytetické polymery, se azývají polyreakce. Podle průběhu se dají dělit a řetězové, při kterých dochází k postupému spojováí molekul moomerů v dlouhé řetězce, a a stupňovité, u kterých se moomery ejprve slučují v meší či větší celky a ty se pak vzájemě spojují ve velké makromolekuly. V praxi se polyreakce dělí a polymerace, polykodezace a polyadice. 7
2.1 Polymerace Polymerace je chemická reakce, při íž se velký počet molekul moomeru spojuje v makromolekulu sytetického polymeru, přičemž evziká žádý vedlejší produkt. Pokud se polyrekce zúčastňuje pouze jede typ moomeru, pak hovoříme o homopolymeraci. Naopak kopolymerací se rozumí takové polymerace, při kterých reagují dva a více růzých moomerů. V obou případech je uté, aby výchozí látky (moomery) měly alespoň přítomu jedu dvojou vazbu. 2.1.1 Přehled ěkterých polymerů vyráběých homopolymerací Polyethyle zkratka: PE, Piktogram ( recyklovatelý materiál ): HDPE LDPE (vysokohustotí PE) (ízkohustotí PE) vlastosti: bílá, poloprůsvitá, a dotek matá, pružá a houževatá látka; má vyikající elektroizolačí vlastosti; termoplastická látka, která se dá tvarovat a požadovaé výrobky, použití: obaly a potraviy, fólie, ádobí, hračky, lahve a chemikálie, hadice, izolace elektrických kabelů, ve zdravotictví a výrobu umělých cév aj., moomer: ethe (ethyle). H 2 C Schéma 3 becé schéma polymerace polyethyleu. Polypropyle zkratka: PP, piktogram: vlastosti: podobé jako u PE, je však pevější; odolý teplotám do 160 C, použití: obalový materiál, ádobí, izolace elektrických kabelů, ve zdravotictví a výrobu ijekčích stříkaček a předmětů, které se dají při teplotách ad 60 C 8
sterilizovat (zbavovat choroboplodých zárodků), a výrobu vláke do provazů a la aj., moomer: prope (propyle). HC CH CH 3 CH 3 Schéma 4 becé schéma polymerace polypropyleu. Polyviylchlorid zkratka: PVC, piktogram: PVC vlastosti: termoplastická látka, která se dá dobře tepelě tvarovat (měke při 80 C); odolý vůči kyseliám i hydroxidům, použití: eměkčeý PVC (tzv. Novodur) se používá a výrobu vodovodích trubek, tyčí či desek; měkčeý PVC (tzv. Novoplast) a výrobu igelitu, fólií, plášťů do deště, hraček, filmů, ubrusů, lahví, umělých kožeši aj., moomer: viylchlorid. HC CH Cl Cl Schéma 5 becé schéma polymerace polyviylchloridu. Polystyre zkratka: PS, piktogram: vlastosti: tvrdý, pevý, ale křehký; odolává kyseliám a zásadám, termoplast, rozpustý v orgaických rozpouštědlech (aldehydy, ketoy, bezí), zvukový a ízkotepelý izolátor, 9
použití: a výrobu spotřebího zboží, obalů, hřebeů, misek, lžiček, kelímků od jogurtů; pěový PS jako tepelý, popř. izolačí materiál ve stavebictví a chladíreství aj., moomer: styre (viylbeze). HC CH Schéma 6 becé schéma polymerace polystyreu. Polytetrafluoretyle zkratka: PTFE, obchodí ázev: Teflo, vlastosti: ehořlavý, ejedovatý termoplast, chemicky velmi odolý (odolává i horké Lučavce královské), použití: speciálí laboratorí techika, kostí áhrady v chirurgii, kuchyňské ádobí aj., moomer: tetrafluorethe (tetrafluorethyle). F 2 C CF 2 CF 2 CF 2 Schéma 7 becé schéma polymerace polytetrafluoretyleu. Polybutadieový kaučuk zkratka: BR, dřívější ázev: Bua, vlastosti: elastomer, vysoká pevost v tahu, vysoce odolý proti oděru, vziku trhli, použití: výroba peumatik, 10
moomer: buta-1,3-die, patří do skupiy sytetických kaučuků; ty se vyrábí polymerací kojugovaých dieů, u kterých se v molekule pravidelě střídá jedoduchá a dvojá vazba, sytetické kaučuky jsou základí suroviou pro výrobu pryží, esprávě ozačovaých jako guma; pryž vziká z kaučuku vulkaizací, což je děj, při kterém za tepla a v přítomosti vulkaizačího čiidla (síra, siré sloučeiy) dojde ke vziku disulfidických můstků mezi makromolekulami kaučuku a k tvorbě řídké trojrozměré polymeračí sítě; čím déle vulkaizace probíhá, tím více můstků vziká a tím je výsledá pryž tvrdší, viz br 4. H 2 C CH CH CH CH Schéma 8 becé schéma polymerace polybutadieového kaučuku. br. 4 Vulkaizovaý isopolyprope. přírodí pryž se vyrábí vulkaizací krepy, která vziká opakovaým sušeím a vodím loužeím sražeiy z latexového mléka a kyseliy mravečí; zdrojem latexového mléka je tropický strom Kaučukovík brazilský (br. 5); po chemické stráce odpovídá přírodí kaučuk z kaučukovíku polyisopreu v cis - kofiguraci viz (br. 6). 11
Gutaperča je rověř přírodí materiál pocházející ze stromu Palaquium gutta, chemicky se jedá o praktický čistý tras-izomer polyisopreu, který ma mohem meší pružost, ež kaučuk. br. 5 dkapávající latexové mléko z dřeviy kaučukovíku (převzato z [12]). H 3 C CH 3 CH 3 H 2 C br. 6 Strukturí jedotka přírodího kaučuku (cis-izomer). H 3 C H 3 C C H 3 C H 3 H 3 C br. 7 Strukturí jedotka přírodího kaučuku (tras-izomer) - gutaperča. 2.1.2 Polymery vyráběé kopolymerací (polymerace butadie-styreového kaučuku) Polymerace, které se účastí dva ebo více růzých moomerů s ásobou vazbou, ozačujeme jako kopolymerace. Mezi polymery vyráběé kopolymerací bychom mohli zařadit velkou skupiu látek, u kterých výsledý makromolekulárí řetězec obsahuje stavebí jedotky obou moomerů v růzém pořadí ebo poměru. 12
Dají se tak vyrobit růzé sytetické kaučuky (butadie-styreový kaučuk, butadie- -akryloitrilový kaučuk aj.) s vhodými mechaickými vlastostmi, jako jsou apř. pevost a pružost. Butadie-styreový kaučuk zkratka: SBR, dřívější ázev: Kralex, Bua S, vlastosti: elastomer, vysoká pevost v tahu, vysoce odolý proti oděru, vziku trhli, použití: výroba peumatik, latexů (átěrové a spojovací hmoty), moomery: buta-1,3-die, styre. H 2 C CH CH + H 2 C CH CH CH CH Schéma 9 becé schéma polymerace butadie-styreového kaučuku. 2.2 Polykodezace Polykodezace je polyreakce, při které dochází k reakci molekul dvou růzých moomerů, z ichž každý obsahuje ejméě dvě reaktiví fukčí skupiy (apř. H, ). Narozdíl od polymerace má stupňovitý průběh, při kterém se moomery ejprve slučují v meší či větší celky, které se pak vzájemě spojují v obrovské makromolekuly. Ve výrobí praxi to představuje začou výhodu, eboť tak můžeme z reakčí směsi kdykoliv izolovat makromolekuly s růzou délkou řetězce a tím i s růzými fyzikálími vlastostmi. Stupňovité polykodezačí reakce se od řetězových polymeračích reakcí liší i z termodyamického hlediska, jsou to obvykle edotermické děje, u kterých musíme do reakčí soustavy dodávat teplo. Narozdíl od polymerace vziká při polykodezaci vždy vedlejší produkt, jako je ejčastěji voda, amoiak ebo chlorovodík. 13
Mezi polymery vzikající polykodezací patří polyestery, polyamidy, feolformaldehydové pryskyřice, močovioformaldehydové a epoxidové pryskyřice. Polyestery se vyrábějí z dvojsytých alkoholů a dikarboxylových kyseli. Používají se k výrobě textilích materiálů (apř. tesil, teryle), ejčastěji ve směsi s přírodími vláky (vla, bavla). Tyto materiály jsou pevé, pružé, emačkavé, rychle schoucí a odolé vůči molům i plísím. Nevýhodou je jejich hořlavost, schopost abíjet se statickou elektřiou a malá schopost pohlcovat pot. Z polyesterů se rověž zhotovují laa, fotografické filmy ebo plastové lahve (PET, Schéma 10). Výzamé jsou i polyesterové sklolamiáty (polyesterové pryskyřice vyztužeé skelými vláky), eboť mají velkou pevost, dobré elektroizolačí vlastosti a odolávají chemikáliím. Používají se k výrobě automobilových karosérií, letadel, střeších kryti, potrubí v chemických provozech aj. H H + etha-1,2-diol HC CH tereftalová kyselia polykodezace polyesterifikace polykodezace polyesterifikace H 2 + C C poly(ethyle-tereftalát) PET Schéma 10 becé schéma polykodezace polyethyle-tereftalátu. Polyamidy jsou další výzamé polykodezáty. Připravují se polykodezací diamiů s dikarboxylovými kyseliami (apř. polykodezát ylo) ebo polymerací cyklických amidů (apř. polykodezát silo; a jeho přípravě se podílel slavý český chemik tto Wichterle, který je více zám v souvislosti s objevem měkkých kotaktích čoček HEMA). Molekuly polyamidů obsahují peptidickou vazbu, 14
která se v řetězcích pravidelě opakuje, tudíž můžeme tyto látky považovat za sytetickou obdobu bílkovi. NH br. 8 peptidická vazba Materiály z polyamidů jsou velmi pevé, tvrdé a málo se opotřebovávají. Pro tyto vlastosti se používají k výrobě ozubeých kol a ložisek, dále k výrobě textilích vláke, užitkových předmětů, fólií aj. Feolformaldehydové pryskyřice (feoplasty) jsou ze všech plastů ejdéle zámé. V roce 1907 připravil L. H. Baekelad prví feoplast kodezací feolu s formaldehydem. Uvedeá polykodezace může probíhat v kyselém i zásaditém prostředí. V případě kyselého prostředí vziká lieárí polykodezát, který se azývá Novolak (Schéma 11). Je to termoplast, který je rozpustý v řadě orgaických rozpouštědel a používá se k výrobě átěrových hmot a lepidel. Uskutečí-li se kodezace v zásaditém prostředí, bude koečým produktem erozpustá a etavitelá pryskyřice zámá pod obchodím ázvem Bakelit (má již hustě zesíťovaou strukturu). Používá se a výrobu spotřebího materiálu a především v elektrotechice. H H H + C + H polykodezace H + H 2 + H H feol formaldehyd ovolak Schéma 11 becé schéma polykodezace ovolaku. Močovioformaldehydové pryskyřice (amioplasty) vzikají olykodezací močoviy ebo jejích derivátů s formaldehydem. Jsou to bezbarvé látky, které se dají libovolě barvit, a proto se hojě využívají k výrobě spotřebího zboží, átěrových 15
látek, tmelů, lepidel, elektrotechických výrobků, k obkládáí ábytku aj. V praxi jsou zámy apř. pod ázvem Umakard. N N H 2 N N N H 2 N H N N N + H + H 2 N Schéma 12 becé schéma polykodezace močovioformaldehydové pryskyřice Epoxidové pryskyřice (polyethery) jsou chemicky poměrě složité látky, které vzikají postupě. Nejprve se vyrobí předpolymer reakcí epichlorhydriu a bifeolu A: H Cl 2-(chloromethyl)oxirae epichlorhydri (oxira) + H H 3 C CH 3 bisfeol-a - HCl H H 3 C CH 3 CH 3 H 3 C předpolymer epoxidové pryskyřice Schéma 13 becé schéma polykodezace epichlorhydriu a bisfeolu-a Koečý produkt vzike vytvrzeím předpolymeru kodezačí reakcí s vytvrzovacím čiidlem, kterým je obvykle alifatický polyami apř. ejčastěji 16
dietyletetrami. Kocové skupiy předpolymeru, obsahující epoxidový kruh, reagují s amioskupiami tvrdidla: CH 3 H 3 C + H2N R NH 2 CH 3 H 3 C H NH R NH CH3 H H 3 C místo propojeí dvou molekul předpolymeru Schéma 13 becé schéma vytvrzeí epoxidového předpolymeru. Epoxidové pryskyřice se používají k výrobě laků, lepidel a tmelů dokoce i v zubí protetice. V současosti je omezováo využití epoxidových pryskyřic všude tam, kde dochází k přímému kotaktu těchto materiálů s potraviami. Volý bisfeol-a je karciogeí. 2.3 Polyadice Polyadice je polyreakcí molekul dvou růzých moomerů, které obsahují odlišou reaktiví fukčí skupiu. Jede z moomerů musí obsahovat takovou fukčí skupiu, která obsahuje slabě kyselý vodík (apř. H), který může ásledě uvolit. Teto vodík se přesue a druhý moomer, což umoží spojeí obou moomerů v jede celek. Polyadice mohou mít řetězový i stupňovitý průběh, při kterém evziká žádý vedlejší produkt. Polyadici si ukážeme a sytéze polyurethau (Schéma 12). Polyurethay jsou materiály lehké a pevé používající se k výrobě sytetických vláke, molitau, áhražky kůží a lepidel. 17
H ( ) 4 H + C N ( ) 6 N C polyadice buta-1,4-diol hexamethylediisokyaát polyadice ( ) 4 C NH ( ) 6 NH C polyuretha PUR Schéma 12 becé schéma polyadice polyurethau. 3 Plasty Plasty představují početou a stále se rozšiřující skupiu materiálů, jejichž podstatu tvoří sytetické polymery. V zájmu zlepšeí ěkterých vlastostí plastů se k základím sytetickým polymerům přidávají růzé přísady, jako jsou pigmety (obarvují plasty), stabilizátory (zvyšují životost plastů) ebo změkčovadla (zlepšují mechaické vlastosti plastů). Jedou z oblastí, kde plasty zaujímají téměř moopolí postaveí a doprovází deě život každého z ás je obalová techika. Tyto obaly z plastů postupě vytlačily klasické materiály, jako jsou apříklad sklo ebo papír. Největší uplatěí v tomto smyslu ašly polyetyle, polypropyle, polystyre, polyetyle-tereftalát a polyviylchlorid díky svým zejméa mechaickým vlastostem ebo odolosti k vodě či mikroorgaismům. Nuto pozameat, že výrobky z těchto polymerů mají tzv. krátký životí cyklus a stávají se evýhodé v okamžiku, kdy doslouží. Proto jsme stále aléhavěji abádái k důsledému tříděí odpadů, mezi které výrobky z plastů eodmyslitelě patří. 3.1 Recyklace odpadů z plastů Recyklací se v tomto slova smyslu rozumí vráceí plastového odpadu do procesu, ve kterém vzikl. Lze ji považovat za strategii, která opětovým využíváím odpadů šetří přírodí zdroje a současě omezuje zatěžováí prostředí škodliviami. Recyklace polymerího odpadu je dosud v České republice je 18
a ízké úrovi. Uvádí se, že se v současé době recykluje ěco málo přes 20% vyrobeých plastů. Většia polymerího odpadu tak kočí a skládkách, kde může přežívat desetiletí bez podstatých změ. Proti této elichotivé statistice bojují eje ekologická hutí, ale i úřady, které mají daou problematiku v ápli práce. Pro tyto účely byla vyrobea řada televizích upoutávek, iformativích letáků ebo uspořádáy růzé soutěže pro žáky a studety škol, které mají oslovit a především aučit společost, jak akládat eje s polymerími odpady. 3.2 Tříděí plastových odpadů Plastové odpady patří do kotejeru žluté barvy (br. 5). Pojmem plastové odpady v tomto případě myslíme PET lahve od ápojů, kelímky, plastové tašky, sáčky, fólie, obaly od pracích, čistících a kosmetických přípravků, obaly od CD disků, pěový polystyre a další výrobky z plastů (je třeba sledovat álepky a žlutých kotejerech, eboť záleží a podmíkách a techickém vybaveí třídících liek ve vašem městě). PET lahve se do kotejeru dávají sešláputé s utáhutým víčkem a etiketou (ta bude odstraěa při dotříďováí). Plastové lahve esmí být v žádém případě zečištěé. Pokud chceme vytřídit kelímky od potravi (apř. od jogurtů), emusíme je vymývat, stačí je jejich obsah vyškrábout lžičkou (kelímky jsou vymýváy až při ásledém dotříďováí). Do kotejerů a plasty epatří ovodurové trubky, guma, molita, textil z umělých vláke, liolea, peumatiky a obaly od ebezpečých látek (od motorového oleje, chemikálií, barev). Průměrá česká domácost vyhodí za rok asi 150-200 kg odpadů. Pokud odpady třídíme a dáváme je do barevých kotejerů (žlutý kotejer a plasty, bílý a zeleý a sklo, modrý a papír, oražový a ápojové kartoy), umožíme tak recyklaci více ež třetiy tohoto možství. Za rok tak lze vytřídit až 30 kg papíru, 25 kg plastů a 15 kg skla. br. 5 Kotejer a plasty (převzato z [13]). 19
Recyklovaé plasty slouží k výrobě apříklad izolačích tváric, řady stavebích a zahradích prvků (ploty, zatravňovací dlažba, protihlukové zábray či zahradí kompostéry), fleesových oděvů z PET (sportoví dresy, ákupí tašky aj.), pytlů, koberců a spousty dalších výrobků (br. 6). a) b) c) br. 6 Výrobky z recyklovaých plastů (a-c, převzato z [13,14]). Nadějí do budouca jsou tzv. biodegradovatelé (biologicky rozložitelé) polymery. Tyto materiály se mohou ve vhodém prostředí vlivem mikroorgaismů rozložit až a vodu a oxid uhličitý, popřípadě a jié ekologicky sesitelé produkty. V současé době se vyrábí ěkolik sytetických polymerů, které splňují kritéria biodegradovatelosti. K ejvýzamějším patří kyselia polymléčá (PLA) využívaá a výrobu lékařských ití, které se v orgaismu pacieta samy rozloží. 4 Přehled použité literatury a iteretových odkazů 1. Prokopová I.: Makromolekulárí chemie. VŠCHT, Praha 2007. 2. Ducháček V., Prokopová I., Dobiáš J.: Bicheze 15, 21 (2006). 3. Ducháček V.: Bicheze 14, 22 (2005). 4. Ducháček V.: Bicheze 13, 232 (2004). 5. Devísky F. a kol.: rgaická chémia pre farmaceutov. SVETA, Marti 2001. 6. Blažek J., Fabii J.: Chemie pro studijí obory SŠ a SU echemického zaměřeí. SPN, Praha 1999. 7. Ducháček V.: Základí pojmy z chemie a techologie polymerů, jejich meziárodí zkratky a obchodí ázvy. VŠCHT, Praha 1996. 8. Nálepa K.: Stručé základy chemie a fyziky polymerů. UP, lomouc 1993. 9. Vacík J. a kol.: Přehled středoškolské chemie. SPN, Praha 1993. 10. Čársky J. a kol.: Chemie pro III. ročík gymázií. SPN, Praha 1986. 20
Iteretové odkazy: 11. Šulcová R.: Přírodovědé projekty [olie 2011-04-15]. Dostupé z www <http://rea.sulcova.sweb.cz/prirodovede_projekty/prirodovede_projekty.pdf> 12. Surový kaučuk odkapávající z kaučukovíku [olie 2011-04-11]. Dostupé z www <http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commos/thumb/b/b3/latex_drippig.jpg/ 220px-Latex_drippig.JPG> 13. Kotejer a plasty. Výrobky z recyklovaých plastů [olie 2011-04-08]. Dostupé z www <http://www.jaktridit.cz/> 14. Výrobky z recyklovaých plastů [olie 2011-04-08]. Dostupé z www <http://img.aktuale.cetrum.cz/320/30/3203037-dres-z-pet-lahvi.jpg> 5 Doplňující iformace pro učitele Problematika makromolekulárích látek a především sytetických polymerů epatří u studetů gymázií mezi příliš oblíbeé pasáže ve výuce chemie. Pro tyto účely vzikl teto text, který má shrout ejzákladější pozatky z této problematiky a také posloužit jako doprovodý text k tematicky vytvořeé powerpoitové presetaci. Nuto pozameat, že oba dokumety emají za úkol omezit tvůrčí přístup učitele chemie ve výkladu zpracovaé látky, aopak je vítáa jakákoliv improvizace v metodickém či jejím obsahovém pojetí. Především by se měl učitel chemie opřít o již zavedeé kurikulum ve vzdělávací oblasti Člověk a příroda a přizpůsobit výuku kokrétímu učebímu pláu chemie a také ŠVP gymázia. Vzhledem k tomu, že téma plastů je edílou součástí evirometálí výchovy, která se v rámci RVP pro gymázia stala výzamým průřezovým tématem, doporučuje se vysvětlovat látku v kotextu přírodovědých i společeskovědích oborů. Je tudíž žádoucí, aby studetům ebyly poskytuty pouze odboré iformace o chemii plastů, ale také fakta související s problematikou odpadů, jejich tříděím a s opakovaým využitím recyklovatelých plastů. Z tohoto důvodu se doporučuje 21
využít kouzla projektové výuky. Projekt může být realizová v rámci jedé třídy ebo více tříd gymázia. Tématem projektu může být apříklad historie plastů, plasty v životě moderího člověka, Wichterleho kotaktí čočky, vliv plastů a životí prostředí, plasty jako kostrukčí materiál aeb výrobky z plastového odpadu, správé tříděí odpadů, jak se obejít bez obalů aj. Úkolem projektu je vytvořeí posteru či presetace, která je společým dílem každé řešitelské skupiy. Úspěšá realizace takového projektu závisí a kreativitě, ápadech, aktiví spolupráci studetů, chuti pracovat a spolupodílet se a tématu eje ve vyučováí, ale i formou domácí práce. Pro úspěšé řešeí projektu je rověž zapotřebí školí kihovy a iteretu, učeby popřípadě laboratoře chemie a také spolupráce s vedeím školy i s učiteli fyziky, biologie (ekologie), výtvaré výchovy apod. 22