Plastmasas ķīmiskais savienojums

Plastmasas, polimēru materiāls, ko parasti var kavēt vai veidot, izmantojot karstumu un spiedienu. Šī plastiskuma īpašība, kas bieži sastopama kombinācijā ar citām īpašām īpašībām, piemēram, ar mazu blīvumu, zemu elektrovadītspēju, caurspīdīgumu un stingrību, ļauj plastmasu izgatavot ļoti daudziem izstrādājumiem. Tajos ietilpst stingras un vieglas dzērienu pudeles, kas izgatavotas no polietilēntereftalāta (PET), elastīgas dārza šļūtenes, kas izgatavotas no polivinilhlorīda (PVC), izolācijas pārtikas konteineri no putu polistirola, un sagraužamie logi, kas izgatavoti no polimetilmetakrilāta.

• 

• 

• 

Šajā rakstā ir sniegts īss plastmasas būtisko īpašību pārskats, kam seko detalizētāks apraksts par to pārstrādi noderīgos izstrādājumos un sekojošo pārstrādi. Pilnīgu izpratni par materiāliem, no kuriem tiek izgatavota plastmasa, skatiet rūpniecisko polimēru ķīmijā.

Plastmasas sastāvs, struktūra un īpašības

Daudzi no polimēriem, ko izmanto kā plastmasu, ķīmiskie nosaukumi ir kļuvuši pazīstami patērētājiem, lai gan daži no tiem ir labāk pazīstami ar to saīsinājumiem vai tirdzniecības nosaukumiem. Tādējādi polietilēntereftalātu un polivinilhlorīdu parasti dēvē par PET un PVC, savukārt putu polistirolu un polimetilmetakrilātu pazīst ar saviem preču zīmju nosaukumiem - putuplasta un plexiglas (vai Perspex).

Plastmasas izstrādājumu rūpnieciski ražotāji mēdz domāt par plastmasu kā “preču” sveķiem vai “speciālu” sveķu izstrādājumiem. (Termins sveķi ir cēlies no plastmasas rūpniecības pirmajiem gadiem; tas sākotnēji attiecās uz dabiski sastopamām amorfām cietām vielām, piemēram, šellaku un kolofoniju.) Izejvielu sveķi ir plastmasa, kas tiek ražota lielos apjomos un ar zemām izmaksām visizplatītākajām vienreizējās lietošanas precēm un ir izturīga. preces. Tos galvenokārt pārstāv polietilēns, polipropilēns, polivinilhlorīds un polistirols. Speciālie sveķi ir plastmasa, kuras īpašības ir pielāgotas īpašiem pielietojumiem un kuras tiek ražotas ar nelielu tilpumu un augstākām izmaksām. Starp šo grupu ir tā saucamā inženiertehniskā plastmasa jeb inženiertehniskie sveķi, kas ir plastmasa, kas var konkurēt ar lietiem metāliem santehnikas, aparatūras un automobiļu lietojumos. Svarīgas inženiertehniskās plastmasas, kas patērētājiem ir mazāk pazīstamas nekā iepriekš uzskaitītās preču plastmasas, ir poliacetāls, poliamīds (it īpaši tie, kas pazīstami ar tirdzniecības nosaukumu neilons), poli-tetrafluoretilēns (preču zīme Teflon), polikarbonāts, polifenilēnsulfīds, epoksīds un poliēteriketerons. Vēl viens speciālo sveķu elements ir termoplastiski elastomēri, polimēri, kuriem ir gumijas elastīgās īpašības, bet tos karsējot var atkārtoti veidot. Termoplastiskie elastomēri ir aprakstīti rakstā elastomērs.

Arī plastmasu var iedalīt divās atšķirīgās kategorijās, pamatojoties uz to ķīmisko sastāvu. Viena kategorija ir plastmasa, kas sastāv no polimēriem, kuru mugurkaula ķēdēs ir tikai alifātiski (lineāri) oglekļa atomi. Šajā kategorijā ietilpst visas iepriekš uzskaitītās plastilijas. Polipropilēna struktūra var kalpot kā piemērs; šeit, kas piesaistīts visiem citiem oglekļa atomiem, ir piekarīga metilgrupa (CH ₃):

Otru plastmasas kategoriju veido heterochaīnu polimēri. Šie savienojumi papildus ogleklim satur atomus, piemēram, skābekli, slāpekli vai sēru, to mugurkaula ķēdēs. Lielāko daļu no iepriekš uzskaitītajām inženiertehniskajām plastmasām veido heterochaīnu polimēri. Kā piemēru var minēt polikarbonātu, kura molekulās ir divi aromātiski (benzola) gredzeni:

Atšķirība starp oglekļa ķēdes un heterochaīna polimēriem ir atspoguļota tabulā, kurā parādītas svarīgāko oglekļa ķēdes un heterochaīna plastmasas izvēlētās īpašības un pielietojums un no kurām tiek nodrošinātas saites tieši uz ierakstiem, kas sīkāk apraksta šos materiālus. Svarīgi atzīmēt, ka katram tabulā uzskaitītajam polimēra tipam var būt daudz apakštipu, jo jebkurš no dučiem jebkura polimēra rūpniecisko ražotāju var piedāvāt 20 vai 30 dažādas variācijas izmantošanai īpašos pielietojumos. Šī iemesla dēļ tabulā norādītās īpašības jāuzskata par aptuvenām.

Komerciāli svarīgu plastmasu īpašības un pielietojums
* Visas parādītās vērtības attiecas uz stikla šķiedru pastiprinātiem paraugiem (izņemot poliuretānu).
polimēru saime un tips	blīvums (g / cm 3)	kristalitātes pakāpe	stikla pārejas temperatūra (° C)	kristāla kušanas temperatūra (° C)	novirzes temperatūra 1,8 MPa (° C)
Termoplastika
Oglekļa ķēde
augsta blīvuma polietilēns (HDPE)	0.95–0.97	augstu	–120	137	-
zema blīvuma polietilēns (LDPE)	0.92–0.93	mērens	−120	110	-
polipropilēns (PP)	0.90–0.91	augstu	−20	176	-
polistirols (PS)	1.0–1.1	nulle	100	-	-
akrilnitrila-butadiēna-stirola (ABS)	1.0–1.1	nulle	90–120	-	-
polivinilhlorīds, neplasificēts (PVC)	1.3–1.6	nulle	85	-	-
polimetilmetakrilāts (PMMA)	1.2	nulle	115	-	-
politetrafluoretilēns (PTFE)	2.1–2.2	vidēji augsts	126. lpp	327	-
Heterochain
polietilēntereftalāts (PET)	1.3–1.4	mērens	69	265	-
polikarbonāts (PC)	1.2	zems	145. lpp	230	-
poliacetāls	1.4	mērens	–50	180	-
polietilēteriketons (PEEK)	1.3	nulle	185	-	-
polifenilēnsulfīds (PPS)	1.35	mērens	88	288. lpp	-
celulozes diacetāts	1.3	zems	120	230	-
polikaprolaktāms (neilons 6)	1.1–1.2	mērens	50	210–220	-
Termostetes *
Heterochain
poliesters (nepiesātināts)	1.3–2.3	nulle	-	-	200
epoksīdi	1.1–1.4	nulle	-	-	110–250
fenola formaldehīds	1.7–2.0	nulle	-	-	175–300
urīnviela un melamīna formaldehīds	1,5–2,0	nulle	-	-	190–200
poliuretāns	1.05	zems	-	-	90–100
polimēru saime un tips	stiepes izturība (MPa)	pagarinājums pārtraukumā (%)	lieces modulis (GPa)	tipiski produkti un pielietojumi
Termoplastika
Oglekļa ķēde
augsta blīvuma polietilēns (HDPE)	20–30	10–1 000	1–1,5	piena pudeles, stiepļu un kabeļu izolācija, rotaļlietas
zema blīvuma polietilēns (LDPE)	8–30	100–650	0,25–0,35	iepakojuma plēve, pārtikas preču maisiņi, lauksaimniecības mulča
polipropilēns (PP)	30. – 40	100–600	1.2–1.7	pudeles, pārtikas trauki, rotaļlietas
polistirols (PS)	35–50	1–2	2.6–3.4	ēšanas trauki, putu trauki
akrilnitrila-butadiēna-stirola (ABS)	15–55	30–100	0.9–3.0	ierīču korpusi, ķiveres, cauruļu veidgabali
polivinilhlorīds, neplasificēts (PVC)	40–50	2–80	2.1–3.4	cauruļu, vadu, mājas apšuvums, logu rāmji
polimetilmetakrilāts (PMMA)	50–75	2–10	2.2–3.2	triecienizturīgi logi, jumta logi, nojumes
politetrafluoretilēns (PTFE)	20–35	200–400	0,5	pašeļļoti gultņi, nelīpoši virtuves trauki
Heterochain
polietilēntereftalāts (PET)	50–75	50–300	2.4–3.1	caurspīdīgas pudeles, ierakstīšanas lente
polikarbonāts (PC)	65–75	110–120	2.3–2.4	kompaktdiski, drošības brilles, sporta preces
poliacetāls	70	25. – 75	2.6–3.4	gultņi, zobrati, dušas galvas, rāvējslēdzēji
polietilēteriketons (PEEK)	70–105	30–150	3.9	mašīnu, automobiļu un aviācijas detaļas
polifenilēnsulfīds (PPS)	50–90	1–10	3.8–4.5	mašīnu daļas, ierīces, elektriskās iekārtas
celulozes diacetāts	15–65	6–70	1.5	fotofilma
polikaprolaktāms (neilons 6)	40–170	30–300	1.0–2.8	gultņi, skriemeļi, zobrati
Termostetes *
Heterochain
poliesters (nepiesātināts)	20–70	<3	7–14	laivu korpusi, automašīnu paneļi
epoksīdi	35–140	<4	14–30	laminētas shēmas plates, grīdas segumi, lidmašīnu daļas
fenola formaldehīds	50–125	<1	8–23	elektriskie savienotāji, ierīces rokturi
urīnviela un melamīna formaldehīds	35–75	<1	7.5	galda piederumi, trauki
poliuretāns	70	3–6	4	elastīgas un stingras putas apdarei, izolācijai

Šajā rakstā plastmasu galvenokārt definē nevis pēc ķīmiskā sastāva, bet pēc inženiertehniskās izturēšanās. Precīzāk, tos definē kā termoplastiskos sveķus vai termoreaktīvos sveķus.