OVERZICHT van kunststoffen |
Kunststof is de algemene term voor een breed scala aan synthetische of semi-synthetische organische, amorfe vaste materialen die geschikt zijn voor de vervaardiging van industriële producten. Kunststoffen zijn doorgaans polymeren met een hoog molecuulgewicht en kunnen andere stoffen bevatten om de prestaties te verbeteren en/of de kosten te verlagen. Het woord plastic is afgeleid van het Griekse woord (plastikos), dat geschikt is om te vormen, en (plastos), dat gegoten betekent. Het verwijst naar hun kneedbaarheid, of plasticiteit tijdens de productie, waardoor ze kunnen worden gegoten, geperst of geëxtrudeerd in een enorme verscheidenheid aan vormen, zoals films, vezels, platen, buizen, flessen, dozen en nog veel meer. Het gewone woord plastic moet niet worden verward met het technische bijvoeglijk naamwoord plastic, dat wordt toegepast op elk materiaal dat een permanente vormverandering ondergaat (plastische vervorming) wanneer het voorbij een bepaald punt wordt belast. Aluminium is bijvoorbeeld in deze zin plastic, maar geen plastic in de gewone zin van het woord; Daarentegen zullen sommige kunststoffen in hun uiteindelijke vorm breken voordat ze vervormen en zijn daarom niet plastisch in technische zin.
Er zijn twee soorten kunststoffen: thermoplastische kunststoffen en thermoharders. Thermoplastische materialen worden zachter en smelten als er voldoende warmte wordt toegepast; voorbeelden zijn polyethyleen, polystyreen en PTFE. Thermoharders worden niet zacht en smelten niet, ongeacht hoeveel warmte er wordt toegepast. Voorbeelden: Micarta, GPO, G-10
Overzicht:
Kunststoffen kunnen worden geclassificeerd op basis van hun chemische structuur, namelijk de moleculaire eenheden waaruit de hoofdketen en zijketens van het polymeer bestaan. Enkele belangrijke groepen in deze classificaties zijn de acrylaten, polyesters, siliconen, polyurethaan en gehalogeneerde kunststoffen. Kunststoffen kunnen ook worden geclassificeerd op basis van het chemische proces dat bij de synthese ervan wordt gebruikt; bijvoorbeeld als condensatie, polyadditie, verknoping, etc. Andere classificaties zijn gebaseerd op kwaliteiten die relevant zijn voor productie of productontwerp. Voorbeelden van dergelijke klassen zijn thermoplastisch en thermohardend, elastomeer, structureel, biologisch afbreekbaar, elektrisch geleidend, enz. Kunststoffen kunnen ook worden gerangschikt op basis van verschillende fysieke eigenschappen, zoals dichtheid, treksterkte, glasovergangstemperatuur, weerstand tegen verschillende chemische producten, enz. Vanwege hun relatief lage kosten, gemakkelijke productie, veelzijdigheid en ondoordringbaarheid voor water, worden kunststoffen gebruikt in een enorm en steeds groter wordend scala aan producten, van paperclips tot ruimteschepen. Ze hebben al veel traditionele materialen, zoals hout, verdrongen; steen; hoorn en bot; leer; papier; metaal; glas; en keramiek, in de meeste van hun vroegere toepassingen. Het gebruik van kunststoffen wordt voornamelijk beperkt door hun organische chemie, die hun hardheid, dichtheid en hun vermogen om hitte, organische oplosmiddelen, oxidatie en ioniserende straling te weerstaan ernstig beperkt. Met name de meeste kunststoffen zullen smelten of ontleden bij verhitting tot een paar honderd graden Celsius. Hoewel kunststoffen tot op zekere hoogte elektrisch geleidend kunnen worden gemaakt, zijn ze nog steeds geen partij voor metalen als koper of aluminium. Kunststoffen zijn nog steeds te duur om hout, beton en keramiek te vervangen in omvangrijke voorwerpen zoals gewone gebouwen, bruggen, dammen, enz. bestrating, spoorbielzen, enz.
Chemische structuur:
Gangbare thermoplastische materialen variëren van 20.000 tot 500.000 in molecuulmassa, terwijl wordt aangenomen dat thermoharders een oneindig molecuulgewicht hebben. Deze ketens bestaan uit vele zich herhalende moleculaire eenheden, bekend als herhalende eenheden, afgeleid van monomeren; elke polymeerketen zal enkele duizenden herhalende eenheden hebben. De overgrote meerderheid van de kunststoffen bestaat uit polymeren van koolstof en waterstof, alleen of met zuurstof, stikstof, chloor of zwavel in de ruggengraat. (Sommige commerciële belangen zijn gebaseerd op silicium.) De ruggengraat is dat deel van de keten op het hoofdpad dat een groot aantal herhaalde eenheden met elkaar verbindt. Om de eigenschappen van kunststoffen te variëren, moeten zowel de herhaalde eenheden met verschillende moleculaire groepen aan de ruggengraat "hangen" of "hangen" (meestal worden ze "opgehangen" als onderdeel van de monomeren voordat ze de monomeren aan elkaar koppelen om de polymeerketen te vormen). Deze aanpassing door middel van de moleculaire structuur van herhaalde eenheden heeft ervoor gezorgd dat kunststoffen zo'n onmisbaar onderdeel zijn geworden van het leven in de 21e eeuw, door de eigenschappen van het polymeer te verfijnen.
Sommige kunststoffen zijn gedeeltelijk kristallijn en gedeeltelijk amorf qua moleculaire structuur, waardoor ze zowel een smeltpunt hebben (de temperatuur waarbij de aantrekkelijke intermoleculaire krachten worden overwonnen) als een of meer glasovergangen (temperaturen waarboven de mate van plaatselijke moleculaire flexibiliteit aanzienlijk wordt verhoogd) . Zogenaamde semi-kristallijne kunststoffen omvatten polyethyleen, polypropyleen, poly(vinylchloride), polyamiden (nylons), polyesters en sommige polyurethaansoorten. Veel kunststoffen zijn volledig amorf, zoals polystyreen en zijn copolymeren, poly(methylmethacrylaat) en alle thermoharders.
Geschiedenis van kunststoffen:
Het eerste door mensen gemaakte plastic werd in 1855 uitgevonden door Alexander Parkes; hij noemde dit plastic Parkesine (later celluloid genoemd). De ontwikkeling van kunststoffen is gekomen van het gebruik van natuurlijke plastic materialen (bijvoorbeeld kauwgom, schellak) tot het gebruik van chemisch gemodificeerde natuurlijke materialen (bijvoorbeeld rubber, nitrocellulose, collageen, galaliet) en uiteindelijk tot volledig synthetische moleculen (bijvoorbeeld bakeliet , epoxy, polyvinylchloride, polyethyleen).
Soorten kunststoffen:
Op cellulose gebaseerde kunststoffen
In 1855 ontwikkelde een Engelsman uit Birmingham, Alexander Parkes genaamd, een synthetische vervanger voor ivoor, die hij op de markt bracht onder de handelsnaam Parkesine, en die een bronzen medaille won op de Wereldtentoonstelling van 1862 in Londen. Parkesine werd gemaakt van cellulose (het belangrijkste bestanddeel van plantencelwanden) behandeld met salpeterzuur en een oplosmiddel. De output van het proces (algemeen bekend als cellulosenitraat of pyroxiline) kan worden opgelost in alcohol en verhard tot een transparant en elastisch materiaal dat bij verhitting kan worden gevormd. Door pigmenten in het product te verwerken, kan het op ivoor lijken.
Bakeliet®
Het eerste plastic op basis van een synthetisch polymeer werd gemaakt van fenol en formaldehyde, met de eerste levensvatbare en goedkope synthesemethoden die in 1909 werden uitgevonden door Leo Hendrik Baekeland, een in België geboren Amerikaan die in de staat New York woonde. Baekeland was op zoek naar een isolerende schellak om draden in elektromotoren en generatoren te bedekken. Hij ontdekte dat mengsels van fenol (C6H5OH) en formaldehyde (HCOH) een kleverige massa vormden wanneer ze met elkaar werden gemengd en verwarmd, en dat de massa extreem hard werd als ze afkoelde. Hij zette zijn onderzoek voort en ontdekte dat het materiaal kon worden gemengd met houtmeel, asbest of leisteenstof om ‘composiet’-materialen met verschillende eigenschappen te creëren. De meeste van deze composities waren sterk en brandwerend. Het enige probleem was dat het materiaal tijdens de synthese de neiging had te schuimen, en het resulterende product was van onaanvaardbare kwaliteit. Baekeland bouwde drukvaten om de bellen eruit te persen en een glad, uniform product te verkrijgen. Hij maakte zijn ontdekking publiekelijk bekend in 1912 en noemde het bakeliet. Het werd oorspronkelijk gebruikt voor elektrische en mechanische onderdelen en werd uiteindelijk in de jaren twintig op grote schaal gebruikt in consumptiegoederen. Toen het patent op bakeliet in 1930 afliep, verwierf de Catalin Corporation het patent en begon Catalin-plastic te produceren met behulp van een ander proces dat een breder scala aan kleuren mogelijk maakte. Bakeliet was het eerste echte plastic. Het was een puur synthetisch materiaal, niet gebaseerd op enig materiaal of zelfs maar een molecuul dat in de natuur voorkomt. Het was ook de eerste thermohardende kunststof. Conventionele thermoplastische materialen kunnen worden gegoten en vervolgens opnieuw worden gesmolten, maar thermohardende kunststoffen vormen bij het uitharden bindingen tussen de strengen van polymeren, waardoor een verwarde matrix ontstaat die niet ongedaan kan worden gemaakt zonder het plastic te vernietigen. Thermohardende kunststoffen zijn taai en temperatuurbestendig. Bakelite® was goedkoop, sterk en duurzaam. Het werd in duizenden vormen gegoten, zoals radio's, telefoons, klokken en biljartballen. Fenolische kunststoffen zijn grotendeels vervangen door goedkopere en minder brosse kunststoffen, maar worden nog steeds gebruikt in toepassingen die hun isolerende en hittebestendige eigenschappen vereisen. Sommige elektronische printplaten zijn bijvoorbeeld gemaakt van vellen papier of stof geïmpregneerd met fenolhars. Bakelite® is nu een geregistreerd handelsmerk van Bakelite GmbH.
Polystyreen & PVC
Na de Eerste Wereldoorlog leidden verbeteringen in de chemische technologie tot een explosie van nieuwe vormen van kunststoffen. Tot de eerste voorbeelden in de golf van nieuwe kunststoffen behoorden polystyreen (PS) en polyvinylchloride (PVC), ontwikkeld door IG Farben uit Duitsland. Polystyreen is een stijf, bros, goedkoop plastic dat is gebruikt om plastic modelbouwpakketten en soortgelijke snuisterijen te maken. Het zou ook de basis vormen voor een van de meest populaire ‘geschuimde’ kunststoffen, onder de naam styreenschuim of piepschuim. Schuimplastics kunnen worden gesynthetiseerd in een "open cel"-vorm, waarin de schuimbellen met elkaar zijn verbonden, zoals in een absorberende spons, en in een "gesloten cel", waarin alle belletjes verschillend zijn, zoals kleine ballonnen, zoals in met gas gevulde schuimisolatie en drijfinrichtingen. Eind jaren vijftig werd High Impact Styreen geïntroduceerd, dat niet bros was. Het wordt veel gebruikt als materiaal voor bewegwijzering, dienbladen, beeldjes en nieuwigheden. PVC heeft zijketens waarin chlooratomen zijn verwerkt, die sterke bindingen vormen. PVC in zijn normale vorm is stijf, sterk, hitte- en weerbestendig, en wordt nu gebruikt voor het maken van loodgieterswerk, dakgoten, gevelbeplating, behuizingen voor computers en andere elektronische apparatuur. PVC kan ook worden verzacht door middel van chemische behandelingen, en in deze vorm wordt het nu gebruikt voor krimpfolie, voedselverpakkingen en regenkleding.
Nylon
De echte ster van de kunststofindustrie in de jaren dertig was polyamide (PA), veel beter bekend onder de handelsnaam nylon. Nylon was de eerste puur synthetische vezel, geïntroduceerd door DuPont Corporation op de Wereldtentoonstelling van 1939 in New York City. In 1927 was DuPont begonnen met een geheim ontwikkelingsproject genaamd Fiber66, onder leiding van de Harvard-chemicus Wallace Carothers en de directeur van de scheikundeafdeling Elmer Keizer Bolton. Carothers was ingehuurd om puur onderzoek uit te voeren, en hij werkte aan het begrijpen van de moleculaire structuur en fysieke eigenschappen van de nieuwe materialen. Hij zette enkele van de eerste stappen in het moleculaire ontwerp van de materialen. Zijn werk leidde tot de ontdekking van synthetische nylonvezels, die erg sterk maar ook erg flexibel waren. De eerste toepassing was voor borstelharen voor tandenborstels. Het echte doelwit van Du Pont was echter zijde, met name zijden kousen. Carothers en zijn team synthetiseerden een aantal verschillende polyamiden, waaronder polyamide 6.6 en 4.6, evenals polyesters. Het kostte DuPont twaalf jaar en 27 miljoen dollar om nylon te raffineren en om de industriële processen voor bulkproductie te synthetiseren en te ontwikkelen. Met zo'n grote investering was het geen verrassing dat Du Pont weinig kosten spaarde om nylon na de introductie ervan te promoten, wat een publieke sensatie veroorzaakte, of "nylonmanie". De nylonmanie kwam eind 1941 abrupt tot een einde toen de VS in de Tweede Wereldoorlog terechtkwamen. De productiecapaciteit die was opgebouwd om nylonkousen, of gewoon nylons, voor Amerikaanse vrouwen te produceren, werd overgenomen om grote aantallen parachutes voor vliegers en parachutisten te vervaardigen. Na het einde van de oorlog ging DuPont terug naar de verkoop van nylon aan het publiek en voerde in 1946 een nieuwe promotiecampagne die resulteerde in een nog grotere rage, die de zogenaamde nylonrellen veroorzaakte. Vervolgens zijn polyamiden 6, 10, 11 en 12 ontwikkeld op basis van monomeren die ringverbindingen zijn; caprolactam.nylon 66 is bijvoorbeeld een materiaal vervaardigd door condensatiepolymerisatie. Nylons blijven nog steeds belangrijke kunststoffen, en niet alleen voor gebruik in stoffen. In zijn bulkvorm is het zeer slijtvast, vooral als het met olie is geïmpregneerd, en wordt het daarom gebruikt voor het bouwen van tandwielen, lagers en bussen, en vanwege de goede hittebestendigheid in toenemende mate voor toepassingen onder de motorkap in auto's en andere mechanische onderdelen. onderdelen.
Natuurlijk rubber
Natuurlijk rubber is een elastomeer (een elastisch koolwaterstofpolymeer) dat oorspronkelijk is afgeleid van latex, een melkachtige colloïdale suspensie die wordt aangetroffen in het sap van sommige planten. Het is in deze vorm direct bruikbaar (de eerste verschijning van rubber in Europa is inderdaad een doek dat waterdicht is gemaakt met ongevulkaniseerde latex uit Brazilië), maar later, in 1839, vond Charles Goodyear gevulkaniseerd rubber uit; dit is een vorm van natuurlijk rubber dat wordt verwarmd met, meestal, zwavel, waardoor verknopingen tussen polymeerketens ontstaan (vulkanisatie), waardoor de elasticiteit en duurzaamheid worden verbeterd. Plastic is zeer bekend in deze gebieden.
Synthetisch rubber
Het eerste volledig synthetische rubber werd in 1910 door Lebedev gesynthetiseerd. In de Tweede Wereldoorlog veroorzaakten aanbodblokkades van natuurlijk rubber uit Zuidoost-Azië een hausse in de ontwikkeling van synthetisch rubber, met name styreen-butadieenrubber (ook bekend als Government Rubber-Styrene). In 1941 bedroeg de jaarlijkse productie van synthetisch rubber in de VS slechts 231 ton, wat steeg tot 840.000 ton in 1945. In de ruimtewedloop en de kernwapenwedloop experimenteerden Caltech-onderzoekers met het gebruik van synthetische rubbers als vaste brandstof voor raketten. Uiteindelijk zouden alle grote militaire raketten vaste brandstoffen op basis van synthetisch rubber gebruiken, en ze zouden ook een belangrijke rol spelen in de civiele ruimtevaart.
Polymethylmethacrylaat (PMMA), beter bekend als Plexiglas acrylaat . Hoewel acryl nu bekend staat om zijn gebruik in verven en synthetische vezels, zoals nepbont, zijn ze in hun bulkvorm eigenlijk heel hard en transparanter dan glas, en worden ze verkocht als glasvervangers onder handelsnamen als Acrylite , Perspex, Plexiglas en Lucite . Deze werden tijdens de oorlog gebruikt om vliegtuigluifels te bouwen, en de belangrijkste toepassing ervan is nu grote lichtreclame zoals gebruikt in winkelpuien of in grote winkels, en voor de vervaardiging van vacuümgevormde badkuipen.
Polyethyleen (PE) , ook wel bekend als polyethyleen, werd in 1933 ontdekt door Reginald Gibson en Eric Fawcett bij de Britse industriële gigant Imperial Chemical. Industrieën (ICI). Dit materiaal evolueerde in twee vormen: polyethyleen met lage dichtheid (LDPE) en polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE) . PE's zijn goedkoop, flexibel, duurzaam en chemisch resistent. LDPE wordt gebruikt voor het maken van films en verpakkingsmaterialen, terwijl HDPE wordt gebruikt voor containers, sanitair en auto-accessoires. Hoewel PE een lage weerstand heeft tegen chemische aanvallen, werd later ontdekt dat een PE-container veel robuuster kon worden gemaakt door deze bloot te stellen aan fluorgas, waardoor de oppervlaktelaag van de container veranderde in het veel hardere polyfluorethyleen.
Polypropyleen (PP) , dat begin jaren vijftig werd ontdekt door Giulio Natta. Het is in de moderne wetenschap en technologie gebruikelijk dat de groei van de algemene kennis kan leiden tot dezelfde uitvindingen op verschillende plaatsen en ongeveer tegelijkertijd, maar polypropyleen was een extreem geval van dit fenomeen en werd ongeveer negen keer afzonderlijk uitgevonden. De daaropvolgende rechtszaak werd pas in 1989 opgelost. Polypropyleen slaagde erin de juridische procedure te overleven en twee Amerikaanse chemici die voor Phillips Petroleum werkten, J. Paul Hogan en Robert Banks, worden nu algemeen gezien als de belangrijkste uitvinders van het materiaal. Polypropyleen is vergelijkbaar met zijn voorloper, polyethyleen, en deelt de lage kosten van polyethyleen, maar is veel robuuster. Het wordt in alles gebruikt, van plastic flessen tot tapijten en plastic meubels, en wordt zeer veel gebruikt in auto's.
Polyurethaan (PU) werd in 1937 uitgevonden door Friedrich Bayer & Company en zou na de oorlog in geblazen vorm in gebruik worden genomen voor matrassen, meubelvulling en thermische isolatie. Het is ook een van de componenten (in niet-geblazen vorm) van de vezel-spandex.
Epoxy - In 1939 diende IG Farben een patent in voor polyepoxide of epoxy. Epoxy's zijn een klasse thermohardende kunststoffen die verknopingen vormen en uitharden wanneer een katalyserend middel of verharder wordt toegevoegd. Na de oorlog zouden ze op grote schaal worden gebruikt voor coatings, lijmen en composietmaterialen. Composieten die epoxy als matrix gebruiken, omvatten met glasvezel versterkte kunststof, waarbij het structurele element glasvezel is, en koolstof-epoxycomposieten, waarbij het structurele element koolstofvezel is. Glasvezel wordt nu vaak gebruikt om sportboten te bouwen, en koolstof-epoxycomposieten zijn een steeds belangrijker structureel element in vliegtuigen, omdat ze lichtgewicht, sterk en hittebestendig zijn.
PET, PETE, PETG , PET-P (polyethyleentereftalaat)
Twee scheikundigen genaamd Rex Whinfield en James Dickson, werkzaam bij een klein Engels bedrijf met de vreemde naam Calico Printer's Association in Manchester, ontwikkelden in 1941 polyethyleentereftalaat (PET of PETE) en het zou in het naoorlogse tijdperk voor synthetische vezels worden gebruikt. , met namen als polyester, dacron en terylene. PET is minder gasdoorlatend dan andere goedkope kunststoffen en is daarom een populair materiaal voor het maken van flessen voor Coca-Cola en andere koolzuurhoudende dranken, aangezien carbonatatie de neiging heeft andere kunststoffen aan te tasten, en voor zure dranken zoals fruit- en groentesappen. PET is ook sterk en slijtvast en wordt gebruikt voor het maken van mechanische onderdelen, dienbladen en andere voorwerpen die misbruik moeten doorstaan. PET-films worden gebruikt als basis voor opnametape.
PTFE (polytetrafluorethyleen) (ook bekend als Teflon®)
Een van de meest indrukwekkende kunststoffen die in de oorlog werden gebruikt, en een topgeheim, was polytetrafluorethyleen (PTFE), beter bekend als Teflon, dat op metalen oppervlakken kon worden afgezet als een krasbestendige en corrosiebestendige, wrijvingsarme beschermende coating. De oppervlaktelaag van polyfluorethyleen die ontstaat door het blootstellen van een polyethyleen container aan fluorgas lijkt sterk op Teflon. Een DuPont-chemicus genaamd Roy Plunkett ontdekte Teflon per ongeluk in 1938. Tijdens de oorlog werd het gebruikt in gasdiffusieprocessen om uranium te verfijnen voor de atoombom, omdat het proces zeer corrosief was. Aan het begin van de jaren zestig was er veel vraag naar Teflon-hechtvaste braadpannen.
Polycarbonaat - Lexan is een slagvast polycarbonaat, oorspronkelijk ontwikkeld door General Electric. Makrolon® en Tuffak zijn handelsnamen van slagvast polycarbonaat, gemaakt door Plaskolite.
Biologisch afbreekbare (composteerbare) kunststoffen
Er is onderzoek gedaan naar biologisch afbreekbare kunststoffen die afbreken bij blootstelling aan zonlicht (bijvoorbeeld ultraviolette straling), water of vocht, bacteriën, enzymen, schuren door de wind en in sommige gevallen ook door knaagdieren of insecten. als vormen van biologische afbraak of aantasting van het milieu. Het is duidelijk dat sommige van deze manieren van afbraak alleen zullen werken als het plastic aan de oppervlakte wordt blootgesteld, terwijl andere manieren alleen effectief zullen zijn als er bepaalde omstandigheden bestaan in stortplaats- of composteringssystemen. Zetmeelpoeder is als vulmiddel met plastic gemengd om het makkelijker te laten afbreken, maar het leidt nog steeds niet tot volledige afbraak van het plastic. Sommige onderzoekers hebben bacteriën genetisch gemanipuleerd die een volledig biologisch afbreekbaar plastic synthetiseren, maar dit materiaal, zoals Biopol, is momenteel duur. Het Duitse chemiebedrijf BASF maakt Ecoflex, een volledig biologisch afbreekbare polyester voor voedselverpakkingstoepassingen. Gehr Plastics heeft ECOGEHR ontwikkeld, een volledig assortiment biopolymeervormen, gedistribueerd door Professional Kunststoffen.
|
|
FUNCTIES EN VOORDELEN van Plastics |
|
Professionele Plastics biedt meer dan 1000 verschillende producten van kunststof in kunststof platen, staven, buizen, films, hars en profielen.
|
|
![Kunststoffen]( "Kunststoffen")
|
View In English
Contacteer ons
Locaties
Over Ons
Zending volgen
Registreer
Log in
Translate