Полимеризация: как изготавливаются пластиковые материалы

Полимеризация: как изготавливаются пластиковые материалы

Пластмассы были созданы с использованием различных видов материалов на протяжении многих лет. Первоначально смолы изготавливались из растительного сырья, включая целлюлозу из хлопка, фурфурол из овсяной шелухи, масло из семян и различные производные крахмала. Бакелит (фенолоформальдегидная смола), один из первых пластиков, изготовленных из синтетических компонентов, был разработан бельгийским химиком Лео Бекеландом в Нью-Йорке в 1907 году. Бакелит получают посредством реакции элиминации фенола с формальдегидом. Он был использован из-за его электрической непроводимости и термостойкости свойства в электрических изоляторах, радио и телефонных оболочках. Из-за своего приятного внешнего вида он также использовался для изготовления потребительских товаров, таких как ювелирные изделия. Однако сегодня большинство пластмасс производится из нефтехимических продуктов, включая природный газ. Советуем вам сайт компании plastwire.com, там вы сможете купить суперконцентраты красителей и добавки для полимеров.

Синтез полимеров

Пластмассы представляют собой органические материалы, которые содержат такие элементы, как углерод (C), водород (H), азот (N), хлор (Cl) и сера (S). Они сделаны из сырья, такого как нефть, природный газ и уголь. Первым шагом в изготовлении пластмасс является полимеризация сырья, в результате чего получается продукт, называемый мономером. Углеводороды затем нагревают в «фазе крекинга». В этом процессе в присутствии катализатора более крупные молекулы распадаются на более мелкие, такие как этилен (этан) C 4 , пропилен (пропан) C 3 H 6 , бутан C 4 H 6и другие углеводороды. Выход полученного этилена контролируется температурой крекинга и может составлять более 30% при температуре 850 ° С. Стирол и винилхлорид могут быть получены в последующих реакциях.

Двумя основными типами полимеризации являются реакции присоединения и конденсации. Эти процессы могут происходить в газообразной, жидкой и иногда в твердой фазе мономера. 

Реакция конденсации

В этом типе полимеризации две молекулы объединяются, вызывая потерю меньшей молекулы, такой как вода, спирт или кислота. В этом типе реакции мономер один и мономер два имеют водород (Н) и гидроксильные группы (ОН). Когда они соединяются с катализатором, один мономер теряет атом водорода, а другой теряет гидроксильную группу. Водород и гидроксильная группа объединяются, образуя воду (H 2 ). Оставшиеся электроны образуют ковалентную связь между мономерами, которые образуют длинную цепь сополимеров.

Полученные мономеры затем могут быть связаны в химические цепи, называемые полимерами. Различные полимеры создаются цепочками разных мономеров, каждая из которых обладает индивидуальными свойствами и характеристиками. Изменчивость учитывает пластмассы, которые могут быть сформованы в изделия, которые отвечают требованиям применения, таким как устойчивость к нагреванию, химическая стойкость, прочность и т. Д. 

Реакция сложения

В этом типе полимеризации электроны с двойной связью перегруппируются в мономере с образованием одинарных связей с другими мономерами. Реакция присоединения ниже между молекулой этана и молекулой хлора показывает образование полимера.

 H H Cl Cl

    \ / │ │

        C = C + Cl — Cl → H — C — C — H

     / \ │ │

  H H H H  

 

Здесь двойная связь между атомами углерода становится одинарной связью с атомами хлора, добавляемыми к каждому концу.

добавки

Химические добавки могут быть добавлены в базовый полимер для улучшения определенных характеристик. К ним относятся антиоксиданты для защиты полимера от разложения от озона или кислорода, антипирены , антистатические добавки и смазки для большей гибкости полимера. Кроме того, часто используются пластификаторы для повышения гибкости, ультрафиолетовые стабилизаторы для предотвращения деградации от ультрафиолетовых лучей солнца и пигменты для придания цвета. Сильные композиты могут быть сделаны путем добавления стекла, углерода и других волокон к смолам. Некоторые составные пластиковые материалы могут противостоять сильным кислотам , щелочам и щелочам, задерживать возгорание в домашней обстановке, содержать смазочные материалы для подшипников и многое другое.