塑料在世界各地每天都在使用。字塑料是用于合成的或半合成的性质的许多材料的普通术语。这个词是从希腊plastikos,这意味着得到的“适合用于模制”。作为一个整体观察时的塑料是各种各样的性质的组合。它们被用于虫胶,纤维素,橡胶和沥青。我们还综合制造物品,如服装,包装,汽车,电子,飞机,医疗用品和游乐项目。这个名单可以继续下去,这是很明显,很多东西我们今天不会没有塑料是不可能的。
塑料改变世界的一个原因是成本。与其他材料相比,它的生产成本要便宜得多,而且它的使用方式也多种多样。例如,聚合物的使用,这种物质的分子质量更高,有大量的重复单位,是今天很常见的。合成聚合物是大规模生产的,具有许多性能和用途。还有一些天然存在的聚合物,包括淀粉、纤维素、蛋白质和乳胶。聚合物是由一个或多个单体像链一样连接在一起的分子(单体)。聚合物的变化取决于这些单体的加入。如果单体中的原子与聚合物结合,就称为加成聚合物。当单体的一些原子被释放成小分子,比如在液体中,这种聚合物就被称为缩聚聚合物。碳原子之间的双键在加成聚合物中最常见。
20世纪初,当尼龙和凯夫拉尔等聚合物材料出现时,聚合物化学出现了巨大的繁荣。在使用现有技术的同时,许多关于聚合物的工作都集中在改进上,但化学家们确实还有机会。现在有必要开发聚合物的新应用,一直在寻找更便宜的材料来替代现在使用的材料。化学家们必须更加了解市场的需求,比如强调绿色的产品、可分解或环保的聚合物。这样的担忧给科学领域带来了新的活动,总是有新的发现有待发现。
聚合物链的物理结构很重要,它决定了聚合物的宏观性质。构象和构型是用来描述聚合物几何结构的术语。构型表示由化学键决定的顺序构象表示由分子围绕单键旋转决定的顺序。立体性是指聚合物链的构型。可以得到三种非常不同的结构:等规式,即取代基都在链的同一侧的排列。间规链是由交替的基团组成的,无规链是所有基团的随机组合。
在构象,如果两个原子被单键连接,然后绕着该键是可能的。它不需要打破了债券,不像双键。这一个原子可以相对于它加入被称为扭转角的调整的原子这种方式旋转。如果两个原子具有其它基团或附连到它们的原子,然后,在扭转角度而变化的配置被称为构象。不同的构象显示的基团中键旋转周围之间变化的距离。这些距离决定相邻原子之间的类型和相互作用的量。有许多可能的构象概括:黯然失色(CIS),反(反式),以及左岸(+或 - )。
还有其他的方法使聚合物结构可以例如用一个支链聚合物,其当存在从主链出来的侧链形成而改变。可以有树枝上如何干断变化。一个叫星分支和其他具有高度的聚合物的分支的是树枝状。当多于一种类型的单体是参与合成反应它被称为共聚物。这三种类型的共聚物是:无规共聚物,其包含具有多个单体,嵌段共聚物,它包含为相同类型的单体的嵌段,和接枝共聚物的主链,其具有一种类型的主链聚合物的与其他单体的分支单体。
虽然硬塑料如酚醛塑料被用作早在1909年,它不是真正的大,直到后来。在1920年初,德国化学家赫尔曼·施陶丁格第一挑战其他化学家的疑虑,在具有分子量超过一千更大分子的存在。他建议,有至少10000个原子组成的大分子。虽然他的研究主要集中在橡胶,它很快就认识到聚合物的大分子由许多重要的天然材料。其次创建合成的类似物具有多种如纤维材料,柔性膜,涂料和坚韧的光的固体性质。塑料分子本质上也是“极地”,这意味着它们像磁铁。正如一个指南针箭头指向磁北,当在电场或电压的存在,这些分子会赞同彼此。由于这一发现,现代社会被永远地改变了。
所述的热软化塑料或热塑性是聚合物加热轮流液体或冷冻时,当将变成非常玻璃等。在一般的热塑性塑料通常是高分子量的聚合物。不像酚醛塑料,这是一种热固性和一旦硬化保持这种方式,这些聚合物可以熔化和重塑,使他们回收一个伟大的产品。熔点将取决于分子间作用力的强弱。如果氢键存在时,它会抬起熔点。
一个有趣的想法是,感应加热,这对塑料回流的巨大潜力。因为热量的迅速控制的应用程序的,这将是用于粘合塑料如PVC或塑料附到其它表面是有用的。然而,由于塑料不传导电流,有必要建立一个电荷,如当一个磨他们的头一个气球,产生静电荷。同样,相同的思维过程被放入感应力与塑料的想法。当分散力的发言假设吸引力从与球面曲率表面之间产生。半径取决于塑料的多变形,怎么也压缩过程中。再就是氢键,这是一个氢原子和电负性原子,通常是氧,氟或氮之间的吸引相互作用。这使氢的局部正电荷。氢需要被共价键合至另一电负性原子,以创建绑定。所述键可以发生分子间,或在不同的单个分子的部分。
由于它们的几何形状,当材料变硬时,一些聚合物紧密地聚集在一起,这被称为晶体。用于制造尼龙、乙酰、聚丙烯和聚乙烯等产品的结晶聚合物具有优越的性能,但在冷却和再硬化时确实会大幅收缩。通常情况下,这些聚合物的熔点很明显,所以当它们被加热时,需要很低的温度才能融化或变成液体,就像蜡烛蜡一样。
非晶材料,如丙烯酸、ABS和聚碳酸酯,是那些在变成固体后不会结晶的材料。相反,它们表现出随着温度升高而逐渐发生的软化。由于它们不像晶体那样容易流动,这样的材料通常不像晶体材料那样容易处理。
的塑料的性质也可以改变。这可以通过从原始修改聚合物发生,或由添加剂,着色剂,增强材料,或填料改变。因为总是有某种交易时使用的添加剂断添加剂必须兼容。化学家努力将所有其它材料特性的尽可能高,同时仍然达到预期的改善,像燃烧的电阻。其它添加剂可用于改进的高温稳定性,作为阻燃剂或杀真菌剂。增强材料改善与添加剂如碳,云母,玻璃和芳族聚酰胺,其可以是在垫,球,薄片或其它事物的形式,如长丝强度。塑料增援允许它们用于负荷和较高的温度下,具有更高的稳定性尺寸。这使得在设计和显著的进步,在航空,航天领域都更自由的技术。
在液体状态下牛顿线性粘度是一种理想的材料在液体状态下的变形行为的最简单的模型之一。虽然许多真材实料的行为确实接近这种理想模式,即聚合物的显着偏离。这种变形是依赖于时间。它是非线性的,类似的粘性和弹性回复的某种组合。
塑料已成为世界大宗产品;唯一真正关心的是他们将如何影响环境。最新消息说所释放的毒素塑料;还有垃圾的关注和垃圾填埋场和河流的影响。虽然成本一直偏低,出现了稳步上升,由于需要为其生产的燃料成本。该解决方案仍是未知数,但科学正在研究这个问题,并已发现了一些有前途的替代品,例如果糖和油页岩。只有时间会告诉塑料的未来将是什么,但是这是不可能的,世界将永远没有他们。
聚合物结晶解释和图表的结晶聚合物,包括支持页。
氢键页讨论了氢键的分子间力,具有键长和分子静电势能的比较。
聚合物介绍聚合物科学。有机化学课程虚拟教材的一部分由William Reusch教授。
本周化工页面专注于各种聚合物。
从塑料电源约翰·霍普金斯发布的新闻标题为:霍普金斯科学家研制出全聚合物电池。
简介高分子化学晶态和非晶态聚合物 - 信息和模型。
聚合物的热性质解释聚合物玻璃过渡的概念。
塑料的历史页面包括指向塑料的添加剂,工艺,热塑性塑料,热固性材料,过渡和更多。
咨询技术专家化学档案馆给出的加热塑料的简单解释。