Гомополимеры против кополемеров: раскрытие химии за производительностью пластиков

Эй! Кто фанат органической химии? *צרצרים* Хорошо, вам могло не понравиться изучать это, но без тех цепей углеродных молекул жизнь была бы грубой. Так что здесь в Protolabs мы все о том, чтобы выразить уважение к тем специальным группам связанных атомов, называемым полимерами. Это особенно верно, потому что пластики, которые мы используем в производстве, все основаны на цепях углеродных молекул и их химическая структура влияет на их прочность, способ взаимодействия с окружающей средой, их внешний вид и больше. Но это не курс органической химии. Нет. Это пост в блоге, чтобы помочь вам понять, как разные цепи органических молекул влияют на материал, который вы выбираете для изготовления ваших деталей. Так что, дай мне C (для Углерода)!

Мономеры: строительные блоки пластиков

Мономеры — это молекулы, которые хотят связываться вместе с другими молекулами, когда они это делают, они формируют цепи, называемые полимерами, что-то вроде стружного сыра. Неудивительно, что этот процесс называется полимеризация. Для простоты достаточно знать, что гомополимеры — это цепи, содержащие длинные нити одного типа мономера. Кополемеры состоят из двух или более разных типов связанных мономеров.

Без мономеров не было бы пластиков. Некоторые распространенные — этилен, пропилен, стирол, формальдегид, фенол, ацетонитрил и этиленгликоль.

Химическое сравнение гомополимера против кополемера

Например, PVC, белая труба, которую вы, вероятно, видите вокруг вашего подвала, состоит из мономеров только одного типа — винилхлорида — которые сцепились вместе, чтобы стать поливинилхлоридом. Часть «поли» означает «много». Кополемер нейлон 6/6 — комбинация двух мономеров: адипиновой кислоты и гексаметилендиамина.

Построение кополемера

Теперь, вот информация, которая озарит спутников на первых свиданиях. Это базовый пример того, как вы переходите от простой молекулы к намного более сложному кополемеру (см. иллюстрацию). Начните с базового углеводорода — бензильного кольца. Каждый атом углерода нуждается в четырех связях для достижения стабильности, и вы можете видеть, что бензол имеет это, так как каждый атом углерода связан один раз с одним атомом углерода и дважды с его другим углеродным соседом. Для завершения сбалансированной молекулы мы добавляем атом водорода к каждому углероду.

Чтобы сделать этот стирол (мономер), замените один из тех атомов водорода молекулой C2H3. У вас все еще есть стабильная молекула, потому что ваши углероды счастливы с четырьмя связями и каждый водород имеет одну связь.

Чтобы сделать гомополимер полистирол, свяжите вместе молекулы стирола. Четыре связи на углерод и одна на водород все еще существуют. Это стабильно.

Следующий прыжок от полистирола к ABS немного более сложен, потому что вам нужно добавить мономеры акрилонитрила и бутадиена к стиролу. Наличие нескольких типов мономеров превращает это в кополемер. Все атомы счастливы с их связями один, четыре, или в случае азота, три.

Ваше второе свидание обеспечено.

Гомополимеры против кополемеров: различия между гомополимерами и кополмерами

Например, давайте сравним два ацетала, гомополимер Delrin и кополемер Celcon (также известный как Tecaform):

Следует отметить, что стекловолокнистые кополемеры склонны быть прочнее и долговечнее, чем их гомополимерные родственники. Добавленные стекловолокна делают всю разницу здесь для улучшения механических свойств. Вышеуказанные различия склонны быть верными для всех гомополимеров и кополемеров в родственных семействах мономеров.

Выбор вашего полимера

В конце концов, что имеет значение, так это то, что вы выбираете лучший материал для вашей детали, но знание базовых различий между гомополимерами и кополмерами дает вам более глубокое понимание того, какой лучше выбрать.