均聚物与共聚物。塑料零件的化学
嘿!谁是有机化学的粉丝? *蟋蟀* 好吧,你可能不喜欢研究它,但如果没有那些碳基分子链,生活将会很艰难。因此,在 Protolabs,我们都在向那些称为聚合物的特殊键合原子团表示敬意。尤其如此,因为我们在制造中使用的塑料都是基于碳分子链的,它们的化学结构会影响它们的强度、它们与环境相互作用的方式、它们的外观等等。但这不是有机化学课程。没有。这是一篇博客文章,可帮助您了解不同的有机分子链如何影响您选择的零件制造材料。所以,给我一个 C(碳)!
单体:塑料的基石
单体是想要与其他分子结合在一起的分子,当它们结合在一起时,它们会形成称为聚合物的链,有点像串奶酪。毫不奇怪,该过程称为聚合 .为了简单起见,知道均聚物是包含单一类型单体长链的链就足够了。共聚物是由两种或两种以上不同类型的单体键合而成。
没有单体,就没有塑料。常见的有乙烯、丙烯、苯乙烯、甲醛、苯酚、乙腈、乙二醇。
均聚物与共聚物的化学比较
特点 | 均聚物 | 共聚物 |
化妆 | 单一重复单体 | 两个或多个单体 |
结构 | 简单链 | 复链 |
例子 | PVC、聚乙烯、 聚丙烯, 聚苯乙烯 | 聚醋酸乙烯酯, 聚(环氧乙烷) |
例如,您可能在地下室周围看到的白色管道 PVC 仅由一种类型的单体(氯乙烯)组成,它们链接在一起成为聚氯乙烯。 “poly”部分的意思是“很多”。共聚尼龙6/6是己二酸和六亚甲基二胺两种单体的组合。
构建共聚物
现在,这里的信息会让初次约会的朋友眼花缭乱。这是一个基本示例,说明如何从简单分子转变为更复杂的共聚物(见插图)。从基本的碳氢化合物——苯环开始。每个碳原子需要四个键来实现稳定性,您可以看到苯具有这样的特性,因为每个碳原子与一个碳原子键合一次,与另一个碳原子相邻键合两次。为了完成平衡分子,我们向每个碳原子添加一个氢原子。
要制造这种苯乙烯(单体),请用 C2H3 分子替换其中一个氢原子。你仍然有一个稳定的分子,因为你的碳有四个键,每个氢都有一个键。
为了制造聚苯乙烯均聚物,将苯乙烯分子结合在一起。碳上的四个键和氢上的一个键仍然存在。很稳定。
下一步从聚苯乙烯过渡到 ABS 有点复杂,因为您需要向苯乙烯中添加丙烯腈和丁二烯单体。具有多种类型的单体将其变成共聚物。所有原子都喜欢它们的一键、四键,或者在氮的情况下,三键。
保证您的第二次约会。
均聚物与共聚物:均聚物与共聚物的区别
例如,让我们比较两种缩醛,均聚物 Delrin 和共聚物 Celcon(又名 Tecaform):
特点 | 均聚物 | 共聚物 |
结晶度 | 更高 | 降低 |
刚度 | X |
|
抗拉强度 | X |
|
抗冲击 | X |
|
抗蠕变性 | 初好 | 长期更好 |
抗氧化性 |
| X |
尺寸稳定性 | 短期 | 长期 |
Water resistance |
| X |
Temperature resistance | Higher heat distortion temp | Endures exposure to long-term heat better |
It should be noted that glass-filled copolymers tend to be stronger and longer-lasting than their homopolymer relative. The added glass fibers make all the difference here to improve mechanical properties. The above differences tend to ring true for all homopolymers and copolymers within related families of monomers.
Choosing Your Polymer
In the end, what matters is that you choose the best material for your part but knowing the basic differences between homopolymers and copolymers gives you some deeper insight into which is the best to choose.
复合材料