Materiale plastice

Termenul de "plastic", pot fi definite în linii mari ca orice material inerent fara de forma, care poate fi modelat sau modelate în conformitate cu căldură şi / sau presiune. Acesta este derivat din cuvântul grecesc plastikos, ceea ce înseamnă o substanţă în formă sau turnată.

Termenul "material plastic", a inclus primul numai polimeri naturali-de obicei proteine ​​de origine animală (corn şi carapace de broască ţestoasă), răşini copac, sau secretii insecte numite shellac, care au fost ulterior amestecat cu umpluturi, cum ar fi faina de lemn pentru a produce substanţe cu proprietăţi mai bine de laminat. (Un polimer, de la cuvantul grecesc poli, însemnând "mulţi", şi MEC sensul cuvântului "unitate", este o molecula cu o greutate moleculară extrem de mare.)

Utilizarea de polimeri naturali pentru a face produse din plastic a început cât mai devreme 1760, atunci când Enoh Noyes a deschis o afacere de a face piepteni din keratină şi proteine ​​albuminoide organice derivate din coarne de animale şi de copite de cai. Cu toate acestea, primul material de succes comercial din plastic, celuloid, nu va veni aproximativ de o sută de ani.

În 1840 chimistul german Christian Schönbein dezvoltat nitrat de celuloză dintr-un amestec de bumbac, acid azotic, şi acid sulfuric. Nitrat de celuloză este o substanţă extrem de inflamabilă doughlike utilizat în principal în fabricarea explozivilor. Inovaţie Schönbein reprezintă începutul modificarea polimeri naturali de chimisti, astfel încât să crească processibility lor şi funcţionalitate. Proprietăţi de nitrat de celuloză ca o substanţă de laminat oameni de ştiinţă interesaţi şi de alte de timp, şi în 1855, un englez pe nume Alexander Parkes a dezvoltat o formă de nitrat de celuloză a numit Parkesine. Din acest material, Parkes fabricat o serie de butoane, pixuri, medalioane, şi piepteni. În 1862 el a afişat acest material oficial, la Expoziţia Internaţională de la Londra Mare. Parkes facut progrese mici comerciale cu Parkesine şi vândute în cele din urmă dreptul de a Scurgerea Daniel, care a inceput, ulterior, de producţie a substanţei în temeiul Xylonite numele şi Ivoride, în jurul valorii de 1865. Spill primit brevete britanic pentru Xylonite şi Ivoride în 1867 şi 1869, respectiv.

În jurul acelaşi timp, în Statele Unite, o companie de minge de biliard reclamă o recompensa 10.000 dolari pentru descoperirea unui material alternativ de fildeş. John Wesley Hyatt dezvoltat colodiu, un amestec de nitrat de celuloză şi alcool. Ca şi nitrat de celuloză, colodiu a fost extrem de inflamabilă şi ar produce o explozie de mică asupra agitaţie. Hyatt a raportat: ". [W] e au avut o scrisoare de la un salon de biliard titularului în Colorado care menţionează acest fapt... spunand ca nu-i pasă atât de mult despre el, dar ca instantaneu fiecare om în cameră scos un pistol" Pentru a evita corp la corp, camfor, un derivat de copac laur, a fost adăugat, şi în 1870 Hyatt a primit un brevet SUA pentru celuloid. In 1871 Hyatt şi fratele lui Isaia format Celluloid Compania americană, care este astăzi divizia de materiale plastice a Celanese Corporation.

O percepţie mai comună din plastic este că acesta este un material sintetic sau provocate de om, cu proprietăţi extrem de inginerie şi design de produs.Dr. Leo Baekeland de inginerie din plastic primul complet sintetic în 1907. Patentată în 1909 şi numit din bachelită după inventatorul său, materialul a fost prima termoset plastic. Termenul "termoset" se referă la un material plastic că, în temeiul termic iniţial şi presiunea poate fi modelat în formă. După răcire, materialul seturi şi nu pot fi retopite sau re-format. Această setare se datorează cross-linking din lanturile de polimer, în care formeaza legaturi covalente puternice între oligomeri separate, lanţuri scurte de unităţi de polimer numite monomeri. Răşină Cele mai frecvente termorezistente, este cauciuc vulcanizat, creat de Charles Goodyear în Statele Unite în 1839. Cauciuc vulcanizat cauciuc natural utilizeaza Hevea realizate din arborele de gutaperca, şi, prin urmare, nu este în totalitate sintetic (cum ar fi bachelită). În mod ironic, prima utilizare a bachelită a fost ca un înlocuitor pentru cauciuc natural în izolatii electrice. Bachelită se formează prin reacţia de fenol şi de formaldehidă în căldură mare. Iniţial, formaldehidă se adaugă amestecul de reacţie în cantităţi mici (formând o rasina), amestecul este apoi turnat într-o matriţă, în care formaldehidă se mai adaugă şi presiunea este aplicată pentru a crea produsul final.

În deceniile următoare de mai multe, multe soiuri de materiale sintetice termoplastice ar fi dezvoltate în Germania, Anglia, şi Statele Unite ale Americii.Materiale termoplastice, cum ar fi viniluri, ciorapii, şi acrilice sunt polimeri care poate fi modelat sau constituite în conformitate cu căldură şi presiune, şi, dacă este necesar, pot fi reincalzite şi re-format (şi vor păstra cele mai multe dintre proprietăţile lor mecanice originale).

Eugen Baumann creat de vinil de astăzi cele mai comune, policlorura de vinil (PVC), în 1872. Cu toate acestea, Friedrich Heinrich August Klatte nu l-am brevet până în 1913. La acea vreme PVC nu a fost bine primit, aşa cum este ilustrat de comentariul lui Waldo Semon, "Oamenii au crezut ca de PVC din spate lipsită de valoare atunci, ei l-ar arunca la gunoi." Semon a fost responsabil pentru crearea din PVC plastifiat. El a fost încercarea de a dehydrohalogenate PVC într-un solvent punct de fierbere ridicat atunci când a dat seama că materialul a fost topit prezintă o mai mare flexibilitate şi elasticitate. Expunerea de PVC la un solvent cu punct de fierbere a introdus un plastifiant, sau molecula cu masă moleculară mică, cu matricea de PVC.Plastifianţi astăzi sunt de obicei adaugă la polimeri (în special din PVC) pentru a spori flexibilitatea, pentru a preveni crăparea stres, şi de a spori prelucrabilitate. Acest lucru a permis utilizarea de PVC, in diverse aplicatii comerciale, inclusiv fabricarea de tuburi rigide si flexibile scaune auto.

In anul 1920 savantul german Hermann Staudinger publicat teoriile sale despre polimerizare poliadiţie, formarea de molecule cu catenă lungă. (Anterior, modul în care cu lanţ lung moleculele s-au format a fost inexplicabilă.) Nouă ani mai târziu, într-o publicaţie care a detaliat polimerizarea stirenului, această metodă de formare a lanţului ar fi prevăzute. În timpul acestei perioade de timp Staudinger dezvoltat polistiren într-un produs comercial. O divizie a companiei germane chimic IG Farben, cunoscut sub numele de Badische Anilin-und Soda Fabrik-, sau BASF, produse din polistiren în 1930. Dow Chemical Company şi-a prezentat publicului american pentru polistiren in 1937.

In 1928, directorii de la EI du Pont de Nemours & Company (Du Pont) plasate Dr. H. Wallace Carothers responsabil de cercetare fundamentală în ceea ce sunt acum studii clasice privind formarea de lanturi de polimeri. În timpul anilor săi de la Du Pont, Carothers a publicat teoria sa privind policondensare, şi a descoperit atât neopren şi nylon.

Nailon, nu a anunţat public până în 1938, a fost folosit prima dată de porc pe piepteni, dar prima pagină a ziarelor în 1939, când a debutat ciorapi de nailon la Targul Mondial de la New York City. Nailon este cunoscut sub numele sa chimică, (hexametilen) adipamide poli, dar cele mai multe ori pur şi simplu ca nailon. Prima instalaţie de fabricare a nailon a intrat în producţie la Seaford, Delaware, în 1940. Producţia comercială de nailon 6 prin IG Farben din Germania a început în 1941. Aceste două fabrici ar merge pe pentru a produce milioane de lire sterline anual de nailon. Acest producţia de masă a fost esenţială pentru efortul de al II-lea Război Mondial, cum nailon a fost folosit pentru orice, de la curele, frânghii, curele şi la corturile şi paraşute.

Un alt polimer, care a intrat în uz în timpul al doilea război mondial a fost politetrafluoretilenă (PTFE), care a primit marca de teflon. Dr. Roy J. Plunkett şi asistentul său Jack Rebock la Du Pont PTFE descoperit accidental pe 06 aprilie 1938. Ei au fost efectuarea de cercetare privind metodele de refrigerare alternative atunci când au descoperit polimerizare tetrafluoroethylene. Plunkett a primit un brevet pentru PTFE in 1941. Sa constatat că materialul a fost rezistente la coroziunea de către toţi solvenţii, acizi, baze şi care au fost disponibile pentru testare la momentul respectiv. Aceasta a dus la interesul armatei americane din PTFE, şi utilizarea sa ulterioară ca o acoperire pentru siguranţe fuzibile de proximitate pe nas conuri de proiectile de artilerie. Nu a fost până când materialul a fost declasificat în 1946 că publicul a aflat de material Du Pont au numit Teflon doi ani mai devreme. Teflon a devenit un nume de uz casnic; său cel mai cunoscut fiind utilizarea contribuţiei sale la suprafeţe se lipeasca pe oale si tigai.

Astăzi cel mai produs şi, probabil, cel mai versatil din plastic, polietilena, a fost descoperit la Imperial Chemical Industries (ICI), în Anglia în 1933. EW Fawcett şi RO Gibson a pornit o reacţie între etilenă şi benzaldehida în 2000 atmosfere de presiune, care rezultă în polimerizare a etilenei şi naşterea de polietilenă. Prin 1936, ICI a dezvoltat un compresor de volum mai mare care a făcut producţia de cantităţi utile de polietilenă posibile. Printre cererile de polietilenă primul au fost utilizărilor sale ca acoperire subacvatice prin cablu şi ca izolaţie pentru via în timpul al doilea război mondial.

În 1943, Karl Ziegler a inceput sa lucreze, care ar modifica drastic producţia de polietilenă. Ziegler utilizate compuşi organometalici, care au atât componente metalice şi organice, drept catalizatori. La presiuni foarte modeste, aceste catalizatori generat un liniar, mai rigid, din polietilenă de înaltă greutate moleculară, şi inovării a crescut numărul de cereri de polimer. Polietilenă Astăzi este utilizată în producţia de sticle de detergent şi jucării pentru copii, si este chiar locul Kevlar ca material antiglonţ.

În 1957, la Laboratoarele Montecatini în Italia, Giulio Natta a continuat activitatea de Ziegler şi a folosit ceea ce este acum numit Ziegler-Natta polimerizare pentru a crea polipropilenă. Atunci când Natta a raportat polimerizarea etilenei cu un catalizator titanocene, a devenit clar ca lanturile de polimer cu tacticities specifice, sau structuri specifice ordonate, au fost posibile. Polipropilenă a crescut pentru a deveni un substitut pentru polietilenă în care produsele în stabilitate temperatură uşor mai ridicată a fost necesar, de exemplu, masina de spalat vase-cupe în condiţii de siguranţă şi de farfurii.

Policarbonat, un material plastic popular folosit iniţial pentru a face lentile de ochelari, a fost descoperit pentru prima data de A. Einhorn în 1898. Dar ar fi mai mult de cincizeci de ani înainte de continuarea cercetărilor a fost efectuat pe material. În anii 1950 dr. Herman Schnell, care lucrează la Bayer, o divizie a IG Farben, împreună cu Daniel Fox de laborator Corporate General Electric în Schenectady, New York, efectuat de cercetare concurente cu privire la sinteza de policarbonat. Schnell şi Fox fiecare realizat o polimerizare care a produs policarbonat prin metode diferite, şi a primit brevete în 1954 şi 1955, respectiv. La realizarea lui de polimerizare, Fox descris încercările sale de a elimina polimer nou format din vasul de reacţie: "resturi de sticlă s-au rupt pentru a obţine un fragment emisferică, sticlă, incluse, glob de plastic de pe la sfârşitul anului un arbore de oţel agitator. glob a fost pounded pe podea de ciment şi a lovit cu un ciocan în încercarea nereuşită de a elimina de sticlă rămase, şi / sau, zdruncina din material plastic. Ciocan de plastic pseudo a fost chiar folosit pentru a conduce în cuie de lemn. " Asta invoca ar fi dezvoltat în cele din urmă de sticlă antiglonţ şi să furnizeze General Electric si Bayer, cu miliarde de dolari în venituri.

Mijloace pentru a îmbunătăţi proprietăţile materialului de materiale plastice au fost solicitate de zeci de ani. Îmbunătăţirea are, uneori, vin sub formă de compuşi, cum ar fi umpluturi minerale, antioxidanti, şi flacără-încetinire. Una dintre căutări pentru prima dintr-un material mai bună a fost centrat pe nitrat de celuloză. Nitrat de celuloză este incolor şi transparent, care au permis ca acesta să fie utilizat ca film fotografic. Cu toate acestea, este extrem de inflamabil, iar utilizarea sa la începutul anului de film de film şi expunerea concomitentă la lumina fierbinte a dus la numeroase incendii. In 1900, Henri Dreyfus înlocuieşte cu acid acetic pentru acidul nitric în sinteza de nitrat de celuloză, şi a creat în schimb un material mai puţin inflamabil, acetat de celuloză. Astăzi, polimeri sunt adesea halogenate, în vederea realizării flacără-retard.

Materiale plastice au fost concepute pentru a fi rezistente chimic, compuşi stabilă, şi au fost extrem de succes în ceea ce priveşte aceste. De fapt, ei au fost atât de mult succes ca o problemă de mediu a fost creat. Produse din plastic aruncate în gropile de gunoi dezintegrare lent. Acestea contin aditivi uneori de metale grele. În plus, milioane de lire sterline din plastic aruncate anual, au generat o criză de spaţiu peste depozitele de deşeuri. La începutul anilor 1980 programele de plastic de reciclare a început să primăvară până în Statele Unite, ca răspuns la numărul mare de polietilen tereftalat (PET sau PETE) fiind aruncat sticle. În 1989, 235 de milioane de lire sterline de sticle PET au fost reciclate. Numărul a crescut la 1,5 miliarde de lire sterline în 1999.

Cele mai multe materiale plastice pot fi reciclate. Chiar şi deşeuri de plastic mixte pot fi reciclate în cherestea artificiale sau PAL. Din plastic "de lemn" este uşor de văzut, şi are o rezistenţă mai bine să meteorologice nefavorabile şi de insecte decât din lemn veritabil.

A SE VEDEA, DE ASEMENEA, B AEKELAND, L OE ; AROTHERS C, W ALLACE ; OODYEAR G, C HARLES ; S TAUDINGER, H ERMANN ; N Ylon, OLYMERSP, S YNTHETIC.

Paul E. Koch

Bibliografie:

DiNoto, Andrea (1984). Arta plastica Proiectat pentru viaţă. New York: Abbeville Press.

Morawetz, Herbert (1985). Polimeri: Originile şi creştere economică de o ştiinţă. New York: John Wiley.

Seymour, Raymond B. (1986). Polimeri de înaltă performanţă: Originea şi dezvoltarea lor. New York: Elsevier Science.