Homopolymere vs. Copolymere. Chemie von Kunststoffteilen

Hey! Wer ist ein Fan der organischen Chemie? *Grillen* OK, Sie haben es vielleicht nicht gerne studiert, aber ohne diese Ketten aus kohlenstoffbasierten Molekülen wäre das Leben rau. Hier bei Protolabs geht es uns also darum, diesen speziellen Gruppen gebundener Atome, die als Polymere bezeichnet werden, unseren Respekt zu erweisen. Dies gilt insbesondere, weil die Kunststoffe, die wir bei der Herstellung verwenden, alle auf Ketten von Kohlenstoffmolekülen basieren und ihre chemische Struktur ihre Festigkeit, die Art und Weise, wie sie mit der Umwelt interagieren, ihr Aussehen und mehr beeinflusst. Aber das ist kein Org-Chem-Kurs. Nö. Es ist ein Blogbeitrag, der Ihnen helfen soll zu verstehen, wie sich verschiedene Ketten organischer Moleküle auf das Material auswirken, das Sie zur Herstellung Ihrer Teile auswählen. Also gib mir ein C (für Carbon)!

Monomere:Die Bausteine ​​von Kunststoffen

Monomere sind Moleküle, die sich mit anderen Molekülen verbinden wollen, wenn sie dies tun, bilden sie Ketten, die Polymere genannt werden, ähnlich wie Fadenkäse. Es überrascht nicht, dass dieser Prozess als Polymerisation bezeichnet wird . Der Einfachheit halber genügt es zu wissen, dass Homopolymere Ketten sind, die lange Stränge eines einzigen Monomertyps enthalten. Copolymere bestehen aus zwei oder mehr verschiedenen Arten von gebundenen Monomeren.

Ohne Monomere gäbe es keine Kunststoffe. Einige gebräuchliche sind Ethylen, Propylen, Styrol, Formaldehyd, Phenol, Acetonitril und Ethylenglykol.

Chemischer Vergleich von Homopolymer vs. Copolymer

Zum Beispiel besteht PVC, die weißen Rohre, die Sie wahrscheinlich überall in Ihrem Keller sehen, aus Monomeren nur einer Art – Vinylchlorid – die zu Polyvinylchlorid verkettet sind. Der Teil „poly“ bedeutet „viele“. Das Copolymer Nylon 6/6 ist eine Kombination aus zwei Monomeren:Adipinsäure und Hexamethylendiamin.

Aufbau eines Copolymers

Nun, hier sind die Informationen, die Begleiter bei den ersten Dates blenden werden. Es ist ein einfaches Beispiel dafür, wie man von einem einfachen Molekül zu einem viel komplexeren Copolymer übergeht (siehe Abbildung). Beginnen Sie mit einem basischen Kohlenwasserstoff – einem Benzolring. Jedes Kohlenstoffatom benötigt vier Bindungen, um Stabilität zu erreichen, und Sie können sehen, dass Benzol diese hat, da jedes Kohlenstoffatom einmal an ein Kohlenstoffatom und zweimal an seinen anderen Kohlenstoffnachbarn gebunden ist. Um das ausgewogene Molekül zu vervollständigen, fügen wir jedem Kohlenstoff ein Wasserstoffatom hinzu.

Um dieses Styrol (ein Monomer) herzustellen, ersetzen Sie eines dieser Wasserstoffatome durch ein C2H3-Molekül. Sie haben immer noch ein stabiles Molekül, weil Ihre Kohlenstoffe mit vier Bindungen zufrieden sind und jeder Wasserstoff eine Bindung hat.

Um das Homopolymer Polystyrol herzustellen, verbinden Sie Styrolmoleküle miteinander. Die vier Bindungen zum Kohlenstoff und eine zum Wasserstoff bestehen noch. Es ist stabil.

Der nächste Sprung von Polystyrol zu ABS ist etwas komplexer, da dem Styrol Monomere aus Acrylnitril und Butadien zugesetzt werden müssen. Mehrere Arten von Monomeren machen daraus ein Copolymer. Alle Atome sind zufrieden mit ihren Bindungen von eins, vier oder im Fall von Stickstoff drei.

Ihr zweites Date ist sicher.

Homopolymere vs. Copolymere:Unterschiede zwischen Homopolymeren und Copolymeren

Vergleichen wir zum Beispiel zwei Acetale, das Homopolymer Delrin und das Copolymer Celcon (alias Tecaform):

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.