В чем разница между полимером и пластиком?

Чем отличаются полимер и пластик?

Полимеры представляют собой материалы, состоящие из повторяющихся цепочек отдельных атомов или молекул.

Полимеры могут быть природными (например, целлюлоза, латекс и каучук) или синтетическими (например, нейлон, полиэтилен и полипропилен).

Термины «полимер» и «пластик» часто используются взаимозаменяемо, но между ними есть заметные различия.

Пластмассы представляют собой полимерные материалы на углеводородной основе, получаемые из сырой нефти и природного газа и являющиеся разновидностью полимеров.

Поэтому, хотя все пластмассы считаются полимерами, не все полимеры считаются пластмассами.

Различия между полимерами и пластиком также существуют в отношении возможности вторичной переработки, гибкости и прочности.

В этой статье будут даны определения полимеров и пластиков и обсуждены различия между двумя типами материалов.

Что такое полимер?

Полимер — это природное или синтетическое химическое соединение, состоящее из повторяющихся цепочек больших химически связанных молекул или мономеров.

Полимеры можно охарактеризовать как гомополимеры (полимеры, состоящие из мономера одного типа) или как сополимеры (полимеры, состоящие из двух или более мономеров).

Полимеры составляют основу многих материалов во Вселенной, от белков и нуклеиновых кислот в организмах до минералов, таких как кварц и алмаз, и синтетических материалов, таких как пластик, бумага и каучук.

Из чего состоит полимер?

Полимер состоит из химически связанных цепочек молекул или мономеров. Эти мономеры могут быть простыми и состоять из нескольких атомов или представлять собой сложные функциональные группы атомов.

Химический состав и размер отдельных мономеров определяют, как полимер взаимодействует сам с собой и окружающей средой.

Свойства полимеров

Свойства полимеров различаются в зависимости от их химического состава. Однако общие свойства полимеров перечислены ниже:

1. Полимеры с более длинной цепью и более поперечными связями имеют более высокую прочность на растяжение.
2. С более длинными цепями и более высокими межмолекулярными силами они имеют более высокие температуры плавления и кипения.
3. Они устойчивы к химическим веществам из-за их низкой реакционной способности.
4. Они образованы водородными и ионными связями.
5. Кристаллическая структура полимеров обычно полукристаллическая или аморфная.

Структура полимеров

Различают три структуры полимеров: линейную, разветвленную и сетчатую или сшитую. Линейные полимеры состоят из цепочки мономеров, обычно называемой основной цепью в разветвленных и сшитых полимерах.

С основной цепью связаны другие элементы или соединения, чаще всего водород, фторид, хлор, бор и йод. Дополнительные связанные элементы или соединения, называемые боковыми группами, свисают с цепи атомов углерода, как подвески на браслете.

Это разветвленный полимер. Боковые группы могут соединяться или сшиваться с другими параллельными цепями молекул в зависимости от количества валентных электронов, доступных в этих боковых группах.

Они считаются сетчатыми полимерами. Более короткие поперечные связи могут укрепить полимер, а более длинные поперечные связи могут сделать полимер более гибким.

В чем преимущества полимера перед пластиком?

Есть много преимуществ использования полимера по сравнению с пластиком. В приведенном ниже списке описаны некоторые из преимуществ:

1. Природные полимеры не получают из сырой нефти.
2. Природные полимеры не выделяют токсичных паров при горении.
3. Полимеры, как правило, более экологичны, чем пластмассы, поскольку они более биоразлагаемы, чем синтетические пластмассы.

Примеры полимеров

Полимеры встречаются повсюду. Они находятся внутри каждого живого организма и могут быть найдены в горных породах и минералах. Некоторые примеры полимеров перечислены ниже:

1. Целлюлоза и лигнин являются природными полимерами, составляющими основу растений и деревьев.
2. Нейлон, полипропилен и полиэтилен являются синтетическими полимерами, которые классифицируются как термопласты.
3. Эластомерные материалы, такие как резина и латекс.

Что такое пластик?

Пластмассы представляют собой синтетические полимерные материалы, получаемые из нефти. Пластмассы производятся в процессе полимеризации или поликонденсации.

В этих процессах нефть и природный газ перерабатываются с образованием таких газов, как этан и пропан. Полученные этан и пропан затем нагревают с образованием мономеров, таких как этилен и пропилен.

Мономеры и катализатор смешиваются с образованием полимера. Затем эта смесь экструдируется, охлаждается и разрезается на гранулы, которые затем отправляются компаниям по производству пластмасс по всему миру.

Из чего состоит пластик?

Пластик производится из органического сырья, в первую очередь из сырой нефти, но его также можно производить из угля, природного газа и целлюлозы.

Нефть — это углеводородный материал, который при переработке разделяется на разные материалы или фракции, отличающиеся размером и структурой молекул.

Нафта, один из побочных продуктов процесса переработки нефти, в основном используется для производства пластмасс.

Свойства пластика

Пластики бывают двух видов: термопласты и термореактивные. Свойства этих двух типов пластмасс различаются в зависимости от конкретного термопласта или термореактивного материала. Однако список общих свойств пластмасс показан ниже:

1. Термопласты плавятся при нагревании выше их точки плавления и могут охлаждаться и нагреваться несколько раз.
2. Термореактивные пластмассы — это пластмассы, которые остаются твердыми после отверждения и не плавятся даже при высоких температурах.
3. Пластмассы химически устойчивы.
4. Пластмассы имеют низкую электрическую и тепловую проводимость.
5. Пластмассы имеют высокое отношение прочности к весу.

Структура пластика

Поскольку пластмассы считаются полимерами, пластмассы имеют ту же структуру, что и полимеры.

Пластмассы могут представлять собой линейные полимеры (например, ПВХ), разветвленные полимеры (например, полиэтилен низкой плотности) или сшитые полимеры (например, бакелит и меламин).

Химический состав мономеров, образующих пластик, определяет его структуру и тип полимера.

Пластмассы могут быть либо аморфными, и в этом случае полимерные цепи не организованы определенным образом, либо полукристаллическими, где полимерные цепи упорядочены и перемешаны с аморфными областями.

В чем преимущества пластика перед полимером?

Есть много преимуществ использования пластика по сравнению с полимером. В приведенном ниже списке описаны некоторые из преимуществ:

1. Себестоимость производства низкая.
2. Можно быстро изготовить большое количество пластиковых изделий.
3. Пластик имеет высокое соотношение прочности и веса.
4. Пластик является универсальным материалом и может использоваться для широкого спектра применений, включая использование в потребительских товарах и в таких отраслях, как автомобильная, медицинская, аэрокосмическая и тяжелая техника.

Примеры пластмасс

Некоторые примеры пластиков перечислены ниже:

1. Нейлон
2. Полиэтилен низкой плотности (LDPE)
3. ПВХ
4. Полиоксиметилен (ПОМ)
5. Полипропилен (ПП)

Что лучше для 3D-печати, полимер или пластик?

Чтобы сказать, полимер или пластик лучше для 3D-печати, во многом зависит от области применения напечатанной на 3D-принтере детали.

Полимолочная кислота (PLA) — это популярный биоразлагаемый полимер, используемый для 3D-печати ненесущих деталей с коротким жизненным циклом, таких как отпечатки для любителей.

В то время как ABS, термопластичный полимер, известный своей прочностью, долговечностью и ударопрочностью, часто используется для 3D-печати игрушек, электронных корпусов и автомобильных деталей.

Процесс 3D-печати полимера и пластика будет отличаться. Некоторые полимеры труднее печатать, чем пластики, и наоборот.

Преимущества использования полимера в 3D-печати

Преимущества использования полимеров в 3D-печати перечислены ниже:

1. Природные полимеры, такие как желатин и альгинат, можно использовать для 3D-печати гидрогелей, загружающих клетки, для формирования тканей и органов человека.
2. Природные полимеры используются в качестве наполнителей пластиковых нитей для 3D-печати, чтобы уменьшить неблагоприятное воздействие на окружающую среду и улучшить биосовместимость.

Преимущества использования пластика в 3D-печати

Преимущества использования пластика в 3D-печати перечислены ниже:

1. 3D-печать пластиком позволяет производить прочные и легкие детали.
2. Пластиковые детали, напечатанные на 3D-принтере, могут заменить некоторые детали, которые обычно изготавливаются из металла.
3. 3D-печать пластиком — отличный метод проверки концепции и прототипирования новых конструкций.

Недостатки использования полимера в 3D-печати

Одним из недостатков использования полимеров в 3D-печати является то, что для 3D-печати доступно ограниченное количество полимеров.

Недостатки использования пластика в 3D-печати

Недостатки использования пластика в 3D-печати перечислены ниже:

1. Для 3D-печати доступно ограниченное количество пластиков.
2. Многие пластмассы выделяют вредные пары при 3D-печати.
3. 3D-печать с использованием небиоразлагаемого пластика может нанести вред окружающей среде, поскольку многие объекты, напечатанные на 3D-принтере, предназначены для одноразового использования или для проверки концепции.

Полимер или пластик — что лучше?

Полимер лучше пластика, потому что многие примеры более гибкие, устойчивые и биосовместимые.

Например, полимеры, полученные из природных источников, таких как лигнин, целлюлоза, шелк и хлопок, часто используются в одежде, текстиле, покрытиях и клеях из-за их гибкости.

Поскольку эти материалы встречаются в природе, они быстрее разрушаются в природе, чем синтетические пластмассы.

Кроме того, некоторые полимеры, такие как полиуретан и полиэтиленгликоль, используются в системах доставки лекарств и медицинских имплантатах из-за их биосовместимости.

Однако пластмассы не лишены своих преимуществ. В конечном счете, определение того, что лучше, полимер или пластик, сводится к области применения и объему необходимых деталей.

Полимеры прочнее пластика?

Нет, полимеры не прочнее пластика. Однако ответ во многом зависит от сравниваемых предметов.

Полимеры считаются пластиком?

Да, все полимеры, полученные из нефти, такие как термопласты и реактопласты, считаются пластмассами. Однако встречающиеся в природе полимеры, такие как целлюлоза, белки и хлопок, не являются пластмассами.

Все ли полимеры пластмассы?

Нет, все полимеры не пластмассы. Однако все пластмассы считаются полимерами, потому что все пластмассы содержат повторяющиеся звенья цепей молекул, полученных из нефти.

Какие полимеры не являются пластиками?

Полимеры, которые не являются нефтехимическими, не считаются пластмассами. Примеры включают: шерсть, бумагу, дерево (целлюлозу), шелк и натуральный каучук.

В чем разница между полимерами и пластмассами с точки зрения прочности на растяжение?

Прочность полимера на разрыв по сравнению с пластиком во многом зависит от кристаллической структуры сравниваемых предметов. Прочность на растяжение относится к максимальной прочности, которую материал может выдержать до разрушения при растяжении. Кристаллическая структура материала оказывает большое влияние на его прочность на растяжение. Материалы с компактной кристаллической структурой с большим количеством систем скольжения обычно более пластичны и имеют более высокую прочность на растяжение.

В чем разница между полимерами и пластмассами с точки зрения твердости?

Твердость – это способность материала сопротивляться локализованной деформации.

При сравнении твердости полимеров и пластмасс пластмассы, как правило, тверже полимеров, поскольку многие пластмассы представляют собой сшитые сополимеры, состоящие из разных мономеров.

Сшитая структура делает пластмассы более устойчивыми к локальной деформации. Для получения дополнительной информации см. наше руководство по твердости.

В чем разница между полимерами и пластмассами с точки зрения ударной вязкости?

Ударная вязкость — это способность материала сопротивляться разрушению из-за внезапно приложенной нагрузки или удара.

Ударная вязкость полимеров по сравнению с пластиком во многом зависит от кристаллической структуры материала.

Полукристаллические пластики, как правило, имеют более высокую ударную вязкость, чем полимеры, поскольку их плотноупакованные кристаллические структуры более твердые и более устойчивы к деформации.

В этой статье представлены полимеры и пластик, объяснено, что каждый из них представляет собой, и обсуждены различные различия между ними.