พลาสติกวิศวกรรมคืออะไร?

ภาพรวมของพลาสติกวิศวกรรมประเภทต่างๆ และคุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นลักษณะเฉพาะ

อาซาฮิคาเซอิเทนัค

1. พลาสติก: บทนำโดยย่อ

พลาสติกวิศวกรรม เป็นคำเรียกรวมของกลุ่มวัสดุพลาสติกที่มีความแข็งแรงและทนความร้อนเป็นเลิศ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พลาสติกวิศวกรรมนั้นเป็นเรซินที่ใช้งานได้หลากหลาย โดยมีความต้านทานความร้อนโดยทั่วไปสูงกว่า 100°C ความแข็งแรงสูงกว่า 49 MPa (500 kgf/㎠) และโมดูลัสการดัดงอที่สูงกว่า 2.4 GPa (24,500 kgf/㎠)

การชื่นชมคุณสมบัติเฉพาะของพลาสติกวิศวกรรมต้องอาศัยความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับพลาสติกโดยทั่วไป พลาสติกเป็นสารที่มีโครงสร้างทางเคมีประกอบด้วย โพลีเมอร์สายโซ่ ดังแสดงในรูปที่ 1 สิ่งเหล่านี้เป็นโมเลกุลที่ยืดออก ซึ่งมีอะตอมของคาร์บอนมากถึง 1,000 อะตอมขึ้นไปถูกล่ามโซ่เข้าด้วยกันในโครงสร้างที่ยืดหยุ่นซึ่งสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระโดยแยกออกจากกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อโมเลกุลขนาดยาวเหล่านี้มารวมตัวกัน มันจะพันกันอย่างใกล้ชิดจนเป็นเรื่องยาก—อย่างน้อยที่อุณหภูมิปกติ—สำหรับโมเลกุลใด ๆ ที่จะแยกออกจากกัน ในทางกลับกัน ที่อุณหภูมิ สูง การเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะถูกกระตุ้น และแรงที่กักขังโมเลกุลข้างเคียงจะค่อยๆ ผ่อนคลาย ทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระมากขึ้น นี่คือสาเหตุที่พลาสติกละลายที่อุณหภูมิสูง

รูปที่ 1: การแสดงแผนผังของโซ่โพลีเมอร์ที่ประกอบด้วยโครงสร้างทางเคมีของพลาสติก (ที่มา: อ้างอิงจาก Isao Sato (2001), Plastics: An Illustrated Guide (Natsumesha Co., Ltd.) (ภาษาญี่ปุ่น))รูปที่ 1: การแสดงแผนผังของโซ่โพลีเมอร์ที่ประกอบด้วยโครงสร้างทางเคมีของพลาสติก
ที่มา: อ้างอิงจาก Isao Sato (2001), Plastics: An Illustrated Guide (Natsumesha Co., Ltd.) (ภาษาญี่ปุ่น)

เมื่อพลาสติกแตกหรือเสื่อมสภาพในตัวทำละลาย อาจเป็นเพราะโมเลกุลที่ยืดออกของพวกมันถูกแยกออกจากกัน อย่างไรก็ตาม ความยาวของสายโซ่โมเลกุลที่ประกอบด้วยพลาสติกทั่วไปก็เพียงพอแล้วเพื่อให้แน่ใจว่าโมเลกุลจะไม่แยกออกจากกันภายใต้สภาวะการใช้งานปกติ
คุณสมบัติเชิงพฤติกรรมของพอลิเมอร์แบบโซ่เพียงพอที่จะอธิบายคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของพลาสติกได้:

(1) ความแข็งแรงและความแข็งเพียงพอที่จะทนทานต่อการใช้งานจริง
(2) เป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง
(3) ที่อุณหภูมิสูงขึ้น พวกมันจะละลายและสามารถขึ้นรูปได้เกือบทุกรูปทรง

2. พลาสติกวิศวกรรมคืออะไร?

ในบรรดาพลาสติกประเภทต่างๆ คำว่า พลาสติกวิศวกรรม หมายถึงตระกูลของวัสดุพลาสติกโดยเฉพาะที่ให้ประสิทธิภาพสูงผิดปกติ เพื่อป้องกันการหลอมแม้ที่อุณหภูมิสูง และลดการย่อยสลายเมื่อมีตัวทำละลาย จะต้องป้องกันไม่ให้โซ่โมเลกุลในพลาสติกเคลื่อนที่ ตามที่อธิบายไว้ในคอลัมน์ 1 มีกลยุทธ์ต่างๆ มากมายเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ สำหรับพลาสติกวิศวกรรม วิธีการที่พบบ่อยที่สุดคือการใส่อะตอมอื่นที่ไม่ใช่คาร์บอน (แสดงแทน X ในรูปที่ 2) เข้าไปในสายโซ่โมเลกุล

พันธะ CX ยับยั้งการเคลื่อนที่ของโมเลกุลมากกว่าพันธะ CC ส่งผลให้อุณหภูมิหลอมเหลวเพิ่มขึ้น การใส่วงแหวนเบนซีนแทนอะตอมเดี่ยวจะทำให้เกิดผลในการระงับการเคลื่อนไหวมากยิ่งขึ้น

รูปที่ 2: เทคนิคในการปรับปรุงประสิทธิภาพของโพลีเมอร์ที่มีรูปร่างเป็นโซ่ (ที่มา: อ้างอิงจาก Isao Sato (2001), Plastics: An Illustrated Guide (Natsumesha Co., Ltd.) (ภาษาญี่ปุ่น))รูปที่ 2: เทคนิคในการปรับปรุงประสิทธิภาพของโพลีเมอร์ที่มีรูปร่างเป็นโซ่

3. ประเภทของพลาสติกวิศวกรรม

ในบรรดาพลาสติกวิศวกรรมประเภทต่างๆ พลาสติกวิศวกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดเรียกว่าพลาสติกวิศวกรรม เอนกประสงค์ โดย 5 สายพันธุ์ที่สำคัญที่สุดเรียกว่า พลาสติกวิศวกรรมหลัก 5 ชนิด
โดยทั่วไปแล้วการบรรลุการปรับปรุงประสิทธิภาพเพิ่มเติมจะต้องอาศัยข้อดีของวงแหวนเบนซีน พลาสติกวิศวกรรมที่ทำจากวงแหวนเบนซีนที่มีความเข้มข้นสูงกว่าในโซ่หลัก ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการต้านทานความร้อน บางครั้งเรียกว่า พลาสติกวิศวกรรมขั้นสูง

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับประเภทและประเภทต่างๆ ของพลาสติกวิศวกรรมและพลาสติกวิศวกรรมขั้นสูงสามารถพบได้ในซีรีส์ รากฐานของการวิเคราะห์ CAE และโดยเฉพาะใน เล่มที่ 2: ลักษณะพื้นฐานของ CAE พลาสติก

4. ภาพรวมของพลาสติกวิศวกรรมหลักห้าชนิด

ตารางที่ 1 นำเสนอภาพรวมของพลาสติกวิศวกรรมหลัก 5 ชนิด

ตารางที่ 1 พลาสติกวิศวกรรมหลัก 5 ประการ: การเปรียบเทียบคุณสมบัติที่สำคัญตารางที่ 1 พลาสติกวิศวกรรมหลัก 5 ประการ: การเปรียบเทียบคุณสมบัติที่สำคัญ

สามสายพันธุ์บนคือเรซินแบบผลึก (ดูคอลัมน์ 2) เรียงตามลำดับจากความเป็นผลึกสูงสุดไปต่ำสุด สองสายพันธุ์ล่างเป็นเรซินที่ไม่เป็นผลึก ในบรรดาพลาสติกวิศวกรรมเอนกประสงค์ทั้งหมด โพลีคาร์บอเนตเป็นเรซินชนิดเดียวที่ไม่มีผลึกโปร่งใส แม้ว่าโพลีฟีนลีนอีเทอร์ที่ผ่านการดัดแปลง (PPE) จะเป็นเรซินที่ไม่ใช่ผลึกเช่นกัน แต่ PPE ก็ไม่ค่อยได้ใช้ในการแยกเดี่ยว โดยทั่วไปจะใช้เป็นวัสดุโลหะผสมโพลีเมอร์แทน (คอลัมน์ 3) Pure PPE มีความต้านทานความร้อนสูง แต่ขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้ยาก การผสมกับเรซินอื่นๆ เช่น โพลีสไตรีน จะทำให้ได้วัสดุที่สามารถขึ้นรูปได้ง่ายแต่ก็มีคุณสมบัติที่ต้องการหลายประการ

ในส่วนต่อไปนี้ เราจะสำรวจคุณสมบัติหลักๆ ของพลาสติกวิศวกรรมหลักทั้ง 5 ชนิดโดยย่อ

โพลีอะซีทัล (POM)

ในบรรดาพลาสติกวิศวกรรมหลัก 5 ชนิด โพลีอะซีตัลมีความเป็นผลึกสูงที่สุด ทำให้มั่นใจได้ถึงความทนทานต่อการเสียดสีที่ดีเยี่ยม ทำให้เป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับเกียร์ ที่ยึดเพลา และส่วนประกอบอื่นๆ ที่จำเป็นต่อการทนทานต่อการเคลื่อนที่เลื่อนบ่อยครั้ง POM มีอยู่สองประเภท: โฮโมโพลีเมอร์และโคโพลีเมอร์ (คอลัมน์ 3) Homopolymer POM มีจุดหลอมเหลวสูง มีความแข็งแรงและความแข็งแกร่งเป็นเลิศ ในขณะที่ Copolymer POM มีความยืดหยุ่นและให้ความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อการย่อยสลายที่เกิดจากความร้อน ทนต่อสารเคมี และทนต่อสภาพอากาศ

คลิกที่นี่เพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับโพลีอะซีทัลเรซิน TENAC™ ของ Asahi Kasei

โพลีเอไมด์ (PA)

โพลีเอไมด์ (PA) มีอยู่ในหลายสายพันธุ์ โดยพลาสติกวิศวกรรมเอนกประสงค์ 2 ชนิดที่ใช้กันมากที่สุดเป็นวัสดุโครงสร้างคือ PA6 และ PA66 PA เป็นเรซินแบบผลึกซึ่งมีแรงระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่งซึ่งได้มาจากการมีกลุ่มเอไมด์ ทำให้มั่นใจในคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยมและความต้านทานต่อตัวทำละลาย ในบรรดาเกรดโพลีเอไมด์เรซินที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ได้แก่เกรดพิเศษที่ให้ประสิทธิภาพสูงเป็นพิเศษในพื้นที่เฉพาะ เช่น การหน่วงการติดไฟหรือความต้านทานความร้อน รวมถึงเกรดเสริมความแข็งแรงที่ทำจากใยแก้วหรือสารตัวเติมอื่นๆ
นอกจากพลาสติกวิศวกรรมเอนกประสงค์ PA6 และ PA66 แล้ว ยังมีโพลีเอไมด์เรซินเฉพาะทางอีกหลายสายพันธุ์ รวมถึง PA612 และ PA12 ซึ่งมีกลุ่มเอไมด์น้อยกว่าเพื่อลดการดูดซึมน้ำ PA610 และ PA11 ซึ่งทำจากส่วนผสมจากพืช และ PA4T, PA6T และ PA9T ซึ่งมีวงแหวนเบนซีนเพื่อเพิ่มความต้านทานความร้อน

คลิกที่นี่เพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรซินโพลีเอไมด์ LEONA™ ของ Asahi Kasei

โพลีบิวทิลีนเทเรฟทาเลต (PBT)

PBT ซึ่งเป็นเรซินแบบผลึกซึ่งมีสายโซ่ปฐมภูมิประกอบด้วยวงแหวนเบนซีน มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยมและทนทานต่อตัวทำละลาย วัสดุนี้ยังมีคุณสมบัติการดูดซึมน้ำต่ำ ความคงตัวของขนาดที่ดี และคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่โดดเด่น และปรับเปลี่ยนได้ง่ายเพื่อเพิ่มการหน่วงการติดไฟหรือการเสริมเส้นใย คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้ PBT เป็นตัวเลือกวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับชิ้นส่วนยานยนต์และอุปกรณ์ไฟฟ้า

โพลีคาร์บอเนต (พีซี)

โพลีคาร์บอเนต (PC) ซึ่งเป็นเรซินที่ไม่เป็นผลึกซึ่งมีสายโซ่หลักประกอบด้วยวงแหวนเบนซีน เป็นวัสดุโปร่งใสชนิดเดียวในบรรดาพลาสติกวิศวกรรมเอนกประสงค์ พีซีใช้ในการผลิตเลนส์และส่วนประกอบทางแสงอื่นๆ รวมถึงสื่อจัดเก็บข้อมูลแบบออปติคอล เช่น ดีวีดี วัสดุโลหะผสมที่เกิดขึ้นจากการผสม PC กับ ABS มีคุณสมบัติต้านทานแรงกระแทกได้ดีเยี่ยมและมีคุณสมบัติในการขึ้นรูปที่ดี และใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ เช่น ตัวเครื่องเครื่องใช้ในบ้าน

โพลีฟีนลีนอีเทอร์ดัดแปลง (m-PPE)

M-PPE เป็นเรซินที่ไม่เป็นผลึกซึ่งมีความถ่วงจำเพาะต่ำที่สุดเมื่อเทียบกับพลาสติกวิศวกรรมเอนกประสงค์ทั้งหมด ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับส่วนประกอบที่มีน้ำหนักเบาเพื่อช่วยลดน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ M-PPE มีคุณสมบัติทนความร้อนได้ดี ทนทานต่อสารเคมีอนินทรีย์ได้ดี และมีความแม่นยำด้านมิติสูง นอกจากนี้ยังค่อนข้างง่ายที่จะทำให้สารหน่วงไฟเนื่องจาก PPE มีความทนทานต่อการเผาไหม้ แม้ว่าตามที่ระบุไว้ข้างต้น PPE มีความต้านทานความร้อนสูง แต่คุณสมบัติการขึ้นรูปได้ต่ำทำให้ PPE บริสุทธิ์เป็นวัสดุที่ยากต่อการขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่ซับซ้อน ด้วยเหตุนี้ PPE จึงมักถูกดัดแปลงโดยการผสมกับโพลีสไตรีนหรือเรซินอื่นๆ เพื่อให้ได้วัสดุที่ขึ้นรูปได้ง่ายและมีคุณสมบัติที่ต้องการอื่นๆ มากมาย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา PPE ได้รับการผสมเข้ากับเรซินที่ไม่ใช่โพลีสไตรีนที่หลากหลายมากขึ้น เพื่อให้ได้วัสดุใหม่ที่ตอบสนองความต้องการที่หลากหลาย คำว่า M-PPE ย่อมาจาก "modified PPE" มีจุดมุ่งหมายเพื่ออธิบายวัสดุที่ใช้งานง่ายเป็นพิเศษโดยใช้โลหะผสมโพลีเมอร์

คลิกที่นี่เพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรซินโพลีฟีนลีนอีเทอร์ดัดแปลง XYRON™ ของ Asahi Kasei

 

5. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของพลาสติกวิศวกรรม

เมื่อเปรียบเทียบกับพลาสติกเอนกประสงค์ การใช้พลาสติกวิศวกรรมจะช่วยลดปริมาณส่วนผสมวัสดุทั้งหมดที่จำเป็นในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพเหมือนกัน นอกจากนี้การแทนที่อะตอมคาร์บอนด้วยองค์ประกอบอื่นๆ ในห่วงโซ่ปฐมภูมิยังช่วยลดปริมาณก๊าซเรือนกระจกที่ปล่อยออกมาเมื่อผลิตภัณฑ์ถูกเผาหลังการใช้งาน นอกจากนี้ ส่วนผสมหลายอย่างที่ใช้ในการผลิตพลาสติกวิศวกรรม รวมถึงแอลกอฮอล์ กรดคาร์บอกซิลิก ฟีนอล เอมีน และเอไมด์ ล้วนมาจากพืชหรือสังเคราะห์ได้ง่ายจากสารจากพืช ซึ่งอำนวยความสะดวกในการลดการใช้ทรัพยากรเชื้อเพลิงฟอสซิล . ตัวอย่างเช่น น้ำมันละหุ่งซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ใช้ทำโพลีเอไมด์ 11 และโพลีเอไมด์ 610 นั้นได้มาจากพืช ในขณะที่ฟอร์มาลินที่ใช้ทำโพลีอะซีตัลนั้นได้มาจากการออกซิเดชันของเมทานอล ซึ่งอาจผลิตได้โดยการหมักที่ผลิตจากพืช วัตถุดิบ.
ในบรรดาผลิตภัณฑ์จำนวนมากที่ทำจากพลาสติกวิศวกรรม ส่วนประกอบทางอุตสาหกรรมถือเป็นผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดและมีจำนวนมาก ในขณะที่ พลาสติกแบบใช้ครั้งเดียว ซึ่งเป็นการใช้งานหลักสำหรับวัสดุพลาสติกทั่วไปส่วนใหญ่นั้นหาได้ยาก
ปัญหาภาวะโลกร้อนที่เลวร้ายยิ่งขึ้นจำเป็นต้องให้ความสนใจอย่างเร่งด่วนต่อเป้าหมายในการลดรอยเท้าทางสิ่งแวดล้อมในทุกสาขาอาชีพ และพลาสติกวิศวกรรมก็ไม่มีข้อยกเว้น: ความพยายามในการลดปริมาณวัสดุและเพิ่มอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ทั้งในการผลิตและการใช้พลาสติกวิศวกรรม มีความสำคัญเป็นศูนย์กลาง แท้จริงแล้ว หากอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ใครๆ ก็สามารถโต้แย้งได้ว่าผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยรวมของผลิตภัณฑ์นั้น ลดลงครึ่งหนึ่ง ตั้งแต่การใช้งานไปจนถึงการทิ้ง
ดังนั้นความท้าทายในการเพิ่มฟังก์ชันการทำงานและยืดอายุการใช้งานของวัสดุหลายประเภทจึงเป็นก้าวสำคัญในการลดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมของโลก

คลิกที่นี่เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับบทบาทของพลาสติกวิศวกรรม Asahi Kasei ในการบรรลุความเป็นกลางคาร์บอน

คอลัมน์ 1: กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับโพลีเมอร์ที่มีรูปร่างเป็นโซ่

ความท้าทายในการปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุของพลาสติก รวมถึงความแข็งแรง ความต้านทานต่อสารเคมี และความต้านทานความร้อน สามารถลดความซับซ้อนลงเหลือเพียงเป้าหมายเดียวเท่านั้น นั่นคือ การจำกัดการเคลื่อนที่ของโมเลกุล ตัวอย่างเช่น ปรากฏการณ์ การเปลี่ยนรูปของรูปร่าง เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลข้างเคียงเปลี่ยนโครงร่างไดนามิก ในขณะที่ปรากฏการณ์ เช่น การแตก การละลาย และ การละลาย เกิดจากการที่โมเลกุลข้างเคียงแยกออกจากกัน การปราบปรามการเกิดปรากฏการณ์ดังกล่าวทั้งหมดจึงต้อง ระงับการเคลื่อนที่ของโมเลกุล และมีกลยุทธ์ที่หลากหลายในการบรรลุเป้าหมายนี้ ซึ่งสรุปสิ่งที่สำคัญที่สุดไว้ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2: เทคนิคในการเพิ่มประสิทธิภาพและพฤติกรรมที่หลากหลายของพลาสติกตารางที่ 2: เทคนิคในการเพิ่มประสิทธิภาพและพฤติกรรมที่หลากหลายของพลาสติก

ดังที่แสดงในตารางที่ 2 ประสิทธิภาพอาจเพิ่มขึ้นในสองวิธีหลัก: โดยการจำกัดการเคลื่อนที่ของโมเลกุล แต่ละตัว ด้วยตัวมันเอง หรือโดยการระงับการเคลื่อนที่ ระหว่าง โมเลกุลของโมเลกุลที่สัมพันธ์กับโมเลกุลข้างเคียงอื่นๆ ในกรณีแรก ปัจจัยสำคัญคือ ความยาว ของโมเลกุลที่มีรูปร่างคล้ายโซ่ในพลาสติก ยิ่งแต่ละสายโซ่โมเลกุลยาวเท่าไร การเคลื่อนที่ก็ยิ่งถูกจำกัดโดยการมีสายโซ่ข้างเคียงมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้ ประสิทธิภาพอาจได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมโดยการใส่อะตอมที่ไม่ใช่คาร์บอนหรือวงแหวนเบนซีนเข้าไปในสายโซ่โมเลกุลเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่ง (รูปที่ 2) หรือโดยการเพิ่มขนาดของโซ่ด้านข้างเพื่อขัดขวางการเคลื่อนที่ของโมเลกุล การปรับเปลี่ยนโซ่หลักทำหน้าที่เพิ่มความต้านทานความร้อน เทคนิคเหล่านี้ถูกนำมาใช้โดยไม่มีข้อยกเว้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของพลาสติกวิศวกรรม (ตารางที่ 2 และ 3)

ตารางที่ 3 ตัวอย่างสายโซ่โมเลกุลและความต้านทานความร้อนตารางที่ 3 ตัวอย่างสายโซ่โมเลกุลและความต้านทานความร้อน

กลยุทธ์ในการขยายโซ่ด้านข้างเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งนั้นค่อนข้างง่ายต่อการนำไปใช้ และดังนั้นจึงถูกนำมาใช้ในการกระจายคุณสมบัติของพลาสติกเอนกประสงค์ อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างของโซ่หลัก และทำให้ความต้านทานความร้อนดีขึ้นเพียงเล็กน้อย

อีกวิธีหนึ่ง คือการเสริมแรงระหว่างโมเลกุล มีจุดมุ่งหมายเพื่อป้องกันไม่ให้โมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียงแยกตัว และรวมถึงกลยุทธ์ต่างๆ เช่น การตกผลึก เพื่อให้ได้โครงสร้างที่ได้รับคำสั่ง เทคนิคในการปรับโครงสร้างโมเลกุลให้เหมาะสม และความพยายามในการเพิ่มความสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

คอลัมน์ 2: ความเป็นผลึก

เมื่อโมเลกุลที่มีรูปร่างเป็นโซ่ยืดออก มันจึงใช้รูปแบบซิกแซกดังที่แสดงในรูปที่ 3 เมื่อโมเลกุลในสถานะดังกล่าวเข้าใกล้โมเลกุลอื่น โมเลกุลจะค่อยๆ ตกตะกอนในสภาวะที่มีความเสถียรสูงสุดที่ระยะห่างระหว่างโมเลกุลคงที่ที่แน่นอน เมื่อกระบวนการนี้เกิดขึ้นซ้ำ ในที่สุดสายโซ่ที่ยืดออกก็จะก่อตัวเป็นโครงแบบซึ่งประกอบด้วยอาร์เรย์เป็นระยะของโมเลกุลที่มีระยะห่างสม่ำเสมอ (รูปที่ 3) นั่นคือ พวกมันก่อ ตัวเป็นผลึก ผลึกมีความเสถียรมากกว่าและมีความหนาแน่นมากกว่าสสารในสถานะที่ไม่ใช่ผลึก และแรงระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่งทำให้มั่นใจได้ว่าทนความร้อนสูงและมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี
โพลีเมอร์ชนิดเดียวที่สามารถสร้างผลึกได้คือโพลีเมอร์ที่มีโครงสร้างโมเลกุลที่ช่วยให้จัดตำแหน่งในอาร์เรย์ได้ง่าย พลาสติกที่เกิดจากวัสดุดังกล่าวเรียกว่า พลาสติกแบบผลึก ในทางตรงกันข้าม พลาสติกที่ไม่ก่อให้เกิดผลึกเรียกว่า พลาสติกที่ไม่เป็นผลึก

รูปที่ 3: การกำหนดค่าระหว่างโมเลกุลในวัสดุโพลีเมอร์รูปที่ 3: การกำหนดค่าระหว่างโมเลกุลในวัสดุโพลีเมอร์

คอลัมน์ 3: โคโพลีเมอร์และโลหะผสมโพลีเมอร์

เทคนิคหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือการผสมพลาสติก X กับพลาสติก Y เพื่อให้ได้วัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติตรงกลางระหว่างสารทั้งสองส่วนประกอบ ดังแสดงในรูปที่ 4 มีสองวิธีหลักในการทำเช่นนี้ วิธีแรกที่เรียกว่า โคโพลีเมอร์ไรเซชัน คือการผสมผสานส่วนประกอบ X และ Y ในระดับย่อยโมเลกุล เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เรียกว่า โคโพลีเมอร์ โพลีเมอร์ที่มีส่วนประกอบของสายโซ่โมเลกุลเพียงเส้นเดียวเรียกว่า โฮโมโพลีเมอร์
วิธีที่สองเริ่มต้นด้วยการสร้างโมเลกุลของสาร X และโมเลกุลของสาร Y แยกกัน จากนั้นจึงผสมโมเลกุลทั้งสองประเภทเพื่อให้ได้โลหะ ผสมโพลีเมอร์ ซึ่งเป็นคำที่ยืมมาจากโลหะวิทยาเพื่อเน้นความคล้ายคลึงกับโลหะผสม

รูปที่ 4: โคโพลีเมอร์และโลหะผสมโพลีเมอร์ (ที่มา: Isao Sato, ABCs of plastics (Japan Industrial Publishing Co., Ltd., 2011) (ภาษาญี่ปุ่น) )รูปที่ 4: โคโพลีเมอร์และโลหะผสมโพลีเมอร์
ที่มา: Isao Sato, ABCs of plastics (Japan Industrial Publishing Co., Ltd., 2011) (ภาษาญี่ปุ่น)

 

(เขียนโดย Isao Sato สำนักงานเทคนิค Isao Sato)

Asahi Kasei ทุ่มเทในการจัดหากลุ่มผลิตภัณฑ์พลาสติกวิศวกรรมเกรดเต็มรูปแบบ และใช้ประโยชน์จากความเชี่ยวชาญทางเทคโนโลยีอันเป็นเอกลักษณ์ของเราเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ โปรด ติดต่อเรา เพื่อถามคำถาม หารือเกี่ยวกับข้อกังวล และขอตัวอย่าง

โปรดติดต่อเราเพื่อถามคำถาม หารือเกี่ยวกับข้อกังวลใด ๆ และขอตัวอย่าง

สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม

ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง

เรซินโพลีอะซีทัล TENAC™

TENAC™ มีลักษณะการหล่อลื่นในตัวเองที่ดีเยี่ยม ลักษณะการล้า และความต้านทานต่อน้ำมัน มันถูกใช้ในเกียร์ แบริ่ง ภายในรถยนต์ และชิ้นส่วนเชื้อเพลิง

เรซิน XYRON™ m-PPE

XYRON™ มีสารหน่วงไฟ คุณสมบัติทางไฟฟ้า ความเสถียรของขนาด และความต้านทานน้ำที่ดีเยี่ยม มันถูกใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) แบตเตอรี่ และส่วนประกอบการสื่อสาร 5G

โพลีเอไมด์เรซิน LEONA™

LEONA™ มีคุณสมบัติทนความร้อน ความแข็งแรงและความเหนียว เป็นฉนวน และทนน้ำมันได้ดีเยี่ยม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนยานยนต์ ชิ้นส่วนไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์