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PANORAMICA
La plastica è il termine comune generale per una vasta gamma di materiali solidi amorfi sintetici o semisintetici adatti alla fabbricazione di prodotti industriali. Le materie plastiche sono in genere polimeri ad alto peso molecolare e possono contenere altre sostanze per migliorare le prestazioni e / o ridurre i costi. La parola plastica deriva dal greco (plastikos) che significa adatto allo stampaggio, e (plastos) significa stampato. Si riferisce alla loro malleabilità, o alla plasticità durante la fabbricazione, che permette loro di essere stampati, pressati o estrusi in un'enorme varietà di forme, come film, fibre, piatti, tubi, bottiglie, scatole e molto altro ancora. La parola comune di plastica non deve essere confusa con la plastica adattiva tecnica che viene applicata a qualsiasi materiale che subisce un cambiamento permanente della forma (deformazione plastica) quando si tende oltre un certo punto. L'alluminio, per esempio, è plastica in questo senso, ma non una plastica nel senso comune; al contrario, nella loro forma finita, alcune plastiche si romperanno prima di deformarsi e pertanto non sono plastiche in senso tecnico.

Esistono due tipi di materie plastiche: termoplastici e termoindurenti.
  • Le termoplastiche ammorbidiranno e si sciolgono se si impiega abbastanza calore; gli esempi sono polietilene, polistirene e PTFE.
  • I termosetti non ammorbidiscono o si fondono non importa quanto calore sia applicato. Esempi: Micarta, GPO, G-10

    Panoramica:
    Le materie plastiche possono essere classificate per la loro struttura chimica, vale a dire le unità molecolari che costituiscono la spina dorsale e le catene laterali del polimero. Alcuni importanti gruppi in queste classificazioni sono gli acrilici, i poliesteri, i siliconi, i poliuretani e le materie plastiche alogenate. Le materie plastiche possono anche essere classificate dal processo chimico utilizzato nella loro sintesi; ad esempio, come condensazione, poliaddizione, reticolazione ecc. Altre classificazioni si basano su qualità che sono rilevanti per la produzione o la progettazione del prodotto. Esempi di tali classi sono il termoplastico e il termoindurente, l'elastomero, la struttura, il biodegradabile, elettricamente conduttivo, ecc. Le materie plastiche possono anche essere classificate per varie proprietà fisiche, quali densità, resistenza alla trazione, temperatura di transizione vetrosa, resistenza a vari prodotti chimici ecc. A causa del loro costo relativamente basso, della facilità di fabbricazione, della versatilità e dell'impermeabilità all'acqua, le materie plastiche vengono utilizzate in un'enorme gamma di prodotti estesa, dalle clip di carta alle astronavi. Hanno già spostato molti materiali tradizionali, come il legno; pietra; corno e ossa; pelle; carta; metallo; bicchiere; e ceramica, nella maggior parte dei loro usi precedenti. L'uso delle materie plastiche è limitato principalmente dalla loro chimica organica, che limita gravemente la loro durezza, la loro densità e la loro capacità di resistere a calore, solventi organici, ossidazione e radiazioni ionizzanti. In particolare, la maggior parte delle materie plastiche si scioglierà o si decompone quando riscaldata a qualche centinaio di gradi centigradi. Mentre le materie plastiche possono essere rese elettricamente conduttive in una certa misura, non sono ancora corrispondenti a metalli come rame o alluminio. Le plastiche sono ancora troppo costose per sostituire legno, calcestruzzo e ceramica in oggetti ingombranti come edifici ordinari, ponti, dighe, pavimentazione, legami ferroviari, ecc.

    Struttura chimica:
    I termoplastici comuni vanno da 20.000 a 500.000 in massa molecolare, mentre i termoindurenti sono assunti per avere un peso molecolare infinito. Queste catene sono costituite da molte unità molecolari ripetute, noti come unità di ripetizione, derivate da monomeri; ogni catena del polimero avrà diverse migliaia di unità di ripetizione. La stragrande maggioranza delle materie plastiche sono composte da polimeri di carbonio e di idrogeno da solo o con ossigeno, azoto, cloro o zolfo nella spina dorsale. (Alcuni degli interessi commerciali sono basati sul silicio.) La spina dorsale è quella parte della catena sul "percorso" principale che collega un gran numero di unità di ripetizione insieme. Per variare le proprietà delle materie plastiche, sia l'unità di ripetizione con diversi gruppi molecolari "appesi" o "ciondolo" dalla spina dorsale, (di solito sono "appesi" come parte dei monomeri prima di collegare monomeri insieme per formare la catena del polimero). Questa personalizzazione, grazie alla struttura molecolare dell'unità ripetuta, ha permesso alle plastiche di diventare una parte indispensabile di venti anni del primo secolo grazie alla sintonizzazione delle proprietà del polimero.

    Alcune materie plastiche sono parzialmente cristalline e parzialmente amorfi in struttura molecolare, dando loro entrambi un punto di fusione (la temperatura alla quale vengono superate le attraenti forze intermolecolari) e una o più transizioni di vetro (temperature al di sopra del quale aumenta notevolmente l'entità della flessibilità molecolare localizzata) . Le cosiddette plastiche semicristalline includono polietilene, polipropilene, poli (vinil cloruro), poliammidi (nylon), poliesteri e alcuni poliuretani. Molte plastiche sono completamente amorfo, come ad esempio polistirene e suoi copolimeri, poli (metil metacrilato) e tutti i termoindurenti.

    Storia delle materie plastiche:
    La prima plastica in materiale umano è stata inventata da Alexander Parkes nel 1855; chiamò questo Parkesine di plastica (in seguito chiamato celluloide). Lo sviluppo delle materie plastiche deriva dall'utilizzo di materiali plastici naturali (ad es. Gomma da masticare, gomma da zucchero) all'uso di materiali naturali chimicamente modificati (ad es. Gomma, nitrocellulosa, collagene, galalite) e, infine, di molecole completamente sintetiche (ad esempio, bakelite , epossidico, cloruro di polivinile, polietilene).

    Tipi di materie plastiche:
    Plastica a base di cellulosa
    Nel 1855, un inglese di Birmingham chiamato Alexander Parkes sviluppò una sostituzione sintetica per l'avorio che commercializzò sotto il nome commerciale Parkesine e che vinse una medaglia di bronzo alla fiera del mondo del 1862 a Londra. Parkesine è stato ottenuto da cellulosa (la principale componente delle pareti delle cellule vegetali) trattata con acido nitrico e un solvente. L'output del processo (comunemente noto come nitrato di cellulosa o piroxilina) potrebbe essere sciolto in alcool e indurito in un materiale trasparente ed elastico che potrebbe essere stampato quando viene riscaldato. Incorporando pigmenti nel prodotto, potrebbe essere reso omogeneo all'avorio.

    Bachelite
    La prima plastica basata su un polimero sintetico è stata fatta da fenolo e formaldeide, con i primi metodi di sintesi di vitale ed economica inventata nel 1909 da Leo Hendrik Baekeland, un americano di origine belga che vive a New York. Baekeland cercava un guscio di isolamento per coprire i fili nei motori elettrici e nei generatori. Ha scoperto che le miscele di fenolo (C6H5OH) e formaldeide (HCOH) formavano una massa appiccicosa quando si mescolavano e si riscaldavano e la massa divenne estremamente dura se si lasciò raffreddare. Ha continuato le sue indagini e ha scoperto che il materiale potrebbe essere miscelato con farina di legno, amianto o polvere di ardesia per creare materiali "compositi" con proprietà diverse. La maggior parte di queste composizioni erano forti e resistenti al fuoco. L'unico problema era che il materiale tendeva a schiuma durante la sintesi e il prodotto risultante era di qualità inaccettabile. Baekeland costruì i recipienti a pressione per forzare le bolle e fornire un prodotto uniforme e uniforme. Ha annunciato pubblicamente la sua scoperta nel 1912, nominandola bakelite. È stato originariamente utilizzato per parti elettriche e meccaniche, finalmente entrando in uso diffuso in beni di consumo negli anni '20. Quando il brevetto di Bakelite è scaduto nel 1930, la Catalin Corporation ha acquisito il brevetto e ha iniziato la produzione di plastica catalina utilizzando un processo diverso che ha permesso una più ampia gamma di colorazioni. Bakelite era la prima vera plastica. Era un materiale puramente sintetico, non basato su nessuna materia o addirittura molecola trovata nella natura. Era anche la prima plastica termoindurente. Le termoplastiche convenzionali possono essere stampate e poi sciolte, ma le materie plastiche termoindurenti formano legami tra i fili di polimeri quando vengono curati, creando una matrice aggrappata che non può essere annullata senza distruggere la plastica. Le materie plastiche termoindurenti sono resistenti e resistenti alla temperatura. Bakelite era economico, forte e resistente. È stato modellato in migliaia di forme, come radio, telefoni, orologi e palle da biliardo. Le materie plastiche fenoliche sono state largamente sostituite da plastiche meno costose e meno fragili, ma sono ancora utilizzate in applicazioni che richiedono proprietà isolanti e resistenti al calore. Ad esempio, alcune schede elettroniche sono costituite da fogli di carta o panno impregnati di resina fenolica.

    Le lastre, i tondini e le forme fenoliche sono prodotti in un'ampia varietà di gradi sotto vari marchi.
  • Micarta è lo standard industriale per le forme di semilavorazione fenolica di alta qualità. I gradi più comuni di questo fenolico industriale sono Canvas, Biancheria e Carta.

    Polistirolo e PVC
    Dopo la prima guerra mondiale, i miglioramenti nella tecnologia chimica hanno portato ad un'esplosione di nuove forme di plastica. Tra i primi esempi nell'onda delle nuove materie plastiche erano il polistirene (PS) e il cloruro di polivinile (PVC), sviluppato da IG Farben della Germania.

    Il polistirene è una plastica rigida, fragile e poco costosa che è stata utilizzata per realizzare kit di plastica e simili knick-knick. Sarebbe anche la base per una delle plastiche "schiumose" più popolari, sotto il nome di schiuma di stirene o polistirolo. Le plastiche di schiuma possono essere sintetizzate in una forma "a cellule aperte", in cui le bolle di schiuma sono interconnesse, come in una spugna assorbente e "cella chiusa", in cui tutte le bolle sono distinte, come piccoli palloncini, come in gas isolanti di schiuma e dispositivi di flottazione. Alla fine degli anni '50, High Impact È stato introdotto lo stirene, che non era fragile. Trova molto uso corrente come sostanza di segnaletica, vassoi, figurine e novità.

    Il PVC ha catene laterali che incorporano atomi di cloro, che formano forti legami. Il PVC, nella sua forma normale, è resistente, forte, resistente al calore e alle intemperie, ed è ora utilizzato per la realizzazione di impianti idraulici, canaline, cancelliere, custodie per computer e altri attrezzi elettronici. Il PVC può anche essere ammorbidito con l'elaborazione chimica, e in questo formato è ora utilizzato per imballaggio a strisciamento, imballaggio alimentare e attrezzature per pioggia.

    Nylon
    La vera stella dell'industria delle materie plastiche negli anni Trenta è stata la poliammide (PA), meglio nota dal suo nome commerciale nylon. Nylon è stata la prima fibra puramente sintetica, introdotta da DuPont Corporation alla Fiera del 1939 a New York City. Nel 1927, DuPont aveva iniziato un progetto di sviluppo segreto designato Fiber66, sotto la direzione del chimico di Harvard Wallace Carothers e del direttore di chimica Elmer Keizer Bolton. Carothers era stato assunto per eseguire pura ricerca, e ha lavorato per comprendere la struttura molecolare e le proprietà fisiche dei nuovi materiali. Ha preso alcuni dei primi passi nel disegno molecolare dei materiali. Il suo lavoro ha portato alla scoperta della fibra di nylon sintetica, molto forte ma anche molto flessibile. La prima applicazione era per le setole per spazzolini da denti. Tuttavia, il vero obiettivo di Du Pont era la seta, in particolare le calze di seta. Carothers e il suo team hanno sintetizzato una serie di poliammidi diversi, tra cui la poliammide 6.6 e 4.6, nonché i poliesteri. Ci sono voluti DuPont dodici anni e 27 milioni di dollari per raffinare il nylon e per sintetizzare e sviluppare i processi industriali per la produzione di massa. Con un tale investimento importante, non è stata una sorpresa che Du Pont abbia risparmiato piccole spese per promuovere il nylon dopo la sua introduzione, creando una sensazione pubblica, o "mania nylon". La mania nylon è arrivata ad una fermata improvvisa alla fine del 1941, quando gli USA entrarono nella seconda guerra mondiale. La capacità produttiva che era stata costruita per produrre calze di nylon, o semplicemente nylon, per le donne americane è stata presa per produrre un vasto numero di paracadute per volantini e paracadutisti. Dopo la fine della guerra, DuPont tornò alla vendita del nylon al pubblico, impegnandosi in un'altra campagna promozionale nel 1946 che ha portato a una mania ancora più grande, innescando i cosiddetti disordini nylon.

    Successivamente sono stati sviluppati poliammidi 6, 10, 11 e 12 basati su monomeri che sono composti di anello; ad es. caprolactam.nylon 66 è un materiale fabbricato dalla polimerizzazione di condensazione.
    I nylon rimangono ancora materie plastiche importanti, e non solo per l'uso nei tessuti. La sua forma di massa è molto resistente all'usura, soprattutto se impregnata di olio, e viene utilizzata per costruire ingranaggi, cuscinetti, boccole e per una buona resistenza al calore, sempre più per le applicazioni sottocappezione in auto e altri meccanici parti.

    Gomma naturale
    La gomma naturale è un elastomero (un polimero elastico di idrocarburi) originariamente derivato dal lattice, una sospensione colloidale lattea trovata nel ceppo di alcune piante. È utile direttamente in questa forma (anzi, la prima apparizione di gomma in Europa è impermeabile a panno con lattice non vulcanizzato dal Brasile) ma, più tardi, nel 1839, Charles Goodyear ha inventato gomma vulcanizzata; questo è una forma di gomma naturale riscaldata con, in gran parte, la formazione di zolfo che crea i collegamenti tra catene polimeriche (vulcanizzazione), migliorando l'elasticità e la durata. La plastica è molto nota in questi settori.

    Gomma sintetica
    La prima gomma completamente sintetica è stata sintetizzata da Lebedev nel 1910. Nella Seconda Guerra Mondiale, i blocchi di fornitura di gomma naturale provenienti dall'Asia sudorientale hanno causato un boom nello sviluppo di gomma sintetica, in particolare la gomma stirene-butadiene (aka governo Rubber Styrene). Nel 1941, la produzione annuale di gomma sintetica negli Stati Uniti è stata di soli 231 tonnellate che è aumentata a 840 000 tonnellate nel 1945. Nella corsa spaziale e nella corsa degli armamenti nucleari, i ricercatori di Caltech hanno sperimentato l'utilizzo di gomme sintetiche per il combustibile solido per i razzi. In definitiva, tutti i grandi missili e missili militari utilizzerebbero combustibili solidi a base di gomma sintetica, e avrebbero anche un ruolo significativo nello sforzo spaziale civile.

    Altre materie plastiche
    Polimetil metacrilato (PMMA), meglio noto come vetro acrilico . Sebbene gli acrilici siano ormai ben noti per il loro impiego in pitture e fibre sintetiche, come le pellicole finte, nella loro forma sfusa sono in realtà molto dure e più trasparenti del vetro e vengono vendute come sostituzioni di vetro con nomi commerciali come class = bluelink> Acrilato, Perspex, Plexiglas e Lucite . Questi sono stati utilizzati per costruire tettoie aeree durante la guerra, e la sua applicazione principale ora sono grandi segni illuminati come sono utilizzati nei frontali negozio o all'interno di grandi magazzini e per la produzione di vasche da bagno a vuoto.

    Il polietilene (PE) , noto anche come poliene, è stato scoperto nel 1933 da Reginald Gibson e Eric Fawcett presso il gigante industriale britannico Imperial Chemical Industries (ICI). Questo materiale si è evoluto in due forme: polietilene a bassa densità (LDPE) e polietilene ad alta densità (HDPE) . I PE sono economici, flessibili, resistenti e chimicamente resistenti. LDPE viene utilizzato per realizzare pellicole e materiali di imballaggio, mentre l'HDPE viene utilizzato per contenitori, impianti idraulici e accessori per automobili. Mentre PE ha bassa resistenza all'attacco chimico, è stato trovato più tardi che un contenitore PE potrebbe essere reso molto più robusto esponendolo a gas di fluoro, che ha modificato lo strato superficiale del contenitore nel polifluoroetilene molto più duro.
    Polipropilene (PP) , scoperto nei primi anni 1950 da Giulio Natta. È comune nella scienza e nella tecnologia moderna che la crescita del corpo generale della conoscenza può portare alle stesse invenzioni in luoghi diversi allo stesso tempo, ma il polipropilene è stato un caso estremo di questo fenomeno, essendo inventato separatamente circa nove volte. Il contenzioso successivo non è stato risolto fino al 1989. Il polipropilene è riuscito a sopravvivere al processo legale e due chimici americani che lavorano per Phillips Petroleum, J. Paul Hogan e Robert Banks, sono ora generalmente accreditati come inventori primari del materiale. Polipropilene è simile al suo antenato, il polietilene e condivide il basso costo di polietilene, ma è molto più robusto. Viene utilizzato in tutto, dalle bottiglie di plastica ai tappeti a mobili in plastica, ed è molto usato in automobili.
    Il poliuretano (PU) è stato inventato da Friedrich Bayer & Company nel 1937 e sarebbe entrato in uso dopo la guerra, in forma soffiata per materassi, imbottiture per mobili e isolamento termico. È anche uno dei componenti (in forma non soffiata) dello spandex in fibra.
    Epoxy - Nel 1939, IG Farben ha presentato un brevetto per poliepossido o epossidico. Le epoxy sono una classe di plastica termoindurente che formano incroci e curve quando viene aggiunto un catalizzatore o un induritore. Dopo la guerra sarebbero entrati in largo impiego per rivestimenti, adesivi e materiali compositi. I compositi che utilizzano epoxy come matrice includono plastica rinforzata in vetro, dove l'elemento strutturale è di fibra di vetro e compositi di carbonio epossidico, in cui l'elemento strutturale è in fibra di carbonio. La fibra di vetro ora è spesso utilizzata per costruire barche sportive e compositi di carbonio-epoxy sono un elemento strutturale sempre più importante negli aeromobili, in quanto sono leggeri, robusti e resistenti al calore.
    PET, PETE, PETG , PET-P (polietilentereftalato)
    Due chimici di nome Rex Whinfield e James Dickson, lavorando in una piccola azienda inglese con il nome pittoresco dell'associazione di Calico Printer in Manchester, sviluppò il polietilene tereftalato (PET o PETE) nel 1941 e sarebbe utilizzato per fibre sintetiche nell'era del dopoguerra , con nomi come il poliestere, dacron e Terylene. Il PET è meno permeabile al gas rispetto ad altre plastiche a basso costo e così è un materiale popolare per la produzione di bottiglie per Coca-Cola e altre bevande gassate, in quanto la carbonatazione tende ad attaccare altre plastiche e per le bevande acide come succhi di frutta o di ortaggi. Il PET è anche resistente e resistente all'abrasione ed è utilizzato per la fabbricazione di parti meccaniche, vassoi per alimenti e altri oggetti che devono sopportare abusi. I film PET vengono utilizzati come base per la registrazione del nastro.
    PTFE (politetrafluoroetilene) (aka Teflon)
    Una delle plastiche più imponenti utilizzate nella guerra e un segreto superiore era il politetrafluoroetilene (PTFE), meglio conosciuto come Teflon, che potrebbe essere depositato su superfici metalliche come rivestimento protettivo antigraffio e resistente alla corrosione ea basso attrito. Lo strato superficiale di polifluoroetilene creato dall'esposizione di un contenitore di polietilene al gas di fluoro è molto simile a Teflon. Un chimico di DuPont chiamato Roy Plunkett scoprì il Teflon per caso nel 1938. Durante la guerra, è stato utilizzato nei processi di diffusione gassosa per raffinare l'uranio per la bomba atomica, in quanto il processo era altamente corrosivo. Di nei primi anni 1960, i padiglioni a prova di adesione in teflon erano richiesti.
    Lexan è una plastica in policarbonato ad alto impatto realizzata da General Electric. Makrolon è una plastica in policarbonato ad alto impatto realizzata da Bayer.
    Plastiche biodegradabili (composte)
    Sono state fatte ricerche sulle materie plastiche biodegradabili che si abbattono con l'esposizione alla luce solare (ad es., Radiazioni ultraviolette), acqua o umidità, batteri, enzimi, abrasione del vento e in alcuni casi anche il roditore o l'insetto di insetti sono inclusi come forme di biodegradazione o degradazione. È chiaro che alcuni di questi modi di degradazione funzioneranno solo se la plastica viene esposta in superficie, mentre altre modalità saranno efficaci solo se esistono determinate condizioni nelle discariche o nei sistemi di compostaggio. La polvere di amido è stata mescolata con la plastica come un riempitivo per consentirgli di degradarsi più facilmente, ma non porta ancora a completa rottura della plastica. Alcuni ricercatori hanno effettivamente progettato geneticamente batteri che sintetizzano una plastica completamente biodegradabile, ma questo materiale, come Biopol, è attualmente molto costoso. La società chimica tedesca BASF produce Ecoflex, un poliestere completamente biodegradabile per applicazioni di imballaggio alimentare. Gehr Plastics ha sviluppato ECOGEHR , una gamma completa di forme Bio-Polymer distribuite da Professional Plastics.
  • CARATTERISTICHE E VANTAGGI
    Plastica professionale offre più di 1000 differenti prodotti di plastica in fogli di plastica, barre, tubi, film, resina e profili.
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