Der Unterschied zwischen Kunststoff und Polymeren

In der Welt der Materialwissenschaften werden die Begriffe Kunststoff und Polymere häufig austauschbar verwendet. Obwohl sie eng verwandt sind, sind sie nicht identisch. Diese Verwirrung beruht auf der Tatsache, dass Kunststoffe eine Art Polymer sind - aber nicht alle Polymere sind Kunststoffe. Das Verständnis der Unterscheidung zwischen den beiden ist für alle, die in der Herstellung, Ingenieurwesen, Chemie, Umweltwissenschaft oder Produktdesign arbeiten. In diesem Artikel wird detailliert untersucht, welche Plastik und Polymere sie sind, wie sie sich unterscheiden und warum die Unterscheidung in den Branchen von Bedeutung ist.

1. Was ist ein Polymer?

Das Wort Polymer stammt aus den griechischen Wörtern Poly (bedeutet 'viele') und Meros (bedeutet 'Teile'). Ein Polymer ist ein großes Molekül oder ein Makromolekül, das aus vielen wiederholten Untereinheiten besteht, die als Monomere bezeichnet werden. Diese Monomere werden durch chemische Reaktionen miteinander verbunden und bilden lange molekulare Ketten.

1.1. Arten von Polymeren

Polymere können weitgehend in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: natürlich und synthetisch.

A. Natürliche Polymere

Diese treten in der Natur vor und sind für das biologische Leben von grundlegender Bedeutung.

• Cellulose : gefunden in den Zellwänden von Pflanzen.

• Proteine : Polymere von Aminosäuren, die verschiedene Funktionen in Organismen ausführen.

• DNA/RNA : Genetische Materialien aus Nukleotidmonomeren.

• Naturkautschuk : Abgeleitet vom Latex von Gummibäumen.

B. Synthetische Polymere

Diese sind künstlich und häufig für spezifische mechanische, thermische oder chemische Eigenschaften ausgelegt.

• Polyethylen (PE)

• Polystyrol (PS)

• Polyvinylchlorid (PVC)

• Nylon

• Teflon (PTFE)

Synthetische Polymere werden aufgrund ihrer Vielseitigkeit, Stärke und Haltbarkeit in der Fertigungsindustrie häufig eingesetzt.

1.2. Strukturklassifikationen von Polymeren

Polymere können auch nach ihrer molekularen Struktur kategorisiert werden:

• Lineare Polymere : bestehen aus langen, geraden Ketten (z. B. Polyethylen mit hoher Dichte).

• Verzweigtes Polymere : Sie haben Seitenketten am Hauptgrundgrat (z. B. Polyethylen mit niedriger Dichte).

• Vernetzte Polymere : Ketten sind miteinander verbunden und bilden ein dreidimensionales Netzwerk (z. B. vulkanisierten Gummi).

2. Was sind Kunststoffe?

Kunststoffe sind eine Untergruppe von synthetischen Polymeren , die in verschiedenen Formen und Formen geformt werden können, wenn sie erhitzt oder Druck ausgesetzt werden. Sie werden hauptsächlich aus Petrochemikalien abgeleitet und für bestimmte praktische Anwendungen entwickelt.

2.1. Eigenschaften von Kunststoffen

• Leichtes Gewicht : Kunststoffe sind deutlich leichter als Metall oder Glas.

• Langlebig : Die meisten Kunststoffe widersetzen Korrosion, Feuchtigkeit und Chemikalien.

• Formbar : Sie können leicht unter Verwendung von Injektionsform, Extrusion oder Thermoforming geformt werden.

• Kostengünstig : Im Allgemeinen kostengünstig in großen Mengen.

• Isolier : Ausgezeichnete elektrische und thermische Isolationseigenschaften.

2.2. Arten von Kunststoffen

Kunststoffe werden typischerweise in zwei Kategorien unterteilt:

A. Thermoplastik

Diese erweichen beim Erhitzen und verhärten, wenn sie abgekühlt sind. Dieser Zyklus kann mehrmals wiederholt werden.

• Beispiele:

• Polyethylen (PE)

• Polypropylen (PP)

• Polystyrol (PS)

• Polycarbonat (PC)

• Acrylnitril Butadiene Styrol (ABS)

B. Thermosettierung Kunststoffe

Sobald sie durch Wärme oder chemische Reaktion geheilt sind, können sie nicht umgezogen oder umgeformt werden.

• Beispiele:

• Epoxidharz

• Melamin

• Phenolharz

• Harnstoff-Formaldehyd

3. Vergleich von Kunststoffen und Polymeren

Lassen Sie uns die Unterschiede zwischen Kunststoff und Polymeren in verschiedenen Kriterien ausführlicher aufschlüsseln:

Aspekt	Polymere	Kunststoff
Definition	Große Moleküle, die durch Wiederholung von Monomereinheiten gebildet werden	Eine Untergruppe von Polymeren, die formbar und praktisch sind
Herkunft	Kann natürlich (z. B. Cellulose, Proteine) oder synthetisch sein	Ausschließlich synthetisch
Beispiele	DNA, Cellulose, Nylon, Proteine	PVC, PET, ABS, PS
Funktion	Variiert - biologisch, mechanisch, strukturell	In erster Linie strukturell und funktional in Verbraucher- und Industrieprodukten
Verarbeitbarkeit	Einige sind nicht formbar oder nutzbar als Materialien	Speziell entwickelt, um verarbeitbar zu sein
Wärmeverhalten	Variiert je nach Typ - einige verschlechtern sich mit Wärme	Als Thermoplastik oder Thermosets basierend auf thermischen Eigenschaften eingestuft
Umweltauswirkungen	Hängt vom Polymertyp ab - viele sind biologisch abbaubar	Die meisten sind nicht biologisch abbaubar; stellen Umweltherausforderungen dar
Gemeinsame Verwendungen	Medizin, Landwirtschaft, Textilien, Elektronik	Verpackung, Behälter, Automobile, Möbel, Geräte

4. Warum die Unterscheidung wichtig ist

Während Kunststoff und Polymere miteinander verbunden sind, ist das Verständnis ihrer Unterschiede aus mehreren Gründen von entscheidender Bedeutung:

4.1. Materialauswahl

Ingenieure und Designer müssen den Unterschied kennen, um das richtige Material auszuwählen. Ein Polymer kann eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, aber möglicherweise nicht in eine Form formuliert werden, die für ein Kunststoffprodukt benötigt wird.

4.2. Recycling und Nachhaltigkeit

Nicht alle Polymere sind recycelbar. Thermosettierende Kunststoffe können beispielsweise nicht zurückgeführt und reformiert werden. Das Verständnis, welche Materialien Thermoplastik sind, kann dazu beitragen, Recyclingprozesse zu verbessern.

4.3. Innovation in Materialien

Die Suche nach nachhaltigeren Materialien hat Wissenschaftler dazu gedrängt, neue Arten von biologisch abbaubaren Polymeren zu erstellen, die möglicherweise noch nicht als 'Kunststoffe' angesehen werden, sondern eine ähnliche Leistung bieten. Beispielsweise ist Polylactsäure (PLA) ein biologisch abbaubares Polymer, das bei der Verpackung verwendet wird, aber nicht immer neben herkömmlichen Kunststoffen klassifiziert wird.

4.4. Umweltpolitik

Regierungen und Organisationen, die die plastische Verschmutzung verringern möchten, müssen die breitere Kategorie von Polymeren verstehen, um die Materialien effektiv zu regulieren. Zum Beispiel erfordert das Verbot von Plastik von Einwendungen Klarheit darüber, was ein 'Plastik ' gegen andere Polymere wie Biopolymere oder Gummi ausmacht.

5. Fallstudien: reale Anwendungen

5.1. Verpackungsindustrie

Kunststofffilme wie Polyethylen und Polypropylen werden häufig zum Verpacken von Lebensmitteln und Waren verwendet. Während dies Polymere sind, werden nur bestimmte Typen mit der richtigen molekularen Struktur und Verarbeitungsfähigkeit für Plastiktüten oder für Schrumpfen von Wraps verwendet.

5.2. Biomedizinisches Feld

Polymere wie Polyltsäure (PLA) und Polykaprolakton (PCL) werden für lösbare Stiche und Arzneimittelabgabesysteme verwendet. Diese Materialien werden möglicherweise nicht als Kunststoffe eingestuft, da sie nicht zum Formen oder Bildung bestimmt sind, sondern für die biologische Abbaubarkeit und Interaktion mit biologischen Systemen.

5.3. Automobil und Luft- und Raumfahrt

Hochleistungspolymere wie Kevlar und Polyetherether Keton (Peek) bieten überlegene Verhältnisse von Festigkeit zu Gewicht und Wärmebeständigkeit. Diese werden im herkömmlichen Sinne oft nicht als 'Plastik' gekennzeichnet, aber sie sind Polymere.

6. aufkommende Trends: Polymere und die Zukunft

Die Landschaft der Materialien verändert sich schnell. Innovationen in Chemie und Nachhaltigkeit überschreiten die Grenzen dessen, was wir als Polymere und Kunststoff betrachten.

6.1. Biologisch abbaubare Polymere

• Abgeleitet von natürlichen Quellen wie Maisstärke oder Zuckerrohr.

• Wird verwendet, um kompostierbare Verpackungen und Utensilien herzustellen.

• PLA-, PHA- und Stärkemischungen gewinnen an Popularität.

6.2. Smart Polymers

• Reagieren Sie auf Umgebungsreize wie Temperatur, pH oder Licht.

• Wird in Arzneimittelabgabe, Selbstheilungsmaterial und adaptiven Stoffen verwendet.

6.3. Recycelbare Thermosets

• Traditionell können Thermosets nicht recycelt werden, aber die Forscher entwickeln neue Arten der Vernetzung, die umgekehrt werden können.

7. Mythen und Missverständnisse

Mythos 1: Alle Polymere sind schädlich für die Umwelt.

Realität : Viele natürliche Polymere sind biologisch abbaubar und umweltfreundlich. Die Umweltauswirkung hängt von der Quelle, dem Lebenszyklus und der Veräußerungsmethode ab.

Mythos 2: Alle Kunststoffe sind gleich.

Realität : Kunststoffe variieren stark in Bezug auf Eigenschaften und Verwendungen. Einige sind weich und flexibel, während andere hart und wirkungsvoll sind.

Mythos 3: Bioplastik sind immer biologisch abbaubar.

Realität : Nicht alle Bioplastik sind biologisch abbaubar. Einige werden aus biologischen Quellen hergestellt, brechen jedoch nicht auf natürliche Weise zusammen.

8. Polymer gegen plastische Anwendungen bei Injektionsformeln

Injektionsformteile sind eines der am häufigsten verwendeten Herstellungsprozesse für die Herstellung von Teilen aus thermoplastischen und thermosettierenden Polymeren. Das Verständnis der Differenz zwischen allgemeinen Polymeranwendungen und spezifischen plastischen Anwendungen in diesem Zusammenhang ist jedoch für die effiziente Produktion und materielle Leistung von entscheidender Bedeutung.

8.1 Kunststoffe beim Injektionsforming

Die im Injektionsform verwendeten Kunststoffe müssen wichtige Eigenschaften aufweisen, wie z. B.:

• Hohe Fließfähigkeit bei geschmolzen

• Schnelle Kühlung und Verfestigung

• Dimensionsstabilität

• Mechanische Stärke

• Kosteneffizienz

Häufige Kunststoffmaterialien zum Injektionsformen:

• Polypropylen (PP): Leicht, chemischresistent, in Kappen, Scharnieren und Behältern verwendet.

• Acrylnitril Butadiene Styrol (ABS): Hart, glänzend, in Automobil- und Elektronikgehäusen verwendet.

• Polyethylen (PE): langlebig und feuchtigkeitsbeständig, verwendet für Behälter und Rohrleitungen.

• Polystyrol (PS): starr und wirtschaftlich für Verpackungen und Einwegartikel.

• Polycarbonat (PC): transparent und wirkungsbeständig, in Linsen und Sicherheitsausrüstung verwendet.

Diese Materialien sind für eine einfache Verarbeitung, zuverlässige Leistung und Skalierbarkeit ausgelegt - Hallmarks für erfolgreiche Kunststoff -Injektionsformung.

8.2 Polymere in einem breiteren Kontext

Während Kunststoffe die Injektionsformung dominieren, sind nicht alle Polymere unter Verwendung dieser Methode formbar. Einige Polymere, insbesondere natürliche und vernetzte Typen, sind entweder:

• Zu thermisch empfindlich (z. B. Proteine, DNA)

• Unflexibel in der Verarbeitung (z. B. Thermoset -Polymere, die nicht zurückgeführt werden können)

• Oder nicht für forschbasierte Formgebung ausgelegt

Beispiele für nicht plastische Polymere, die typischerweise nicht beim Injektionsformen verwendet werden:

• Epoxidharze (verwendet beim Gießen, aber nicht zum Injektionsgeformten)

• Naturkautschuk (durch Vulkanisierung anders verarbeitet)

• Biopolymere wie Cellulose oder Stärke (müssen für die Formmodifikation modifiziert werden)

Darüber hinaus haben Polymere wie Teflon (PTFE) hohe Schmelzpunkte und niedrige Flusseigenschaften, was es schwierig macht, ohne spezialisierte Techniken zu formen.

8.3 Ingenieurpolymere für fortschrittliche Formteile

In Hochleistungsanwendungen wie Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Medizinprodukten verwenden Ingenieure Spezialpolymere, von denen einige nicht unter typische Kunststoffe fallen.

Beispiele sind:

• Peek (Polyetherether-Keton): Bietet Hochtemperaturfestigkeit und -festigkeit.

• LCP (Flüssigkristallpolymere): Ideal für Mikrokomponenten in der Elektronik.

Diese Materialien verhalten sich eher wie Hochleistungspolymere als wie konventionelle Kunststoffe. Möglicherweise erfordern sie fortgeschrittene Injektionsformgeräte, höhere Verarbeitungstemperaturen und genauere Kontrollparameter.

8.4 Biopolymere beim Injektionsforming

Wenn Nachhaltigkeit zu einem wachsenden Anliegen wird, werden biologisch abbaubare Polymere wie PLA (Polylinsäure) für Injektionsformungen angepasst.

Profis:

• Erneuerbare Quelle (Maisstärke oder Zuckerrohr)

• In industriellen Umgebungen kompostierbar

Herausforderungen:

• Geringere Wärmefestigkeit als herkömmliche Kunststoffe

• Spröde im Vergleich zu Polymeren auf Erdölbasis

Obwohl Biopolymere immer noch Polymere sind, qualifizieren sich nur einige von ihnen als wirksame inspritzgierbare Plastik, was die Unterscheidung weiter betont.

8.5 Zusammenfassung der Unterschiede in der Anwendung

Kriterien	Kunststoff (Injektionsformel)	Polymer (breitere Kategorie)
Formbarkeit	Speziell für das Injektionsleisten ausgestattet	Nur einige sind formbar; andere sind nicht
Wärmeverhalten	Thermoplastik erweichen und entfalten leicht	Variiert - einige degradieren oder härten dauerhaft
Anwendungsbeispiele	Konsumgüter, Automobilteile, Elektronik	Klebstoffe, Beschichtungen, biomedizinische Gerüste
Verarbeitungsausrüstung	Standard -Injektionsformmaschinen	Möglicherweise erfordern Casting, Extrusion oder benutzerdefinierte Prozesse
Kosten und Geschwindigkeit	Hochvolumige, kostengünstige Produktion	Hängt von der Materialkomplexität ab

Abschluss

Die Begriffe Plastik und Polymere sind eng miteinander verbunden, aber in Bedeutung und Anwendung unterschiedlich. Ein Polymer ist eine breite Klasse von Makromolekülen aus sich wiederholenden Monomereinheiten, die natürlich oder synthetisch sein können. Kunststoffe hingegen sind eine bestimmte Gruppe von synthetischen Polymeren, die für den industriellen und kommerziellen Gebrauch formbar und praktisch sind.

Das Verständnis dieses Unterschieds hilft dabei, fundierte Entscheidungen über den materiellen Gebrauch, Nachhaltigkeit, Recycling und Innovation zu treffen. Wenn sich Technologie und Umweltbewusstsein weiterentwickeln, werden die Art und Weise, wie wir Materialien wie Kunststoff und Polymere entwickeln und klassifizieren, weiter verändern und neue Möglichkeiten für eine intelligentere und nachhaltigere Zukunft bieten.