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材料:塑料

2020-06-05 14:32:12 3

除了玻璃,塑料在实验室中也起了重要作用。通常,塑料可分为三个类别:

弹性体分子间交联松散的多聚体,室温下表现出如橡胶般的弹性。加热会导致不可逆的扭曲(硫化)。最常见的弹性体是天然橡胶与硅胶。

热塑性塑料具有带分支或不带分支的链状分子结构的多聚体,在注塑操作时无需改变其热塑性质便可转化为相应形状。热塑塑料是最常用于实验室塑料制品生产的材料。因此我们在这里简单介绍一下一些塑料的结构、机械、化学以及物理性质。最常见的热塑塑料是多聚烯烃类,例如聚乙烯与聚丙烯。

热固性塑料分子间具有紧密的交联结构的多聚体,在室温下表现非常坚硬;加热会导致不可逆转的扭曲。这类塑料很少用于制作实验室器皿。最知名的热固性塑料为三聚氰胺甲醛树脂。三聚氰胺甲醛树脂是由三聚氰胺与甲醛缩聚反应生成。

P S 聚苯乙烯聚苯乙烯具有玻璃一样的透明度,坚硬、脆度以及由于其非晶态的结构而具有的尺寸的稳定性。PS对于水相溶液具有良好的化学耐性,但对于溶剂的耐性有限。缺点是热稳定性差并容易由于压力而破裂。

SAN 聚(苯乙烯-丙烯腈)这是一种如玻璃般清澈的材料,并对压力致破损有良好的耐性。化学耐性稍好于PS。

P C 聚碳酸酯这是线性羧酸聚酯的热塑性塑料,结合了金属、玻璃与塑料的许多性质。这种材料为透明并在-130至+130 °C之间具有良好的热学性质。注意:PC会由于高压灭菌或者暴露于碱性去垢剂中而变脆弱。

PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯坚固、玻璃般清澈 (“有机玻璃”)。抗大气因

素。在许多低于90 °C并且低化学耐性的应用中替代玻璃。PMMA具有出色的UV照射稳定性。

PA 聚酰胺聚酰胺是重复酰胺链连接的线性多聚体。由于其出色的力学性质以及耐用度,聚酰胺常用于建筑材料以及表面包被材料。对有机溶剂具有出色耐性,但容易受到酸与氧化剂的攻击。

PVC 聚氯乙烯PVC主要是结晶热塑塑料,具有非常好的

化学耐性。结合增塑剂可开展丰富的应用,从人造革到注射整形填充物。PVC有很好的化学耐性,尤其是对油类。

PE-LD 低密度聚乙烯在高压下乙烯的聚合反应会导致链中产生一定数量的分支。使得分子结构没有PE-HD 那样紧凑,柔韧性与化学耐性良好,但是对于有机溶剂的耐性不如 PEHD。使用温度限于 80 °C 以下。

ETFE 聚(乙烯-四氟乙烯)ETFE是乙烯与氯三氟乙烯与/或四氟乙烯的共聚物。这种塑料以其出色的化学耐性著称,但其温度稳定性比 PTFE (最高达 150 °C) 差。

POM 聚甲醛综合考虑硬度、坚固度、力学性质、耐用性、化学耐性尤其是光滑度 POM可以说具有出色的性质。在许多领域它可以替代金属。POM可以承受高达 130 °C 的温度。

PE-HD 高密度聚乙烯乙烯的聚合反应时由催化控制,则产生的分支非常少。所产生的结构非常坚固致密,这加强了化学耐性并使其能在最高 105 °C 的条件下使用。

PTFE 聚四氟乙烯PTFE是一个氟化烃大分子,具有部分晶体结构。PTFE耐受几乎所有的化学品。它的工作温度范围最广,从 -200 到+260 °C。其表面是抗粘附的。光滑的性质与绝缘性相比 FEP 与 PFA 更加出色。唯一的缺点是其只能通过烧结处理铸造。PTFE 是不透明的。适合微波炉使用。

PUR 聚氨酯聚氨酯是一种多功能塑料,因此在广泛的领域中使用。由 dialcohols 与 polyisocyanate 加聚加成反应而成。一种高质量、耐刮擦、透明的具有高弹力系数的PUR 材料作为 BLAUBRAND® 容量瓶的覆膜材料。工作温度可从 -30 到+80 °C。可短暂暴露于高达 135 °C 的温度,但时间过长会导致弹性的降低。

P P 聚丙烯PP的结构类似于 PE,但是在链中每两个碳原子上有一个甲基基团。相比 PE,其主要优点是更高的温度耐性。PP 可以反复 121 °C 灭菌。像上面提到的多聚烯烃一样,PP 具有很好的机械性质与化学耐性,但是相比 PE-HD 有一点倾向于受到强氧化剂的攻击。

FEP 聚(四氟乙烯-六氟丙烯)是一种氟化烃大分子,具有部分晶体结

构。表面抗粘附,机械与化学性质堪比PTFE,但是工作温度范围相对较小,从

-100 至 +205 °C。水的吸附极小。FEP是半透明的。

PMP 聚甲基戊烯PMP 与 PP 类似但带的是异丁基而不是甲基。化学性质可与 PP 相比,但当接触酮或者氯化溶剂时不耐张力易于破裂。PMP 最重要的品质是其出色的透明度与机械性质,可耐受最高达 150 °C 的温度。

PFA 聚全氟烷基氟化烃高分子,具有部分晶体结构。表面抗粘附。机械与化学性质堪比 PTFE。但是工作温度范围相对较小,从 -200 至+260 °C。对水的吸附极小。PFA是半透明的。PFA 的制造过程中不添加催化剂或者塑形剂,可以铸造成非常光滑,易于清洁表面,因此非常适合用于痕量分析。

一般性质

质量轻不易破损是塑料重要的优点。使用何种塑料取决于应用的要求。需要考虑一系列的参数:接触化学品的浓度与时间,热压力(比如高温高压灭菌),受力,接受 UV 照射,以及使用去垢剂或由其他环境因素导致的老化。下列建议列表来自于原材料生产商的技术文档与信息。这些信息经过仔细收集可以作为一般情况的指导。当然,这些表格并不能替代使用者在其真实工作环境下的适用性测试工作。

物理性质


最高操作温度
(°C)

脆点
(°C)

是否适用微
波炉*

密度
(g/cm3)

弹性

透明度

 PS

 70

 -20

1.05

坚硬

透明

 SAN

 70

 -40

1.03

坚硬

透明

 PMMA

 65 至 95

 -50

1.18

坚硬

透明

 PC

125

-130

1.20

坚硬

透明

 PVC

 80

 -20

1.35

坚硬

透明

 POM

130

 -40

1.42

良好

不透明

 PE-LD

 80

 -50

0.92

非常好

半透明

 PE-HD

105

 -50

0.95

良好

半透明

 PP

125

    0

0.90

适中

半透明

 PMP

150

    0

0.83

适中

透明

 ETFE

150

-100

1.70

适中

半透明

 PTFE

260

-200

2.17

非常好

不透明

 FEP

205

-100

2.15

适中

半透明

 PFA

260

-200

2.17

适中

半透明

 PUR

 80

 -30

1.20

非常好

透明

 FKM

220

 -30

-

-

非常好

-

 EPDM

130

 -40

-

-

非常好

-

 NR

  80

 -40

1.20

非常好

不透明

 SI

180

 -60

1.10

非常好

半透明

 *遵循化学与温度耐性






灭菌*


根据DIN EN 285,
121 °C (2 bar)
高压湿热灭菌*

ß/ γ - 射线灭菌
25 kGy

气体灭菌
(乙撑氧)

化学灭菌
(福尔马林,
乙醇)

 PS

 SAN

 PMMA

 PC

1)

 PVC

2)

 POM

1)

是 (受限)

 PE-LD

 PE-HD

 PP

是 (受限)

 PMP

 ETFE

 PTFE

 FEP/PFA

 PUR

3)

 -

 FKM

 -

 EPDM

 -

 NR

 SI

 * 灭菌之前,实验器具必须仔细清洁并用去蒸馏水清洗。总是打开容器的盖子!
1) 频繁灭菌会降低机械强度
2) PVC管是例外,可以121 °C高温灭菌
3) 频繁灭菌会降低弹性

生物学性质

以下塑料通常对细胞培养没有毒性:

PS, PC, PE-LD, PE-HD, PP, PMP, PTFE, FEP, PFA.

化学性质

对于化学耐性,塑料可分为以下类别

“+” = 化学耐性出色

连续接触相应物质30天内不会导致损伤。 某些塑料可耐受相应物质达数年。

微流控专业服务提供商

“o” = 部分化学耐性良好

连续接触相应物质7 - 3 0 天内导致较小损 伤,有些损伤可逆(比如,膨胀,软化, 降低机械强度,褪色)。

微流控专业服务提供商

“–” = 化学耐性差

不适合连续接触相应物质。可能会 发生即时( ! )损伤(失去机械强度, 变形,褪色,破裂,溶解)。


PS Polystyrene / 聚苯乙烯

SAN Styrene-acrylonitrile copolymer / 聚(苯乙烯-丙烯腈)

PMMA Polymethyl methacrylate / 聚甲基丙烯酸甲酯

PC Polycarbonate / 聚碳酸酯

PVC Polyvinyl chloride / 聚氯乙烯

POM Polyoxymethylene / 聚甲醛

PE-LD Low-density polyethylene / 低密度聚乙烯

PE-HD High-density polyethylene / 高密度聚乙烯

PP Polypropylene / 聚丙烯

PMP Polymethylpentene / 聚甲基戊烯

ETFE Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer / 聚(乙烯-四氟乙烯)

PTFE Polytetrafluoroethylene / 聚四氟乙烯

FEP Perfluoroethylene-propylene copolymer / 聚(四氟乙烯-六氟丙烯)

PFA Perfluoroalkoxy copolymer / 聚全氟烷基

PUR Polyurethane / 聚氨酯

FKM Fluoro elastomer / 氟橡胶

EPDM Ethylene-propylene-diene-rubber / 三元乙丙橡胶

NR Natural rubber / 天然橡胶

SI Silicone rubber / 硅橡胶