材料:塑料
除了玻璃,塑料在實(shí)驗(yàn)室中也起了重要作用。通常,塑料可分為三個(gè)類別:
彈性體:分子間交聯(lián)松散的多聚體,室溫下表現(xiàn)出如橡膠般的彈性。加熱會(huì)導(dǎo)致不可逆的扭曲(硫化)。最常見的彈性體是天然橡膠與硅膠。
熱塑性塑料:具有帶分支或不帶分支的鏈狀分子結(jié)構(gòu)的多聚體,在注塑操作時(shí)無(wú)需改變其熱塑性質(zhì)便可轉(zhuǎn)化為相應(yīng)形狀。熱塑塑料是最常用于實(shí)驗(yàn)室塑料制品生產(chǎn)的材料。因此我們?cè)谶@里簡(jiǎn)單介紹一下一些塑料的結(jié)構(gòu)、機(jī)械、化學(xué)以及物理性質(zhì)。最常見的熱塑塑料是多聚烯烴類,例如聚乙烯與聚丙烯。
熱固性塑料:分子間具有緊密的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的多聚體,在室溫下表現(xiàn)非常堅(jiān)硬;加熱會(huì)導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的扭曲。這類塑料很少用于制作實(shí)驗(yàn)室器皿。最知名的熱固性塑料為三聚氰胺甲醛樹脂。三聚氰胺甲醛樹脂是由三聚氰胺與甲醛縮聚反應(yīng)生成。
P S 聚苯乙烯:聚苯乙烯具有玻璃一樣的透明度,堅(jiān)硬、脆度以及由于其非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)而具有的尺寸的穩(wěn)定性。PS對(duì)于水相溶液具有良好的化學(xué)耐性,但對(duì)于溶劑的耐性有限。缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差并容易由于壓力而破裂。
SAN 聚(苯乙烯-丙烯腈):這是一種如玻璃般清澈的材料,并對(duì)壓力致破損有良好的耐性?;瘜W(xué)耐性稍好于PS。
P C 聚碳酸酯:這是線性羧酸聚酯的熱塑性塑料,結(jié)合了金屬、玻璃與塑料的許多性質(zhì)。這種材料為透明并在-130至+130 °C之間具有良好的熱學(xué)性質(zhì)。注意:PC會(huì)由于高壓滅菌或者暴露于堿性去垢劑中而變脆弱。
PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯:堅(jiān)固、玻璃般清澈 (“有機(jī)玻璃”)??勾髿庖?/span>
素。在許多低于90 °C并且低化學(xué)耐性的應(yīng)用中替代玻璃。PMMA具有出色的UV照射穩(wěn)定性。
PA 聚酰胺:聚酰胺是重復(fù)酰胺鏈連接的線性多聚體。由于其出色的力學(xué)性質(zhì)以及耐用度,聚酰胺常用于建筑材料以及表面包被材料。對(duì)有機(jī)溶劑具有出色耐性,但容易受到酸與氧化劑的攻擊。
PVC 聚氯乙烯:PVC主要是結(jié)晶熱塑塑料,具有非常好的
化學(xué)耐性。結(jié)合增塑劑可開展豐富的應(yīng)用,從人造革到注射整形填充物。PVC有很好的化學(xué)耐性,尤其是對(duì)油類。
PE-LD 低密度聚乙烯:在高壓下乙烯的聚合反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致鏈中產(chǎn)生一定數(shù)量的分支。使得分子結(jié)構(gòu)沒(méi)有PE-HD 那樣緊湊,柔韌性與化學(xué)耐性良好,但是對(duì)于有機(jī)溶劑的耐性不如 PEHD。使用溫度限于 80 °C 以下。
ETFE 聚(乙烯-四氟乙烯):ETFE是乙烯與氯三氟乙烯與/或四氟乙烯的共聚物。這種塑料以其出色的化學(xué)耐性著稱,但其溫度穩(wěn)定性比 PTFE (最高達(dá) 150 °C) 差。
POM 聚甲醛:綜合考慮硬度、堅(jiān)固度、力學(xué)性質(zhì)、耐用性、化學(xué)耐性尤其是光滑度 POM可以說(shuō)具有出色的性質(zhì)。在許多領(lǐng)域它可以替代金屬。POM可以承受高達(dá) 130 °C 的溫度。
PE-HD 高密度聚乙烯:乙烯的聚合反應(yīng)時(shí)由催化控制,則產(chǎn)生的分支非常少。所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)非常堅(jiān)固致密,這加強(qiáng)了化學(xué)耐性并使其能在最高 105 °C 的條件下使用。
PTFE 聚四氟乙烯:PTFE是一個(gè)氟化烴大分子,具有部分晶體結(jié)構(gòu)。PTFE耐受幾乎所有的化學(xué)品。它的工作溫度范圍最廣,從 -200 到+260 °C。其表面是抗粘附的。光滑的性質(zhì)與絕緣性相比 FEP 與 PFA 更加出色。唯一的缺點(diǎn)是其只能通過(guò)燒結(jié)處理鑄造。PTFE 是不透明的。適合微波爐使用。
PUR 聚氨酯:聚氨酯是一種多功能塑料,因此在廣泛的領(lǐng)域中使用。由 dialcohols 與 polyisocyanate 加聚加成反應(yīng)而成。一種高質(zhì)量、耐刮擦、透明的具有高彈力系數(shù)的PUR 材料作為 BLAUBRAND? 容量瓶的覆膜材料。工作溫度可從 -30 到+80 °C??啥虝罕┞队诟哌_(dá) 135 °C 的溫度,但時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致彈性的降低。
P P 聚丙烯:PP的結(jié)構(gòu)類似于 PE,但是在鏈中每?jī)蓚€(gè)碳原子上有一個(gè)甲基基團(tuán)。相比 PE,其主要優(yōu)點(diǎn)是更高的溫度耐性。PP 可以反復(fù) 121 °C 滅菌。像上面提到的多聚烯烴一樣,PP 具有很好的機(jī)械性質(zhì)與化學(xué)耐性,但是相比 PE-HD 有一點(diǎn)傾向于受到強(qiáng)氧化劑的攻擊。
FEP 聚(四氟乙烯-六氟丙烯):是一種氟化烴大分子,具有部分晶體結(jié)
構(gòu)。表面抗粘附,機(jī)械與化學(xué)性質(zhì)堪比PTFE,但是工作溫度范圍相對(duì)較小,從
-100 至 +205 °C。水的吸附極小。FEP是半透明的。
PMP 聚甲基戊烯:PMP 與 PP 類似但帶的是異丁基而不是甲基?;瘜W(xué)性質(zhì)可與 PP 相比,但當(dāng)接觸酮或者氯化溶劑時(shí)不耐張力易于破裂。PMP 最重要的品質(zhì)是其出色的透明度與機(jī)械性質(zhì),可耐受最高達(dá) 150 °C 的溫度。
PFA 聚全氟烷基:氟化烴高分子,具有部分晶體結(jié)構(gòu)。表面抗粘附。機(jī)械與化學(xué)性質(zhì)堪比 PTFE。但是工作溫度范圍相對(duì)較小,從 -200 至+260 °C。對(duì)水的吸附極小。PFA是半透明的。PFA 的制造過(guò)程中不添加催化劑或者塑形劑,可以鑄造成非常光滑,易于清潔表面,因此非常適合用于痕量分析。
一般性質(zhì)
質(zhì)量輕不易破損是塑料重要的優(yōu)點(diǎn)。使用何種塑料取決于應(yīng)用的要求。需要考慮一系列的參數(shù):接觸化學(xué)品的濃度與時(shí)間,熱壓力(比如高溫高壓滅菌),受力,接受 UV 照射,以及使用去垢劑或由其他環(huán)境因素導(dǎo)致的老化。下列建議列表來(lái)自于原材料生產(chǎn)商的技術(shù)文檔與信息。這些信息經(jīng)過(guò)仔細(xì)收集可以作為一般情況的指導(dǎo)。當(dāng)然,這些表格并不能替代使用者在其真實(shí)工作環(huán)境下的適用性測(cè)試工作。
物理性質(zhì)
最高操作溫度 | 脆點(diǎn) | 是否適用微 | 密度 | 彈性 | 透明度 | ||
PS | 70 | -20 | 否 | 1.05 | 堅(jiān)硬 | 透明 | |
SAN | 70 | -40 | 否 | 1.03 | 堅(jiān)硬 | 透明 | |
PMMA | 65 至 95 | -50 | 否 | 1.18 | 堅(jiān)硬 | 透明 | |
PC | 125 | -130 | 是 | 1.20 | 堅(jiān)硬 | 透明 | |
PVC | 80 | -20 | 否 | 1.35 | 堅(jiān)硬 | 透明 | |
POM | 130 | -40 | 否 | 1.42 | 良好 | 不透明 | |
PE-LD | 80 | -50 | 是 | 0.92 | 非常好 | 半透明 | |
PE-HD | 105 | -50 | 是 | 0.95 | 良好 | 半透明 | |
PP | 125 | 0 | 是 | 0.90 | 適中 | 半透明 | |
PMP | 150 | 0 | 是 | 0.83 | 適中 | 透明 | |
ETFE | 150 | -100 | 是 | 1.70 | 適中 | 半透明 | |
PTFE | 260 | -200 | 是 | 2.17 | 非常好 | 不透明 | |
FEP | 205 | -100 | 是 | 2.15 | 適中 | 半透明 | |
PFA | 260 | -200 | 是 | 2.17 | 適中 | 半透明 | |
PUR | 80 | -30 | 是 | 1.20 | 非常好 | 透明 | |
FKM | 220 | -30 | - | - | 非常好 | - | |
EPDM | 130 | -40 | - | - | 非常好 | - | |
NR | 80 | -40 | 否 | 1.20 | 非常好 | 不透明 | |
SI | 180 | -60 | 否 | 1.10 | 非常好 | 半透明 | |
*遵循化學(xué)與溫度耐性 |
滅菌*
根據(jù)DIN EN 285, | ?/ γ - 射線滅菌 | 氣體滅菌 | 化學(xué)滅菌 | |
PS | 否 | 是 | 否 | 是 |
SAN | 否 | 否 | 是 | 是 |
PMMA | 否 | 是 | 否 | 是 |
PC | 是1) | 是 | 是 | 是 |
PVC | 否2) | 否 | 是 | 是 |
POM | 是1) | 是 (受限) | 是 | 是 |
PE-LD | 否 | 是 | 是 | 是 |
PE-HD | 否 | 是 | 是 | 是 |
PP | 是 | 是 (受限) | 是 | 是 |
PMP | 是 | 是 | 是 | 是 |
ETFE | 是 | 否 | 是 | 是 |
PTFE | 是 | 否 | 是 | 是 |
FEP/PFA | 是 | 否 | 是 | 是 |
PUR | 是3) | - | 是 | 是 |
FKM | 是 | - | 是 | 是 |
EPDM | 是 | - | 是 | 是 |
NR | 否 | 否 | 是 | 是 |
SI | 是 | 否 | 是 | 是 |
* 滅菌之前,實(shí)驗(yàn)器具必須仔細(xì)清潔并用去蒸餾水清洗。總是打開容器的蓋子! |
生物學(xué)性質(zhì)
以下塑料通常對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)沒(méi)有毒性:
PS, PC, PE-LD, PE-HD, PP, PMP, PTFE, FEP, PFA.
化學(xué)性質(zhì)
對(duì)于化學(xué)耐性,塑料可分為以下類別
“+” = 化學(xué)耐性出色 連續(xù)接觸相應(yīng)物質(zhì)30天內(nèi)不會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷。 某些塑料可耐受相應(yīng)物質(zhì)達(dá)數(shù)年。 | “o” = 部分化學(xué)耐性良好 連續(xù)接觸相應(yīng)物質(zhì)7 - 3 0 天內(nèi)導(dǎo)致較小損 傷,有些損傷可逆(比如,膨脹,軟化, 降低機(jī)械強(qiáng)度,褪色)。 | “–” = 化學(xué)耐性差 不適合連續(xù)接觸相應(yīng)物質(zhì)??赡軙?huì) 發(fā)生即時(shí)( ! )損傷(失去機(jī)械強(qiáng)度, 變形,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 / 氟橡膠
EPDM Ethylene-propylene-diene-rubber / 三元乙丙橡膠
NR Natural rubber / 天然橡膠
SI Silicone rubber / 硅橡膠
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