Har du någonsin undrat hur kemikalier blir till plast?
Det är magi.
Skämt … Egentligen är det vetenskap i praktiken. Närmare bestämt kemi. Plast är resultatet av det mycket verkliga äktenskapet mellan råmaterial, teknik och energi – allt sammanfört genom kemi.
Här är en kort introduktion till hur kemister gör moderna plaster möjliga. Ingen fara om du inte var bäst i kemikursen. Även om plaster kan vara högteknologiska, avancerade material är det lätt att förstå deras grundläggande uppbyggnad. Åtminstone för mig …
Plastikkemi: För att tillverka dagens plaster börjar kemisterna med olika grundämnen (atomer som kol, väte, syre och så vidare) som kommer från naturresurser. Minns du det magnifika, eleganta periodiska systemet med kemiska grundämnen som listar byggstenarna i allting på jorden? Det är listan över ingredienser.
Kemister kombinerar olika atomer för att skapa molekyler, som helt enkelt är två eller flera atomer som hålls samman av kemiska bindningar. När man tillverkar plast kallas dessa molekyler i allmänhet för monomerer. Dessa monomerer kombineras sedan genom kemiska bindningar till en kedja eller ett nätverk – detta kallas polymerisering. De resulterande materialen kallas polymerer. Eller plaster.
(Som du ser är kemiska bindningar ganska viktiga – och inte bara för att möjliggöra moderna plaster. De organiserar också alla de element som tillsammans bildar allt i universum – inklusive oss människor. Utan kemiska bindningar skulle livet helt enkelt vara en kaotisk virvelström av element. Inte mycket till liv, faktiskt…)
Läs mer: När uppfanns plasten?
Plastikens vetenskap: Termoplaster och härdplaster
Om monomererna förenas uppradade som en kedja (föreställ dig ett pärlband) kallas polymeren för en termoplast. Denna plast beter sig ungefär som en isbit: den smälter när den värms upp och stelnar när den kyls ned … som vatten, om och om igen. Polypropen (det material som smörbubblor ofta är gjorda av) är ett exempel på en termoplast.
Om monomerer kopplas samman i ett tredimensionellt nätverk kallas polymeren för en härdplast. Denna plast beter sig ungefär som ett ägg: när den väl har satt sig och ”härdat” (eller i äggets fall, när den har kokats) kan den inte återgå till sitt kladdiga, flytande tillstånd. En epoxi från järnaffären som hårdnar och härdar när den appliceras är ett exempel på en härdplast.
Efter att härdplaster är ett tredimensionellt nätverk av monomerer kan de vara mycket tåliga. Till exempel är dina bildäck tillverkade av härdplaster (ofta kallade syntetiskt gummi).
Thermoplaster är också tåliga, men de används ofta i mindre intensiva miljöer, t.ex. lätta flaskor för läskedrycker som inte utsätts för massiv värme och friktion som däck.
Läs mer: Polyeten densitet
Plastikkemi: Kemister (tillsammans med andra smarta människor) har med tiden kommit på många sätt att kombinera ingredienser för att skapa nya polymerer … och även för att kombinera polymerer. Molekylerna kan utformas med olika egenskaper beroende på vad vi behöver: klibbiga eller hala eller lätta eller mjuka eller hårda eller skummande eller stretchiga eller … ja, du förstår vad jag menar. Det är därför plast används i så många användbara vardagsprodukter, från spatlar till bilkofångare och från medicinska implantat till tyger för kläder.
Och detta är bara början, eftersom kemister ständigt utvecklar nya innovativa plaster för att hjälpa till att göra flygplan lättare, hjärtan pumpar längre, maten håller sig fräschare, hemmen är mer energieffektiva och så vidare.
Därmed är kemilektionen slut. Se, det var lätt.
Fortsatt läsning: Biologiskt nedbrytbara plaster