พลาสติก
พลาสติก จัดเป็นวัสดุพอลิเมอร์ที่ เป็นสารประกอบอินทรีย์ มีสายโซ่โมเลกุลยาวและน้ำหนักโมเลกุลสูง ซึ่งสังเคราะห์ได้จากกระบวนการพอลิเมอร์ไรเซชั่น (Polymerization) ของมอนอเมอร์พลาสติกมีหลายชนิดและสามารถใช้แทนวัสดุธรรมชาติได้หลายอย่าง โดยเมื่ออยู่ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง พลาสติกแต่ละแบบจะแสดงพฤติกรรมที่แตกต่าง ทำให้สามารถแบ่งพลาสติกได้ 2 แบบ ตามคุณสมบัติของพลาสติกนั้นๆเมื่อได้รับความร้อน ดังนี้
เทอร์โมพลาสติก
เทอร์โมพลาสติก (Thermoplastic) ซึ่งเป็น พลาสติกที่สามารถหลอมขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่และรีไซเคิลได้ พลาสติกชนิดนี้มีใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลก เนื่องจาก ราคาไม่สูง สามารถลดต้นทุนการผลิตและการก่อเกิดมลพิษทางอากาศได้โดยพลาสติกจะเกิดการอ่อนตัวเมื่อได้รับความร้อน และเมื่อเย็นลงจะแข็งตัว สามารถเปลี่ยนรูปได้ มีโครงสร้างโมเลกุลเป็นโซ่ตรงยาว มีการเชื่อมต่อระหว่างโซ่พอลิเมอร์น้อยมาก จึงสามารถหลอมเหลว หรือเมื่อผ่านการอัดแรงมากจะไม่ทำลายโครงสร้างเดิม ทำให้สามารถรีไซเคิลและขึ้นรูปได้ใหม่
เช่น
- พอลิเอทิลีน (Polyethylene, PE) เป็นพลาสติกที่มีลักษณะขุ่นและทนความร้อนได้พอควร (อุณหภูมิหลอม ~ 150oC) นิยมใช้ในงานผลิตภัณฑ์ท่อน้ำ ถุงและขวดพลาสติกต่างๆ เนื่องจากมีอัตราการซึมผ่านของของเหลว และอากาศต่ำ
- พอลิโพรพิลีน (Polypropylene, PP) เป็นพลาสติกที่มีความแข็งมากกว่า PE และมีอุณหภูมิหลอมสูงกว่า ทำให้ทนต่อความร้อนได้ดี โดยทั่วไปใช้ทำผลิตภัณฑ์ถุงพลาสติกบรรจุอาหารที่ทนร้อนและหลอดดูด
- พอลิสไตรีน (Polystyrene, PS) มีลักษณะโปร่งใส เปราะ ของเหลวและอากาศซึมผ่านได้ ใช้ในผลิตภัณฑ์ชิ้นส่วนอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
พลาสติกเทอร์โมเซต
พลาสติกเทอร์โมเซต (Thermoset plastic) ซึ่งเป็น พลาสติกที่มีโครงสร้างโมเลกุลเป็นแบบร่างแห 3 มิติ (three dimension networks) เชื่อมโยงต่อกันด้วยพันธะโควาเลนซ์ (Covalent bond) ทําให้ผลิตผลที่ได้ไม่สามารถนํากลับมาหลอมใหม่และรีไซเคิลได้ พลาสติกชนิดนี้จึงที่มีความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและทนปฏิกิริยาเคมีได้ดี เกิดคราบและรอยเปื้อนได้ยาก ทนทานต่อความร้อนและไม่อ่อนตัวเปลี่ยนรูปร่างเมื่อถูกกระทำภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง ซึ่งเมื่ออุณหภูมิสูงเกินกว่าอุณหภูมิการสลายตัวแล้ว พลาสติกชนิดนี้จะเกิดการแตกและไหม้เป็นขี้เถ้าสีดำ
เช่น
- ฟีนอลฟอร์มาดีไฮต์ (Phenol-formaldehyde) มีความต้านทานต่อตัวทำละลายและน้ำมันสูง โดยส่วนมากใช้ในผลิตภัณฑ์ฝาจุกขวดและหูจับหม้อ
- อีพ็อกซี (Epoxy) ใช้ในลักษณะของสารเคลือบผิวและแบบหล่อขึ้นรูป มักใช้สารช่วยให้แข็ง (Hardener) ในการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ อิพ็อกซีโดยส่วนมากมีลักษณะแข็ง เปราะ อาจแตกได้ง่าย ขึ้นกับปริมาณสารทำให้แข็งที่เติม ผลิตภัณฑ์ทั่วไป เช่น เส้นใยของท่อและท่อความดัน โฟมแข็ง และส่วนประกอบของของเล่นเด็ก
ยาง
ยาง คือ วัสดุที่มีคุณสมบัติแบบเทอร์โมพลาสติกและพลาสติกเทอร์โมเซต โดยยางที่ได้รับความนิยมต่อการประยุกต์ใช้งานมากที่สุด คือ ยางพาราหรือยางธรรมชาติ ซึ่งได้จากต้นยางพารา ชนิด ฮีเวีย บราซิลเลียนซิส (Hevea brasiliensis) มีโครงสร้างหลักทางเคมี คือ ซิส-1,4-พอลิไอโซพรีน (cis-1,4-polyisoprene) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจน ทำให้ยางธรรมชาติเป็นยางที่ไม่มีขั้ว มีความเป็นฉนวนไฟฟ้าสูง ไม่ทนต่อน้ำมันและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เนื่องจากว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาการตัดสายโซ่กับออกซิเจนและโอโซนในชั้นบรรยากาศ
อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติด้านเทอร์โมพลาสติกของยางซึ่งจะเกิดการไหลเมื่อได้รับความร้อน และแข็งเปราะที่สภาวะอุณหภูมิต่ำนั้น จะเปลี่ยนเป็นวัสดุเทอร์โมเซตเมื่อโมเลกุลยางธรรมชาติได้รับการเชื่อมโยงด้วยพันธะเคมีต่อกัน (Chemical crosslink) ซึ่งเรียก กระบวนการเชื่อมโยงสายโซ่โมเลกุลของยางธรรมชาติว่า การวัลคาไนเซชัน (Vulcanization)
ซึ่งโดยทั่วไป การแปรรูปยางธรรมชาติเพื่อผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆนั้น จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องผ่านกระบวนการดังกล่าว เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งแรง ทนทานต่อสารเคมี และสภาพแวดล้อมได้ดี
ซึ่งผลิตภัณฑ์จากยางธรรมชาติจะแบ่งออกเป็น 2 แบบ ดังนี้
- ผลิตภัณฑ์จากน้ำยางธรรมชาติ ผลิตภัณฑ์โดยทั่วไปที่ผลิตจากน้ำยางพารา ได้แก่ ถุงมือยาง ถุงยางอนามัย สายน้ำเกลือ ท่อยาง กาว ลูกโป่ง และที่นอนฟองน้ำ เป็นต้น
- ผลิตภัณฑ์จากยางธรรมชาติแบบแห้ง ผลิตภัณฑ์โดยส่วนมากที่ผลิตจากยางธรรมชาติแบบแห้ง ได้แก่ ล้อยางรถยนต์ ล้อยางตัน ยางใน ยางหล่อดอก ยางรัดของ และสายพานลำเลียง เป็นต้น
นอกจากการใช้ประโยชน์จากผลิตภัณฑ์ที่ได้จากยางธรรมชาติแล้ว ยังมีการผลิตยางสังเคราะห์ขึ้นมาใช้หลายชนิด
เช่น
- ยางบิวทาไดอีน (Polybutadiene rubber) ซึ่งเป็นยางที่มีความยืดหยุ่นสูงมาก และนิยมนำมาประยุกต์ใช้ในส่วนประกอบยางรถยนต์
- ยางคลอโรพรีน (Polychloroprene rubber) ซึ่งมีความเป็นขั้วสูง ทนไฟ และตัวละลายไม่มีขั้ว และน้ำมัน
- ยางไอโซพรีน (Polyisoprene) มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่ายางธรรมชาติ แม้จะมีโครงสร้างโมเลกุลเป็น cis-1,4-polyisoprene เช่นเดียว ยางสังเคราะห์ชนิดนี้นิยมใช้ทำกาว และวัสดุเพื่อช่วยในการยึดติดของวัสดุต่างๆ
- ยางสไตรีนบิวทาไดอีน (Polystyrene butadiene rubber) ซึ่งมีความทนทานต่อการขัดถูได้สูง เนื่องจากการมีวงแหวนเบนซีนอยู่ภายในสายโซ่โมเลกุล เป็นต้น