材料:塑料
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 | 脆点 | 是否适用微 | 密度 | 弹性 | 透明度 | ||
PS | 70 | -20 | 否 | 1.05 | 坚硬 | 透明 | |
SAN | 70 | -40 | 否 | 1.03 | 坚硬 | 透明 | |
PMMA | 65 至 95 | -50 | 否 | 1.18 | 坚硬 | 透明 | |
PC | 125 | -130 | 是 | 1.20 | 坚硬 | 透明 | |
PVC | 80 | -20 | 否 | 1.35 | 坚硬 | 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 | 适中 | 半透明 | |
PMP | 150 | 0 | 是 | 0.83 | 适中 | 透明 | |
ETFE | 150 | -100 | 是 | 1.70 | 适中 | 半透明 | |
PTFE | 260 | -200 | 是 | 2.17 | 非常好 | 不透明 | |
FEP | 205 | -100 | 是 | 2.15 | 适中 | 半透明 | |
PFA | 260 | -200 | 是 | 2.17 | 适中 | 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 | |
*遵循化学与温度耐性 |
灭菌*
根据DIN EN 285, | ß/ γ - 射线灭菌 | 气体灭菌 | 化学灭菌 | |
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 |
* 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! |
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。 | “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)。 | “–” = 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
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