Platta yoghurtburkar

Kemisk bakgrund

Polymeren polystyren

Morfologi

Polystyren (pdb) är en termoplast. De burkar vi använder i experimentet är den amorfa polymeren, som är formbeständig vid rumstemperatur. Den franske kemisten Bonastre upptäckte 1831 polystyren men materialet fick praktisk först betydelse hundra år senare. Polystyren i ren form är en glasklar och något styv plast, som börjar mjukna vid 70 °C och har en densitet på 1050 kilogram per kubikmeter (dvs 1,05 g/cm3). De vanligaste sätten att forma polystyren är formsprutning, varmformning och strängsprutning av plasten.


Foto: Ó Svante Åberg

Polystyren är en vinyl-polymer, dvs kolkedjan i monomeren styren består av två kol med en dubbelbindning emellan. På den sitter en fenylgrupp. Vid polymerisationen bryts dubbelbindningen och kopplas vidare till nästa monomer osv.

Polystyren ingår också som en komponent i ett slags gummi som kallas poly(styren-butadien-styren), eller SBS-gummi. Det är ett hårt, slitstarkt gummi som används till bland annat skosulor och bildäck.


Minneseffekten

Plaster som värms når en temperatur, ”glass transition temperature” (Tg), då de övergår från att vara hårda och spröda till plastiska och mjuka. Tg för polystyren är en bit under 100 grader, dvs. långt över rumstemperatur. Därför är polystyren hård vid normal temperatur.

Vissa plaster har förutom fasövergången som sker vid Tg även en högre temperatur, Tperm, som när den överskrids leder till att plasten kan omformas permanent. Det sker därför att alla bindningar mellan molekylkedjorna bryts så att plasten blir viskös. Plasten kan alltså gjutas om till en ny form som blir permanent när den åter svalnar under Tperm.

För temperaturer mellan Tg och Tperm gäller att plasten visserligen kan omformas, men polymerkedjorna sträcks bara utan att ”släppa greppet”. Plasten är elastisk och återtar spontant sin ”permanenta” form. Men genom att hålla plasten deformerad medan den svalnar under Tg, så behålls den deformerade formen. Minnet finns dock kvar i materialet. Om plasten på nytt värms över Tg kommer den spontant att återta sin ”permanenta” form.

Yoghurtburkarna tillverkas ur plana polystyrenskivor. Under uppvärmning över Tg pressas skivorna till burkform och får svalna. I vårt experiment värmer vi plasten över Tg och därmed blir plasten tillräckligt mjuk för att de inre spänningarna ska dra tillbaka den till sin plana, ”permanenta” form.

Fördjupning