Tworzywa Sztuczne

Materiały składające się z polimerów syntetycznych (wytworzonych sztucznie przez człowieka i niewystępujących w naturze) lub zmodyfikowanych polimerów naturalnych oraz dodatków modyfikujących takich jak np. napełniacze proszkowe lub włókniste, stabilizatory termiczne, stabilizatory promieniowania UV, uniepalniacze, środki antystatyczne, środki spieniające, barwniki itp.

Polimery- substancje chemiczne o bardzo dużej masie cząsteczkowej, które składają się z wielokrotnie powtórzonych jednostek zwanych merami.

Podział Tworzyw Sztucznych

Podział ze względu na zastosowanie

• konstrukcyjne,

• elastoplastyczne,

• porowate,

• powłokotwórcze,

• adhezyjne,

• włóknotwórcze,

Podział ze względu na właściwości fizykochemiczne

• Duromery - twarde, trudnotopliwe o wysokiej odporności mechanicznej służące jako materiały konstrukcyjne. Niektóre duromery zastępują materiały ceramiczne.

• Plastomery - popularnie zwane termoplastami mniej sztywne od duromerów ale łatwotopliwe - dzięki ich topliwości można je przetwarzać poprzez topienie i wtryskiwanie do form lub wytłaczanie, dzięki czemu można z nich uzyskać bardzo skomplikowane kształty.

• Elastomery - tworzywa, które można rozciągać i ściskać; w wyniku rozciągania lub ściskania elastomery zmieniają znacznie swój kształt ale po odjęciu siły wracają do poprzednich kształtów. Elastomery zastąpiły prawie całkowicie kauczuk naturalny, ale znalazły też szereg nowych zastosowań niedostępnych dla zwykłego kauczuku.

• Ze względów ekologicznych trwają prace nad biologicznie rozkładającymi się tworzywami sztucznymi, produkowanymi na bazie roślinnej czy zwierzęcej.

• W skład tworzyw sztucznych oprócz polimerów wchodzą różnego rodzaju dodatki nadające im określone właściwości fizyczne. Mogą to być:

Podział ze względu na dodatki, które występują w tworzywie

W skład tworzyw sztucznych oprócz polimerów wchodzą różnego rodzaju dodatki nadające im określone właściwości fizyczne. Mogą to być:

Napełniacze są dodawane w celu zwiększenia wytrzymałości polimerów, głównie przez ograniczenie zdolności do przemieszczeń cząstek liniowych. Zwiększają one również stabilność wymiarów i obniżają koszt wytwarzania. Napełniaczami (wypełniaczami) są względnie obojętne materiały jak: krótkowłóknista celuloza, skrawki tkanin, krzemionka, mika, proszki metali, sadza.

Zmiękczacze (plastyfikatory) dodaje się w celu obniżenia temperatury zeszklenia, a przez to zwiększenie plastyczności polimerów w określonym przedziale temperatur. Często stosowanymi zmiękczaczami są polimery o cząsteczkach liniowych z niezbyt dużą masą cząsteczkową

Stabilizatory zapobiegają rozkładowi polimeru pod wpływem utleniania, promieniowania nadfioletowego lub podwyższonej temperatury. Mogą to być: sadza, związki ołowiu, organiczne sole metali.

Środki smarujące są dodawane w celu ułatwienia przetwórstwa polimerów. Ich zadaniem jest zmniejszenie lepkości polimeru podczas formowania i zmniejszenie przyczepności polimeru do gorących powierzchni maszyn przetwórczych. Najczęściej stosowanymi środkami smarującymi są parafiny i woski

Środki zmniejszające palność- Większość polimerów, ze względu na to, że są one materiałami organicznymi, po zainicjowaniu palenia płonie aż do całkowitego spalenia. Przez wprowadzenie do polimerów substancji wydzielających podczas spiekania duże ilości niepalnych gazów odcinających dopływ Tlenu do płonącego materiału, można wywołać efekt samogaśnięcia. Podstawowymi składnikami dodatków zmniejszających palność są: chlor, brom, fosfor, antymon. Dodatkami są np. chloroparafiny cztero lub pięciobromobenzen.

Środki barwiące nadają polimerom żądane zabarwienie. Pigmenty są nierozpuszczalnymi materiałami barwiącymi, dodawanymi do polimeru w postaci proszku. Typowymi pigmentami są niektóre ceramiki krystaliczne np. tlenek tytanu, tlenki żelaza, pigmenty organiczne. Barwniki są rozpuszczalnymi związkami organicznymi mogącymi powodować zabarwienie materiału z zachowaniem jego przeźroczystości.

Do najczęściej spotykanych tworzyw sztucznych należą między innym:

• polietylen

• polipropylen

• polistyren

• polichlorek winylu

• nylon

• teflon

Polietylen - "tłusty" w dotyku, giętki, bezbarwny lub mlecznobiały, topliwy w temperaturze około 60°C, palny, produkt polimeryzacji etylenu, odporny na działanie niskich temperatur, stężonych kwasów i zasad oraz większości rozpuszczalników organicznych, z wyjątkiem tłuszczów i węglowodorów. Stosuje się go do wyrobu folii opakowaniowych, artykułów gospodarstwa domowego, pojemników, butelek zabawek, rur, powłok kablowych, itp.

Polipropylen - jest tworzywem otrzymywanym poprzez polimeryzację propenu. Jest to biało żółtawa, przejrzysta masa, twarda, o bardzo dobrych właściwościach mechanicznych i dielektrycznych, odporna na działanie czynników chemicznych. Polipropylen jest palny, ma dość dobrą odporność cieplną (do ok. 130°C). Ma zastosowanie w produkcji elementów, osłon i obudów maszyn, wykładzin, opakowań, pojemników na chemikalia, rur, folii, włókien, itp.

Polistyren - produkt polimeryzacji styrenu, bezbarwne, przezroczyste ciało stałe, kruche, odporne na działanie kwasów (z wyjątkiem kwasu azotowego HNO3), zasad, alkoholi, olejów, rozpuszcza się w węglowodorach aromatycznych, ma dobre właściwości dielektryczne, małą odporność cieplną, jest palny. Zastosowanie: do wyrobu materiałów elektroizolacyjnych, części samochodów, rowerów, lodówek, naczyń, pojemników, zabawek, galanterii. Z polistyrenu można otrzymać styropian - doskonały, lekki materiał izolacyjny.

Polichlorek winylu - produkt polimeryzacji chlorku winylu (chloroetenu). Czysty PVC jest twardy, niepalny, odporny na działanie rozcieńczonych kwasów i zasad, alkoholi, benzyny, rozpuszcza się w wielu rozpuszczalnikach organicznych, ma dobre właściwości dielektryczne, małą odporność cieplną, ulega rozkładowi pod wpływem ciepła i światła. Znajduje zastosowanie w produkcji rur, armatury sanitarnej, elementów budowlanych, przyborów kreślarskich, opakowań, uszczelek, wykładzin podłogowych i tapicerskich, powłok ochronnych, folii ubraniowych i galanteryjnych, sztucznej skóry, cewników, drenów.

Nylony (poliamidy) - bezbarwne lub kremowe, włóknotwórcze, elastyczne, wytrzymałe mechanicznie, odporne na działanie czynników chemicznych, oprócz kwasów, stężonych zasad i utleniaczy. Są stosowane do wyrobu włókien, folii, artykułów gospodarstwa domowego, części maszyn, powłok elektroizolacyjnych.

Teflon (politetrafluoroetylen) - cechuje go wyjątkowa odporność chemiczna i cieplna, doskonałe właściwości ślizgowe, dobre właściwości mechaniczne i dielektryczne, niepalność. Zastosowanie: do wyrobu urządzeń i aparatury chemicznej, w elektronice i elektrotechnice, w przemyśle maszynowym, samochodowym, papierniczym, włókienniczym.

---