TWORZYWA SZTUCZNE

TWORZYWA SZTUCZNE, KONSTRUKCYJNE

Materiały, w których skład wchodzą naturalne lub syntetetyczne polimery. Tworzywa sztuczne najczęściej otrzymuje się z czystych polimerów (np. polimetakrylan metylu, polistyren, polietylen, z kopolimerów lub z mieszanek polimerów). Ponadto wyróżniamy tworzywa sztuczne otrzymywane w wyniku modyfikacji czystych polimerów: chemicznej (np. przez hydrolizę), fizykochemicznej (np. przez degradację) lub przez dodatek takich substancji, jak: plastyfikatory, wypełniacze , stabilizatory oraz barwniki i pigmenty.
Głównym źródłem klasyfikacji polimerów jest ich zachowanie pod wpływem ciepła. W ten sposób możemy rozróżnić tworzywa termoplastyczne oraz tworzywa termo- i chemoutwardzalne, tzw. Duroplasty.
Często stosowanym podziałem podczas klasyfikacji polimerów jest podział wg głównego składnika.W podziale tym rozróżnia się np. tworzywa, w których podstawowym składnikiem są polialkeny (polietylen, polipropylen), polistyren , żywice winylowe (poli(octan winylu), poli(alkohol winylowy), poli(chlorek winylu), poli(chlorek winylidenu)), polimery fluorowe , żywice akrylowe, fenoplasty , aminoplasty, poliamidy , poliuretany, poliformaldehyd , poliwęglany, pochodne celulozy (np. acetyloceluloza ).
Wadą większości tworzyw sztucznych jest ich wrażliwość na podwyższoną temperaturę (powyżej 100°C). W czasie II wojny świat. Uzyskano politetrafluoroetylen – odporny na temp. do 250°C, i silikony, odporne najczęściej na temp. do 250°C, a następnie inne tworzywa, np. 1965 polisulfony, odporne na temp. do 200°C, 1969 poli(siarczek fenylu), odporny na temp. do 170°C. W wyniku dalszych prac otrzymano polimery aromatyczne i metaloorganiczne, odporne na temp. powyżej 400°C. Zmniejszenie palności tworzyw sztucznych uzyskuje się w wyniku wprowadzenia do tworzyw tzw. antypirenów. Tworzywa sztuczne charakteryzują się łatwością formowania i barwienia. Powszechnie stosowany jest zatem wtrysk tworzyw sztucznych, wytłaczanie, prasowanie, odlewanie oraz kalandrowanie.

tworzywa_sztuczne2

Tworzywa sztuczne znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.Używamy ich m.in. do wyrobu części maszyn, przyrządów, osłon kabli elektrycznych, elementów aparatury chemicznej i artykułów gospodarstwa domowego, galanterii, opakowań; stosowane w przemysłach: samochodowym, lotniczym, elektrotechnicznym, elektronowym, włókieniczym, oraz w budownictwie; także wykorzystywane do wyrobu aparatury, narzędzi i sprzętu medycznego (np. sprzęt do pobierania i przetaczania krwi, dreny i cewniki, nici chirurg.), protez (stomatologiczne, stawów, tętnic i żył, zastawki serca, gałki oczne), szkieł kontaktowych i innych.

Polimery

[gr.], org. (rzadziej nieorg.) związki wielkocząsteczkowe zbud. z regularnie lub nieregularnie powtarzających się ugrupowań atomów o jednakowej budowie, zw. merami , połączonych kowalencyjnymi wiązaniami chemicznymi. Stopień polimeryzacji polimeru określa średnia statystystyczna liczba merów w cząsteczce polimeru; związki zbudowane z kilku merów i mające niezbyt wielką masę cząsteczkową są nazywane oligomerami, zaś zbudowane z dużej liczby merów, mające dużą masę cząsteczkową – polimerami wielkocząsteczkowymi . Jeżeli w cząsteczce polimeru występują jedynie mery jednego rodzaju (wywodzące się z jednego monomeru), polimer jest zw. homopolimerem, zaś w przypadku występowania w cząsteczce polimeru więcej niż jednego rodzaju merów, polimer jest zw. kopolimerem. Polimery są otrzymywane w wyniku polimeryzacji. Cząsteczki wchodzące w skład polimeru mogą mieć różną budowę i kształt – zależy to w znacznej mierze od właściwości użytych do ich syntezy monomerów. W najprostszym przypadku rozróżnia się polimery o cząsteczkach liniowych, liniowych rozgałęzionych i o cząsteczkach usieciowanych. Polimery liniowe (zw. też łańcuchowymi) oraz liniowe rozgałęzione (które charakteryzuje rozgałęzienie łańcucha gł., tj. obecność łańcuchów bocznych) mają zazwyczaj właściwości termoplastyczny, tzn. miękną pod wpływem ogrzewania oraz dają się formować i są zw. termoplastami, np. polistyren, poli(chlorek winylu). Polimery usieciowane, których cząsteczki tworzą sieć przestrzenną, pod wpływem ogrzewania nie miękną (nie stają się plast.); tego rodzaju polimery otrzymuje się z wielofunkcyjnych monomerów liniowych lub oligomerów w wyniku sieciowania spowodowanego ogrzewaniem lub działaniem środków chemicznych albo promieniowania (widzialnego, nadfioletowego); polimery takie są zw. odpowiednio termo- lub chemoutwardzalnymi albo polimerami promienioczułymi (fotopolimerami); należą do nich np. żywice fenolowo-formaldehydowe, żywice poliestrowe.
Wiele polimerów występuje w organizmach żywych; odgrywają one ważną rolę w procesach przemiany materii (np. białka, polisacharydy, kwasy nukleinowe), a niektóre z nich mogą być wykorzystywane do celów technicznych, np. cis-1,4-poliizopren (kauczuk naturalny).
Obecnie produkuje się na dużą skalę polimery syntetyczne, które przetwarza się głównie na tworzywa sztuczne, włókna syntetyczne, gumę, kleje, lakiery. Polimery stanowią ważny surowiec współczesnego przemysłu, wiele z nich odznacza się bowiem m.in. dużą wytrzymałością mechaniczną (dorównującą wytrzymałości stali), lekkością (kilkakrotnie lżejsze od metali), odpornością chemiczną, dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi i elektroizolacyjnymi. Polimery mają duże znaczenie w medycynie, a ostatnio zostały zastosowane w ochronie środowiska (oczyszczanie wód i powietrza). Najczęściej stosowanymi poli(chlorek winylu),Žsyntetycznymi polimerami organicznymi są np.: polietylen, polipropylen, poliamidy, poliestry, fenoplasty, silikony oraz żywice mocznikowe; są też znane polimery nieorganiczne, np. polikrzemiany, polifosforany.

Odlewanie tworzyw sztucznych

Jest jedną z technik wytwarzania wyrobów z tworzyw sztucznych. Odlewanie prowadzi się w formach nieruchomych lub obracających się. Wyróżniamy różne metody odlewania tworzyw sztucznych, m. in.odlewanie odśrodkowe (obrotowe) – tworzywo sztuczne (ciekłe lub proszek) wprowadza się do podgrzanej formy obracającej się szybko wokół 1 osi lub wokół 2 przecinających się osi obrotu; stosuje się też odlewanie ciśnieniowe (tworzywo wtłacza się pod ciśn. 0,5-2 MPa) i odlewanie podciśnieniowe (tworzywo jest zasysane do formy); odlewanie kształtek z monomeru lub substancji częściowo spolimeryzowanej (z dodatkiem katalizatorów, przyśpieszaczy), której polimeryzacja następuje w formie odlewniczej nosi nazwę odlewania polimeryzacyjnego. o Stosowane jest także odlewanie tworzyw sztucznych w formach zamkniętych, dzięki któremu uzyskujemy wyriby puste, np. piłki, lalki. Jak powszechnie wiadomo tworzywa sztuczne używa się także do produkcji folii. W tym celu stosuje się odlewanie roztworów tworzyw sztucznych (np. pochodnych celulozy), najczęściej wylewając roztwór przez wąską szczelinę ogrzewanego zasobnika na przenośnik taśmowy lub obracający się bęben, gdzie następuje odparowanie rozpuszczalnika. Oprócz wymienionych metod odlewniczych wykorzystuje się także maczanie w upłynnionym tworzywie izolacyjnym, stosowane m.in. do zalewania elementów i zespołów. elektronowych i elektrotechnicznych.