Tworzywa sztuczne, zwane także plastomerami, to materiały powstałe na bazie polimerów syntetycznych, otrzymywanych w wyniku polireakcji z produktów chemicznej przeróbki ropy naftowej, gazu ziemnego lub z polimerów naturalnych (np. celulozy, kauczuku, białka), które są modyfikowane chemicznie. Zazwyczaj zawierają dodatki takie jak barwniki lub pigmenty, katalizatory, napełniacze, zmiękczacze (plastyfikatory) oraz antyutleniacze.
Podział tworzyw sztucznych
Tworzywa z surowców naturalnych - takie jak drewno, bawełna, mleczko kauczukowe, mleko. Mleko jest źródłem kazeiny, wykorzystywanej do produkcji klejów białkowych i niebiałkowych. Kauczuk naturalny lub syntetyczny służy do produkcji gumy. Ebonit, otrzymywany z kauczuku z dodatkiem 20-33% siarki, znajduje zastosowanie w produkcji antykorozyjnych wykładzin, naczyń akumulatorowych, części aparatury chemicznej, wyrobów elektrotechnicznych. Drewno, głównie dzięki zawartości celulozy, przetwarza się na różne polimery, np. przez spęcznianie w solach nieorganicznych i prasowanie w celu uzyskania arkuszy, a także na produkty takie jak celofan czy włókna wiskozowe. Estryfikacja celulozy odpowiednim kwasem pozwala na otrzymanie np. nitrocelulozy, stosowanej w produkcji folii fotograficznej.
Klasyczne tworzywa kondensacyjne - duroplasty (żywice utwardzalne), stosowane w postaci mieszanek do tłoczenia, laminatów, tworzyw piankowych, tworzyw wzmacnianych (np. włóknem szklanym), żywic technicznych, klejów, lakierów. Do najważniejszych duroplastów należą fenoplasty, aminoplasty, polimery nienasycone, żywice epoksydowe, niektóre żywice silikonowe. Charakteryzują się one sztywnością, stabilnością wymiarową, nie rozpuszczalnością i nietopliwością oraz doskonałymi właściwościami elektroizolacyjnymi.
Tworzywa z produktów wielofunkcyjnych: najpopularniejsze to poliamidy, odporne na działanie wielu rozpuszczalników organicznych, olejów i tłuszczów, choć wrażliwe na działanie kwasów i zasad. Poliamidy występują w postaci tłoczyw do wtrysku, folii, włókien, żyłek, bloków do obróbki mechanicznej oraz proszku do pokrywania metali natryskiem płomieniowym. Inne popularne polimery to poliuretany, występujące w różnych formach, w tym jako pianka, oraz silikony, wykorzystywane m.in. w smarach przewodzących ciepło.
Polimery dzielą się na:
- elastomery (odkształcalne w temperaturze pokojowej, rozciągliwe do 300%),
- plastomery (tworzywa twarde, nieplastyczne w temperaturze pokojowej).
Elastomery dzielą się na:
- wulkanizujące (zawierające dużo siarki, od której zależy ich twardość),
- niewulkanizujące (bez siarki).
Plastomery dzielą się na:
- termoplasty (stają się rozciągliwe pod wpływem wysokiej temperatury),
- duroplasty termoutwardzalne (twardnieją w zależności od temperatury),
- duroplasty chemoutwardzalne (twardnieją przez utwardzacz).
Przyporządkowanie polimerów
Elastomery wulkanizujące obejmują między innymi kauczuk butadienowo-sterynowy (GRS), kauczuk naturalny (IR), polizobutylen (PIB), kauczuk butylowy (GRI), kauczuk nitrylowy (GRN), polichloropren (CR), poliuretany niesieciowane (PU), silikony (SL).
Elastomery niewulkanizujące to na przykład poliuretany liniowe (PUR), zmiękczony PVC, elastomery polietroamidowe.
Elastomery termoplastyczne to m.in. politlenek fenylenu (PPO), tworzywa celulozowe (azotan celulozy AC).
Termoplasty obejmują poliolefiny, polietylen (PE), polichlorek winylu (PVC), styreny (BP), polisulfony (PSF), poliamidy (PA), polimetakrylan metylu, poliacetale (PF), poliwęglany celulozy (OC), tworzywa fluorowe, politetrafluoroetylen (PTFE), politrifluoroetylen (PCTFE), kopolimery.
Duroplasty chemoutwardzalne to na przykład żywice epoksydowe (EP), poliestry nienasycone (PN), żywice poliuretanowe (PV).
Duroplasty termoutwardzalne to żywice fenolowo-formaldehydowe, żywice aminowe, mocznikowo-formaldehydowe, melaminowo-formaldehydowe, żywice alkilowe, poliamidy.
Dzięki swoim właściwościom fizycznym i chemicznym, tworzywa sztuczne mają szerokie zastosowanie w przemyśle. Są coraz częściej wykorzystywane zamiast innych, droższych materiałów, co przyczynia się do obniżenia kosztów produkcji, zmniejszenia wagi produktów i poprawy ich właściwości wytrzymałościowych. Technologie tworzyw sztucznych, podobnie jak technologie krzemowe, stają się coraz bardziej zaawansowane, co przekłada się na ich wydajność. Tworzywa sztuczne znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, elektronice, urządzeniach gospodarstwa domowego i wielu innych dziedzinach, stając się materiałami XXI wieku i wypierając produkty wykonane z innych materiałów.