Od co najmniej 60 lat tworzywa sztuczne znajdują coraz większe zastosowanie w różnych dziedzinach techniki i życia codziennego. Stosowane początkowo jako namiastki tradycyjnych i zarazem deficytowych tworzyw wytwarzanych z surowców naturalnych, stały się następnie pełnowartościowymi materiałami o nowych nie spotykanych dotychczas właściwościach. Umożliwiło to zajęcie im równorzędnej, a w niektórych dziedzinach przodującej pozycji wobec innych materiałów. Obecnie tworzywa sztuczne nie tylko dorównują szeregiem właściwości takim tradycyjnym materiałom jak: metale, drewno, skóra, włókna naturalne, szkło i wyroby ceramiczne, kauczuk naturalny ale i przewyższają je pod wieloma względami.
Do szczególnych cech i zalet tworzyw sztucznych, którym zawdzięczają one tak szerokie rozpowszechnienie, należy zaliczyć przede wszystkim:
§ łatwość formowania wyrobów o skomplikowanych kształtach w ostatecznej postaci,
§ stosunkowo dużą, a w wielu przypadkach bardzo dużą odporność chemiczną,
§ dobre właściwości mechaniczne i często doskonałe właściwości elektryczne (elektroizolacyjne),
§ małą gęstość i związany z tym najczęściej bardzo korzystny stosunek wytrzymałości mechanicznej do gęstości,
§ możliwość łatwego otrzymywania wyrobów o estetycznym wyglądzie (barwa i połysk),
§ możliwość barwienia i uzyskiwania wyrobów przezroczystych.
Kolejną zaletą tworzyw sztucznych jest możliwość stosowania ich w różnorodnej postaci. Mogą one być stosowane jako tworzywa konstrukcyjne, materiały powłokowe, spoiwa,
kleje i kity, włókna syntetyczne. Najważniejszym jednak kierunkiem stosowania tworzyw sztucznych jest używanie ich w charakterze materiałów konstrukcyjnych, do wytwarzania części maszyn i urządzeń oraz przedmiotów powszechnego użytku.
Tworzywa sztuczne mają oczywiści także i wady, które ograniczają ich stosowanie.
W porównaniu z metalami odznaczają się niższą wytrzymałością mechaniczną i mniejszą twardością, płyną pod znacznie mniejszym obciążeniem (zjawisko pełzania) i mają w większości niezbyt zadowalającą odporność cieplną.
1. Skład tworzyw sztucznych
Tworzywa sztuczne są materiałami, w których najistotniejszy składnik stanowią związki wielkocząsteczkowe, syntetyczne lub pochodzenia naturalnego.
Oprócz związku wielkocząsteczkowego tworzywo sztuczne zawiera zwykle składniki dodatkowe, które nadają mu korzystne właściwości użytkowe. Składniami tymi mogą być:
a) Barwniki, substancje naturalne lub syntetyczne, używane do barwienia różnorodnych materiałów (tkanin, papieru, skór, drewna, tworzyw sztucznych, żywności, kosmetyków).
W cząsteczkach barwników znajdują się ugrupowania chromoforowe, dzięki którym związki te selektywnie absorbują promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie widzialnym, oraz auksochromy, nadające barwnikom powinowactwo do materiałów barwionych.
Ze względu na metodę wykonania barwienia barwniki dzieli się na: bezpośrednie, kwasowe, zasadowe, lodowe, kadziowe, zaprawowe.
b) Pigmenty, substancje barwne, w stanie rozdrobnienia stosowane do wyrobu farb oraz barwienia tworzyw sztucznych, włókien syntetycznych, wyrobów ceramicznych, gumy, papieru.
Pigmenty nieorganiczne, zwane mineralnymi, dzieli się na naturalne (farby ziemne) i sztuczne (sole i tlenki metali otrzymywane sztucznie). Do pigmentów nieorganicznych zalicza się także pigmenty otrzymywane z metali nieżelaznych np. glinu, miedzi i ich stopów.
Pigmenty organiczne, również dzieli się na naturalne i syntetyczne. Naturalne występują w organizmach żywych, np. chlorofil, hemina, sepia, indygo. Natomiast syntetyczne (stanowiące najliczniejszą i najważniejszą grupę pigmentów ze względu na zastosowanie) są najczęściej nierozpuszczalnymi barwnikami: azowymi, antrachinowymi, lakami barwnymi.
c) Stabilizatory, substancje chemiczne zapobiegające lub opóĽniające samorzutne i niekorzystne przemiany chemiczne innych substancji, np.: artykułów spożywczych, leków, polimerów, zawiesin i emulsji, do których dodawane są w niewielkich ilościach. Stabilizatory osłabiają działanie czynników termicznych, hydrolitycznych, biologicznych i świetlnych.
d) Napełniacze, wypełniacze, obciążniki, substancje wprowadzane do tworzyw sztucznych, mieszanek gumowych, farb i in. w celu poprawy ich własności mechanicznych, elektroizolacyjnych i przeciwpożarowych oraz obniżenia ich ceny. Najczęściej stosowane napełniacze to: mączka drzewna i kamienna, ziemia okrzemkowa, pył metalowy, sadze, grafit, ścinki, włókna, tkaniny szklane, azbest, miki, a także pigmenty.
e) Zmiękczacze, plastyfikatory, ciecze - na ogół oleiste - o małej lotności
(np. wysokowrzące estry) lub ciała stałe, które mieszają się homogenicznie z polimerem, nie wchodząc z nim w reakcję. Dodatek zmiękczaczy do polimerów powoduje obniżenie temperatury kruchości i mięknienia oraz podwyższenie odkształcalności i sprężystości. Ułatwione zostaje także przetwórstwo polimeru. Zmiękczacze powinny być stabilne chemicznie, nietoksyczne, nie pogarszać własności dielektrycznych polimeru.
Związki małocząsteczkowe, które stanowią substancje wyjściowe do otrzymywania syntetycznych związków wielkocząsteczkowych składają się z niewielkiej liczby atomów (nie przekraczającej zwykle kilkunastu) i noszą nazwę monomerów (mono - jeden). Otrzymywanie syntetycznych związków wielkocząsteczkowych polega na łączeniu się między sobą cząsteczek monomerów z wytworzeniem wielkich cząsteczek czyli tzw. makrocząsteczek. Jako substancje małocząsteczkowe stosowane w charakterze monomerów można wymienić np. etylen, styren, chlorek winylu, fenol, formaldehyd. Z monomerów tych otrzymuje się odpowiednie polimery: polietylen, polistyren, poli(chlorek winylu), fenoplasty.
2. Postacie handlowe tworzyw sztucznych
Do przetwórstwa na wyroby gotowe dostarcza się zwykle tworzywa sztuczne w postaci żywic, tłoczyw lub półwyrobów (półfabrykatów). Żywice sztuczne mogą występować jako tzw. żywice techniczne do bezpośredniego przetwórstwa lub stanowić surowiec wyjściowy do wytwarzania tłoczyw, laminatów, farb i lakierów, klejów i kitów, past lub kompozycji proszkowych do otrzymywania powłok itp.
a) Żywice techniczne są dostarczane użytkownikom w postaci cieczy o różnej konsystencji, najczęściej gęstopłynnej. W skład ich mogą wchodzić niekiedy różne środki pomocnicze, jak napełniacze, zmiękczacze, pigmenty lub barwniki itp. W zależności od przeznaczenia rozróżnia się następujące rodzaje żywic technicznych:
§ żywice lane (odlewnicze) do wytwarzania odlewów,
§ żywice do produkcji gotowych wyrobów z tworzyw wzmocnionych włóknem szklanym (laminatów) metodą formowania niskociśnieniowego,
§ żywice do bezpośredniego wytwarzania powłok ochronnych na metalach,
§ żywice do klejenia różnych materiałów,
§ żywice do wykonawstwa rdzeni w przemyśle odlewniczym,
§ żywice do impregnacji różnych materiałów
b) Tłoczywa są to półprodukty do formowania wyrobów z tworzyw sztucznych pod ciśnieniem i w podwyższonej temperaturze. Otrzymuje się je z żywic sztucznych z dodatkiem napełniaczy i innych środków pomocniczych. Mogą one mieć postać proszku, granulek, krajanki lub skrawków tekstylnych nasyconych żywicą. Tłoczywa z tworzyw termoplastycznych (np. z polietylenu) są nazywane zwyczajowo granulatem i przetwarza się je przede wszystkim metodą wtrysku lub wytłaczania. Przetwórstwo tłoczyw z tworzyw termoutwardzalnych (np. tłoczyw fenolowych) prowadzi się metodą prasowania lub wtrysku.
Wyroby otrzymywane z tłoczyw noszą nazwę wyprasek.
Wygenerowano: 2003-11-19
chemia
darmowe wypracowania i ściągi - szkoła i studia