Ocena brak

Tworzywa Sztuczne i Syntetyczne - Klasyfikacja tworzyw sztucznych

Autor /Mieszko Dodano /21.09.2011

Szybki rozwój wytwarzania i przetwórstwa tworzyw sztucznych, wprowadzenie do produkcji nowych gatunków tworzyw oraz rosnąca liczba oznaczeń handlowych zadecydowały o konieczności dokonania klasyfikacji tej grupy materiałów. Próby takiej klasyfikacji podejmowano od dawna, przyjmując różne kryteria podziału. Przy każdej klasyfikacji, jaką próbowano przeprowadzić, wysuwano różne zastrzeżenia. Tak więc należy stwierdzić, że brakuje dotychczas całkowicie zadowalającego i ogólnie przyjętego systemu podziału tworzyw sztucznych. Najbardziej są rozpowszechnione obecnie dwie klasyfikacje tworzyw: chemiczna i technologiczna.

a) Klasyfikacja chemiczna

Za podstawę tej klasyfikacji przyjmuje się metodę otrzymywania związków wielkocząsteczkowych, w wyniku której są wytwarzane tworzywa sztuczne.

1. Tworzywa naturalnie modyfikowane są otrzymywane ze związków wielkocząsteczkowych pochodzenia naturalnego przez zmianę ich właściwości. Do tej grupy tworzyw sztucznych zalicza się:

- pochodne celulozy (octan celulozy, octanomaślan celulozy, azotan celulozy, etery celulozy);

- celulozę regenerowaną (celofan);

- pochodne kauczuku (chlorokauczuk, cyklokauczuk, chlorowodorokauczuk)

- tworzywa białkowe (galalit).

2. Tworzywa syntetyczne. Za podstawę ich klasyfikacji przyjmuje się ostatni proces polireakcji otrzymując następujące grupy tworzyw sztucznych:

- Tworzywa polimeryzacyjne. Tego typu tworzywa powstają w wyniku polimeryzacji tzn. syntezy monomerów, zachodzącej dzięki obecności wiązań nienasyconych lub na skutek rozerwania nietrwałego pierścienia monomeru. Jeżeli łączą się ze sobą monomery jednakowe to taką reakcję nazywa się homopolimeryzacją, jeżeli różne monomery to kopolimeryzacją. Reakcje te przebiegają bez wydzielania się produktów ubocznych oraz bez przegrupowywania się atomów. Przykładami tworzyw polimeryzacyjnych są polichlorek winylu, polistyren, polioctan winylu, polimetakrylan metylu, polietylen, polipropylen.

- Tworzywa polikondensacyjne powstają na skutek stopniowej kondensacji dwóch różnych monomerów. Polikondensacja zachodzi z wydzielaniem się produktów ubocznych zwykle wody lub amoniaku z reguły w postaci kondensatu ( stąd nazwa polikondensacji ). Dlatego skład chemiczny produktu polikondensacji różni się od składu chemicznego monomerów. Przykładami tworzyw polikondensacyjnych są żywice fenolowe, aminowe, poliestrowe oraz większość poliamidów. Schemat polikondensacji przedstawiono na rysunku:

- Tworzywa poliaddycyjne. Podczas poliaddycji dwie różne składowe tworzą makrocząsteczkę bez wydzielania produktów ubocznych oraz bez wzajemnego nasycania podwójnych wiązań węgla. Często tej reakcji towarzyszy przemieszczenie atomu wodoru w monomerze. Przykładami tworzyw w ten sposób otrzymywanych są żywice epoksydowe, poliuretany.

b) Klasyfikacja technologiczna

Podstawą klasyfikacji są właściwości użytkowe i technologiczne (sposób przetwórstwa) tworzyw sztucznych.

- Elastomery. Są to polimery, które nawet po znacznych odkształceniach wracają do swej pierwotnej postaci lub bardzo do niej zbliżonej. Zdolność do odkształceń podczas rozciągania u elastomerów wynosi nawet do kilkuset procent. Inaczej mówiąc temperatura mięknienia- Tm elastomerów jest niższa od temperatury pokojowej czyli Tm<298 K. Przykłady elastomerów: kauczuki syntetyczne, niektóre odmiany polichlorku winylu. Elastomery z uwagi na możliwość utwardzania przez wulkanizację dzielimy na wulkanizujące i niewulkanizujące. Proces wulkanizacji przebiegający najczęściej w podwyższonej temperaturze, polega na kowalencyjnym wiązaniu sąsiednich makrocząsteczek, w miejscach nienasyconych wiązań, za pomocą siarki, tlenu, selenu lub telluru .

Do wulkanizacji można użyć również ZnO, powstają wtedy mostki tlenowe. Sieciowanie między nienasyconymi atomami węgla może nastąpić również w sposób niekontrolowany, pod wpływem tlenu z powietrza, co jest przyczyną twardnienia gumy i jej utraty zdolności do odkształceń elastycznych ( pękanie gumy ). W miarę wzrostu ilości wprowadzanego środka wulkanizującego przechodzimy od miękkiego i rozciągliwego tworzywa jakim jest guma do twardego i sztywnego ebonitu; na przykład na bieżnik opony stosujemy gumę o zawartości 2-3% siarki, a do budowy skrzynek akumulatorowych używa się ebonitu zawierającego 30-35% siarki. Elastomery niewulkanizujące są to natomiast tworzywa z makrocząsteczkami liniowymi lub rozgałęzionymi, nie podlegające procesowi wulkanizacji. Najbardziej znanymi są polichlorek winylu zmiękczony ( PCWzm ) zwany popularnie igelitem (wykładziny podłogowe, rury, kable, uszczelki, tkaniny ) oraz kopolimer etylenu i propylenu ( wstęgi transporterów, rury gazowe, wysokonapięciowe kable, uszczelki ).

3.  Plastomery są to tworzywa o Tm> 298K, czyli takie których wydłużenie sprężyste w temperaturze pokojowej na ogół nie przekracza 100%. Plastomery dzielą się w zależności od zachowania się przy nagrzewaniu na termoplasty (tworzywa termoplastyczne ) i duroplasty. Wśród tych ostatnich wyróżnia się termo- i chemoutwardzalne.

- Termoplasty. Tworzywa te ogrzane do wystarczająco wysokiej temperatury miękną aż do plastycznego płynięcia, a po ochłodzeniu ponownie stają się twardym ciałem stałym. Proces ten jest odwracalny pod warunkiem nie przekroczenia temperatury rozkładu tworzywa. Przetwórstwo termoplastów polega na ogrzaniu ich do stanu plastyczności, nadaniu odpowiedniego kształtu, a następnie ochłodzeniu. Tworzywa termoplastyczne mogą być ze sobą łączone przez zgrzewanie, spawanie lub klejenie. Podstawową wadą termoplastów jest bardzo mała odporność na temperaturę. Do najważniejszych termoplastów należą polistyren, poliamidy, polichlorek winylu, polimetakrylan metylu, polietylen, polipropylen, kopolimery ABS oraz polioctan winylu.

- Duroplasty. Tworzywa te cechuje przestrzennie usieciowana budowa, tworząca się pod wpływem podwyższonej temperatury (tworzywa termoutwardzalne) lub czynników chemicznych (tworzywa chemoutwardzalne). W związku z tym tworzywa te są sztywne, nierozpuszczalne, nietopliwe oraz posiadają dobre właściwości elektroizolacyjne. Główną ich wadą jest kruchość i brak możliwości powtórnego kształtowania. Duroplastami są fenoloplasty, aminoplasty, żywice epoksydowe oraz żywice silikonowe.

Podobne prace

Do góry