Tworzywa sztuczne – charakterystyka ogólna i właściwości

Tworzywa sztuczne to ogólnie przyjęta nazwa materiałów, których podstawowym składnikiem są naturalne lub syntetyczne polimery – związki wielocząsteczkowe, w dużej mierze decydujące o ich określonych cechach. Ich pozostałe składniki stanowią przede wszystkim różnego rodzaju napełniacze, barwniki, stabilizatory o różnym działaniu, środki smarne, katalizatory, zmiękczacze, rozpuszczalniki oraz wiele innych dodatków, które wraz ze wspomnianym polimerem stanowią o specyficznych właściwościach tworzyw. Obecnie znana jest ogromna liczba rodzajów tworzyw polimerowych, które charakteryzują się niezwykle dużą rozpiętością swoich parametrów. Nie istnieje druga grupa materiałowa, która odznaczała by się tak dużą różnorodnością odmian. Coraz częściej wypierają one tradycyjne i nierzadko przestarzałe materiały takie jak: drewno, metal czy też szkło oraz określane są jako materiały niezastąpione, umożliwiające wykonanie wielu różnych konstrukcji.

Tworzywa sztuczne można klasyfikować według ich kilku cech charakterystycznych. Przede wszystkim pod uwagę bierze się ich zachowanie podczas ogrzewania. Wówczas jest to podział na tworzywa termoplastyczne (termoplasty) oraz termo- i chemoutwardzalne (duroplasty). Polimery termoplastyczne uplastyczniają się podczas ogrzewania i po ochłodzeniu powracają do pierwotnego stanu. Proces ten można wielokrotnie powtarzać. Z kolei duroplasty nie dają się ponownie uplastyczniać. Tworzywa termoutwardzalne utwardzają się pod wpływem podwyższonego ciśnienia i temperatury, zaś materiały chemoutwardzalne na skutek przebiegu reakcji chemicznej. Klasyfikacja tworzyw sztucznych opiera się również na charakterze poszczególnych reakcji chemicznych oraz ich właściwości reologicznych. To właśnie ze wzlędu na strukturę można podzielić je na amorficzne oraz częściowo krystaliczne. Pierwsze z nich są zwykle przeźroczyste i podatne na pęknięcia naprężeniowe. Dzięki dobrej stabilności wymiarowej nadają się one do wykonywania różnego rodzaju elementów precyzyjnych. Należą do nich między innymi PCV, PMMA, PS oraz PC. Natomiast tworzywa o budowie semikrystalicznej nie są przeźroczyste, jednak charakteryzuje je o wiele większa wytrzymałość i bardzo dobra odporność chemiczna. Są to przede wszystkim takie materiały jak: PE, PP, PA, PET, POM czy PTFE.
 

Poszczególne tworzywa sztuczne różnią się między sobą określonymi własnościami, jednak na ogół cechuje je stosunkowo niski ciężar, mała przewodność cieplna, a także elektroizolacyjność. Są one odporne na znaczną ilość czynników chemicznych, lecz wrażliwe na podwyższoną temperaturę. Ich niemodyfikowane odmiany posiadają niską wytrzymałość na rozciąganie oraz mały moduł elastyczności. Większość z nich wyróżnia dobry parametr ślizgowy, niska ścieralność, duża wytrzymałość mechaniczna, niezwykła stabilność wymiarowa, a także długa żywotność. Wszystkie wymienione cechy sprawiają, że tworzywa sztuczne stanowią niezbędny materiał konstrukcyjny.
 

Powszechnie znanym stało się przedstawianie ogólnie dostępnych tworzyw sztucznych jako piramidy, której podstawa obrazuje skalę produkcji tworzyw powszechnego użytku, środkowy segment reprezentuje udział materiałów konstrukcyjnych, natomiast szczyt odpowiada udziałowi tworzyw o najlepszych właściwościach użytkowych w ogólnej grupie stosowanych materiałów. Tworzywa zajmujące najwyższe pozycje charakteryzują lepsze własności użytkowe, wyrażane poprzez ich parametry mechaniczne, cieplne oraz chemiczne.

 

Odporność termiczna termoplastów

 

- Odporność chemiczna