Tworzywa sztuczne, zwane także plastomerami, są tworzywami na podstawie polimerów syntetycznych, otrzymywanych w wyniku polireakcji z produktów chemicznej przeróbki węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego lub polimerów naturalnych, uzyskiwanych przez chemiczną modyfikację produktów pochodzenia naturalnego. Zwykle zawierają określone dodatki barwników lub pigmentów, katalizatorów, napełniaczy, zmiękczaczy, antyutleniaczy itp.
Własności mechaniczne tworzyw sztucznych zmieniają się w szerokich granicach, w zależności od rodzaju podstawowego polimeru oraz rodzaju i ilości środków pomocniczych. Za podstawową cechę tworzyw sztucznych, uważa się wartość modułu sprężystości podłużnej lub poprzecznej wg. której dzieli się je na:
miękkie (Eg lub Er poniżej 700 MPa)
półsztywne (700-7000MPa)
sztywne (powyżej 7000MPa)
Polimery są substancjami złożonymi z makrocząsteczek, charakteryzujących się regularnym lub nieregularnym powtarzaniem się w nich ugrupowań atomów, zwanych monomerami, jednego lub kilku rodzajów. Makrocząsteczki składają się z bardzo wielkiej liczby monomerów.
Liczba ośrodków reaktywnych określa funkcyjność monomeru i ma bezpośredni wpływ na budowę makrocząsteczki. Na przykład chlorek winylu jest monomerem dwufunkcyjnym. Istnieją także monomery trójfunkcyjne (fenol) oraz monomery więcej funkcyjne.
Ze względu na budowę makrocząsteczki dzielą się na:
-liniowe
-rozgałęzione
-usieciowane
Ze względu na strukturę można podzielić na:
-całkowicie bezpostaciowe
-częściowo bezpostaciowe
-częściowo krystaliczne.
Polimery krystalizują dość trudno i zwykle obok uporządkowanych obszarów krystalicznych zawierają obszary bezpostaciowe.
Według sposobu powstawania:
-polimeryzacyjne
-polikondensacyjne
-poliaddycyjne
Ogólnie tworzywa polimerowe dzieli się na plastomery i elastomery, co jest związane z ich własnościami elastycznymi.
Ze względu na własności fizyczne i technologiczne plastomery dzielimy na:
-tworzywa termoplastyczne
-duroplasty
Pierwsze są plastyczne w temperaturze podwyższonej a twardnieją w temperaturze otoczenia. Duroplasty natomiast przechodzą nieodwracalnie ze stanu plastycznego w stan utwardzony, bądź pod działaniem podwyższonej temperatury bądź pod wpływem czynników chemicznych.
Rozróżnia się także:
-tworzywa konstrukcyjne do wyrobu przedmiotów użytkowych,
-tworzywa adhezyjne do łączenia różnych materiałów,
-tworzywa impregnacyjne do uszlachetniania drewna, papieru i tkanin
-tworzywa powłokowe do ochronnego lub dekoracyjnego pokrywania gotowych wyrobów
Tworzywa termoplastyczne są zbudowane z makrocząsteczek w zasadzie liniowych, rzadziej rozgałęzionych, dzięki czemu są odwracalne plastycznie w podwyższonych temperaturach, a twarde w temperaturze otoczenia. Do najważniejszych tworzyw termoplastycznych zalicza się:
-polistyren (zwykły stosuje się na przedmioty gospodarstwa domowego, wyroby galanteryjne, zabawki i wyroby elektrotechniczne natomiast polistyren udarowy na części samochodów, maszyn biurowych, lodówek)
-poliamidy (poliamid wzmocniony włóknem szklanym stosowany jest do wyrobu precyzyjnych części maszyn, jak koła zębate i łożyska)
-polimetakrylan metyle (wytwarzany w postaci płyt, bloków, prętów i rur znalazł szerokie zastosowanie na szyby lotnicze i samochodowe, soczewki, szkiełka zegarkowe i odblaskowe, reflektory, artykuły gospodarstwa domowego, elementy maszyn biurowych i instrumentów muzycznych, elementy dekoracyjne itp.
-polichlorek winylu (PCW)
( w zależności od użytych dodatków rozróżnia się twardy lub miękki, z miękkiego są produkowane węże stosowane w przemyśle chemicznym, spożywczym, elektrotechnicznym, z twardego rurociągi dla przemysłu chemicznego, instalacje wodociągowe, kanalizacyjna i gazowe, istnieje także spieniony polichlorek winylu twardy stosowany na izolację w budownictwie oraz jako materiał konstrukcyjny w budownictwie oraz spieniony polichlorek winylu miękki stosowany jako folia odzieżowa, maty izolacyjne, do wyrobu hełmów ochronnych oraz jaka materiał tapicerski w meblarstwie i motoryzacji)
-polietylen ( do wyrobu folii opakowań, pojemników, wyrobów gospodarstwa domowego, do powlekania kabli, papieru i tkanin)
-polialkohol winylowy (do wyrobu klejów, apretur włókienniczych, zagęszczaczy farmaceutycznych, do wyrobu włókien)
-kopolimery ABS (stosowany na elementy wyposażenia samochodów, obudowy aparatów i przyrządów elektrycznych)
-kopolimery chlorku i octanu winylu ( do wyrobu płyt gramofonowych i wykładzin podłogowych)
-polioctan winylu (stosowany głównie do wyrobu klejów, farb)
-policzterofluoroetylen ( do wyrobu uszczelek, przewodów, wykładzin, włókien)
Innym rodzajem materiałów sztucznych są duroplasty zwane też żywicami utwardzalnymi, cechuje je przestrzenna usieciowana budowa, tworząca się pod wpływem podwyższonej temperatury lub czynników chemicznych. W związku z tym cechuje je sztywność, stabilność wymiarowa, nierozpuszczalność i nietopliwość oraz doskonała własności elektroizolacyjne. Główną ich wadą jest kruchość. Duroplasty stosuje się w postaci mieszanek do tłoczenia, laminatów, tworzyw piankowych, tworzyw wzmacnianych, żywic technicznych, klejów, lakierów itp. Do najważniejszych duroplastów zaliczamy:
-fenoplasty
--aminoplasty
-żywice poliestrowe nienasycone
-żywice epoksydowe
-żywice silikonowe
Istnieją także wielocząsteczkowe tworzywa naturalne do których zaliczamy:
-celuloid
-octan celulozy
-celofan
-kazeinit