TWORZYWA SZTUCZNE
Wiadomości ogólne:
Tworzywa sztuczne: materiały , których głównym składnikiem jest polimer. Są to tworzywa stworzone na podstawie:
polimerów sztucznych (syntetycznych), które są otrzymywane w wyniku polireakcji z produktów chemicznej przeróbki węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego,
naturalnych, które są uzyskiwane poprzez chemiczną modyfikację produktów pochodzenia naturalnego tj. celuloza, kauczuk, białko.
Dodatkowymi składnikami mogą być: napełniacze, zmiękczacze, pigmenty, barwniki, stabilizatory, opóźniacze palenia, antyutleniacze, termo- i fotostabilizatory i środki porotwórcze.
W zależności od podstawowego polimeru oraz ilości i rodzaju dodatków własności mechaniczne tworzyw sztucznych zmieniają się w szerokich granicach. Jako podstawową cechę przyjęto moduł sprężystości podłużnej lub poprzecznej wg którego dzielimy tworzywa na:
miękkie, których moduł sprężystości przy zginaniu Eg, lub rozciąganiu Er < 700 MPa,
półsztywne, gdzie Eg, lub Er są zawarte w przedziale 700÷7000 MPa,
sztywne gdzie Eg, lub Er są >7000 MPa,
Polimery są to substancje złożone z makrocząsteczek, charakteryzujących się regularnym lub nieregularnym powtarzaniem się w nich ugrupowań atomów zwanych monomerami, jednego lub kilku rodzajów. W ich skład wchodzą atomy lub grupy atomów, takich jak: H, C, Si, Cl, F, N.
Ze względu na budowę makrocząsteczki dzielą się na:
liniowe,
rozgałęzione,
usieciowane (trójwymiarowe).
Polimery ze względu na strukturę możemy podzielić na:
bezpostaciowe,
częściowo bezpostaciowe a częściowo krystaliczne.
Polimery krystalizują dość trudno i często obok uporządkowanych obszarów krystalicznych (tzw. krystalitów) występują obszary bezpostaciowe. Zdolność polimeru do krystalizacji zależy od:
chemicznej,
geometrycznej budowy makrocząsteczki,
wielkości sił międzycząsteczkowych.
Im prostsza i bardziej regularna budowa cząsteczek i im większe siły międzycząsteczkowe, tym łatwiej polimery krystalizują.
Polimery o budowie krystalicznej posiadają większą gęstość, sztywność sztywność wyższą temperaturę mięknięcia niż polimery bezpostaciowe. Zależnie od warunków krystalizacji polimer może mieć różny stopień krystalizacji i różnej wielkości kształtu krystality co zasadniczo wpływa na jego własności.
Podział wg sposobu powstawania:
polimeryzacja,
polikondensacja,
poliaddycja.
Polimeryzacja jest to proces polegający na łączeniu się ze sobą cząsteczek monomeru w makrocząsteczki polimeru. Cechą charakterystyczną polimeryzacji jest brak produktów ubocznych. Może on zachodzić w różnych warunkach może być inicjowany przy pomocy temperatury, promieniowania czy środków chemicznych. Gdy do polimeryzacji stosujemy różne monomery to otrzymujemy tzw. kopolimery o nowych, częściowo odmiennych własnościach. Do typowych produktów polimeryzacji należą min.: polichlorek winylu, polipropylen, poliizobuten, polistyren, polietylen, polimetakrylen metylu.
Polikondensacja polega na łączeniu się monomerów w makrocząsteczkę z jednoczesnym wydzieleniem produktów ubocznych (np. woda, amoniak, dwutlenek węgla, metanol). Np. połączenie fenolu i formaldechydu w żywicę fenolową, gdzie produktem ubocznym jest woda. Typowymi produktami polikondensacji są np.: żywice i tłoczywa fenolowo-formaldechydowe, mocznikowo- i melaminowo- formaldehydowe, żywice poliestrowe, poliwęglany i poliamidy.
Poliaddycja jest procesem podobnym do polikondensacji, ale nie wydzielają się produkty uboczne. Często jednak towarzyszy powstaniu wielkocząsteczki przegrupowanie atomów monomeru, przez co budowa meru w polimerze różni się od budowy monomeru. Produktami poliaddycji są poliuretany, żywice epoksydowe.
Ogólnie tworzywa sztuczne dzielą się wg struktury polimeru (własności reologiczne) na:
elastomery, czyli tworzywa, które po dużym odkształceniu wykazują zdolność prawie natychmiastowego powrotu do postaci pierwotnej lub zbliżonej i które mogą być modyfikowane (wulkanizacja) do stanu nierozpuszczalnego we wrzących rozpuszczalnikach organicznych. Ich wydłużenie przy rozerwaniu sięga kilkuset procent. Należą tutaj kauczuk naturalny, kauczuki syntetyczne, polietylen i niektóre odmiany zmiękczonego polichlorku winylu. W elastomerach między łańcuchami powstaje usieciowanie za pomocą pojedynczych atomów np. siarki, które zabezpieczają przed wzajemnym przesuwaniem się łańcuchów. Elastomery nie topią się, nie zgrzewają i nie rozpuszczają ale można je spęczać i wulkanizować na gorąco.
plastomery, wszystkie pozostałe tworzywa polimerowe (terpomlasty i duroplasty). Ich wspólną cechą jest niewielka gęstość, mała przewodność cieplna i konduktancja, odporność na działanie czynników chemicznych, dobre własności mechaniczne, łatwość formowania w stanie plastycznym, spawalność (termoplasty), możliwość klejenia, duża gładkość powierzchni. Wydłużenie przy rozerwaniu sięga od 1 do 200%. Mogą być łatwopalne jak np. nitroceluloza lub niepalne - silikony.
Stosując kryterium zachowania się tworzyw sztucznych przy zmianach temperatury możemy je podzielić na dwie grupy:
tworzywa termoplastyczne, które posiadają cechę mięknienia pod wpływem podwyższonej temperatury, aż do stanu plastycznego, a po ochłodzeniu twardnieją, przy czym zjawisko to jest powtarzalne. Spowodowane jest to brakiem poprzecznego usieciowania. Własności te są wykorzystane przy przetwórstwie tych tworzyw, powodują jednak ich ograniczenie jako materiałów konstrukcyjnych.
duroplasty (tworzywa utwardzalne) odznaczają się tym, że przechodzą nieodwracalnie ze stanu plastycznego w stan utwardzony. Nie dają się więcej zmiękczyć bez rozkładu. Spowodowane jest to poprzecznym sieciowaniem. Stan plastyczny jest osiągany pod wpływem podwyższonej temperatury (tworzywa termoutwardzalne) lub pod wpływem czynników chemicznych (tworzywa chemoutwardzalne), bądź pod wpływem zarówno podwyższonej temperatury i czynników chemicznych. Z tego powodu ich utylizacja jest utrudniona.
Ponadto rozróżniamy:
tworzywa konstrukcyjne służące do wyrobu przedmiotów użytkowych (w postaci tłoczyw, czyli proszków do prasowania, żywic lanych, płyt, folii, prętów, laminatów),
tworzywa adhezyjne służące do łączenia innych materiałów (kleje, kity, cementy),
tworzywa impregnacyjne (do uszlachetniania drewna, papieru i tkanin),
tworzywa powłokowe (błonotwórcze) do ochronnego lub dekoracyjnego pokrywania gotowych wyrobów.
Ważnym dodatkiem tworzyw sztucznych są dodatki, które wprowadzone nawet w niewielkiej ilości mogą wydatnie zmienić pierwotne własności. Zaliczamy tutaj:
zmiękczacze,
środki barwiące,
stabilizatory, aktywatory,
napełniacze,
materiały do wzmacniania tworzyw sztucznych,
substancje porotwórcze.
Tworzywa termoplastyczne
Przetwórstwo termoplastów polega na ogrzaniu ich do stanu plastycznego, odpowiednim ukształtowaniu i następnym ochłodzeniu. Stosuje się prasowanie wtryskowe, wytłaczanie, formowanie wtórne półwyrobów, kalandrowanie. Można je spawać, zgrzewać i kleić.
Do najważniejszych należą:
Polistyren: jest on produktem polimeryzacji styrenu, odporny na działanie alkoholi, olejów kwasów, zasad i wody. Ulega rozpuszczeniu w niektórych węglowodorach i ketonach. Należy do grupy najlepszych dielektryków. Jego wadą jest mała odporność cieplna, kruchość, mała udarność, twardość powierzchniowa oraz palność. Jego wytrzymałość na rozciąganie Rm=30÷60 MPa, udarność 2÷5 J/cm2, gęstość 1,05 g/cm3. W Polsce produkuje się dwa rodzaje polistyrenu: polistyren S o przeciętnych własnościach stosowany na przedmioty gospodarstwa domowego, zabawki, wyroby elektrotechniczne> Drugi rodzaj to wysokoudarowy polistyren modyfikowany kauczukiem o nazwie Owispol mający zastosowanie do wyrobów części samochodowych, lodówek, kasków. Inną odmianą polistyrenu jest styropian (gęstość 0,015÷0,30) Mg/m3 z którego są wykonywane bloki, kształtki izolacyjne oraz dekoracyjne.
Poliamidy: są to częściowo krystaliczne produkty polikondensacji o gęstości 1,02÷1,14 g/cm3, Rm=40÷70 MPa, wydłużeniu przy zerwaniu 50÷300% i temperaturze topnienia 180÷250oC. Są tworzywami odpornymi na działanie olejów, tłuszczów i wielu rozpuszczalników organicznych. Nie są odporne natomiast na działanie kwasów i zasad. Są wytwarzane w postaci różnokolorowych tłoczyw do wtrysku, włókien, żyłek, bloków do obróbki mechanicznej oraz proszku do pokrywania metali. W Polsce są produkowane pod nazwą Polan, Tarnamid, i Tarlon. Istnieje odmiana wzmocniona włóknem szklanym (Itamid) i posiadająca dobre własności wytrzymałościowe, stosowana do wyrobu precyzyjnych części maszyn (koła zębate, łożyska).
Polimetakrylan metylu (szkło organiczne): zwany pod nazwą Plexiglasu jest doskonale przeźroczystym tworzywem o gęstości 1,19 g/cm3, Rm=75 MPa, wytrzymałości na ściskanie 100 MPa, udarności 2J/cm2. Łatwo się go kształtuje po nagrzaniu do temperatury 140÷150oC, jest dobrze obrabialny mechanicznie i łatwo się go poleruje. Odporny jest na działanie światła, wody, rozcieńczonych kwasów i zasad, alkoholu 40%, terpentyny, benzyny i olejów mineralnych. Nie odporny na działanie rozpuszczalników organicznych w których ulega rozpuszczeniu. Znalazł zastosowanie w przemyśle lotniczym, samochodowym, optycznym, dekoracyjnym. Asortyment produkcji obejmuje płyty, bloki, pręty i rury. W Polsce produkowany jest pod nazwą Metapleks.
Polichlorek winylu (PCW): jest to (stanie czystym) biały proszek odporny na działanie kwasu solnego, siarkowego, rozcieńczonego azotowego, rozcieńczonych wodortlenków sodu, potasu, wody, olejów, amoniaku alkoholu i benzyny. Po dodaniu odpowiednich dodatków można otrzymać polichlorek winylu twardy, oraz miękki.
Polichlorek winylu twardy charakteryzuje się dobrymi własnościami wytrzymałościowymi Rm=50 MPa, wytrzymałości na ściskanie 60÷100 MPa, wytrzymałość na zginanie 90 MPa. Łatwo się go kształtuje po nagrzaniu do temperatury 140÷150oC, jest dobrze obrabialny mechanicznie i łatwo się poddaje formowaniu na gorąco. Formuje się go na gorąco przez wtrysk, wytłaczanie lub prasowanie. Można go spawać i kleić. Półprodukty są w postaci płyt, prętów, kształtek, rur, folii i kształtowników.
Polichlorek winylu miękki zależnie od rodzaju i ilości zmiękczacza charakteryzuje się określoną elastycznością, twardością, udarnością i wydłużeniem przy zerwaniu. Formowany jest poprzez wtrysk, odlewanie, wytłaczanie, prasowanie. Można go również kleić i zgrzewać. Stosowany do wyrobu węży i samoobkurczających się izolacji drutów, w przemyśle samochodowym, chemicznym i elektrotechnicznym. Kształtki o różnych wymiarach stosowne w budownictwie, w przemyśle maszynowym, samochodowym i obuwniczym. Ponadto wykonuje się z niego: uszczelki, wykładziny dachowe, odzież ochronną, płaszcze przeciwdeszczowe i worki z folii, plandeki, przenośne nadmuchiwane hale, taśmy klejące. Osobną grupę stanowią polichlorki winylu stosowane do wyrobu wykładzin podłogowych, ściennych i stołowych.
Spieniony polichlorek winylu twardy: trudno palny materiał dźwiękochłonny mający zastosowanie w budownictwie. Dzięki dobrym własnościom mechanicznym konstrukcyjny stosowny również do produkcji łodzi ratunkowych i sportowych, w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym (wersja z zamkniętymi porami).
Spieniony polichlorek winylu miękki: elastyczny materiał, tłumiący dobrze drgania mający zastosowanie w produkcji mat izolacyjnych, folii odzieżowej, oraz jako materiał tapicerski w meblarstwie i motoryzacji.
Obydwa rodzaje spienionych polichlorków winylu charakteryzują się małą gęstością (0,035÷0,33 g/cm3).
Polietylen: należy do grupy najtańszych tworzyw termoplastycznych. Posiada gęstość 0,91÷0,96 g/cm3, Rm=10÷32 MPa, wydłużeniu przy zerwaniu 20÷1000%. Do temperatury 60oC, jest odporny na działanie wielu czynników chemicznych np. benzyny, Służy do wyrobu folii, opakowań, pojemników, galanterii i wyrobów gospodarstwa domowego oraz służy do powlekania kabli, papieru i tkanin. Formuje się go przez wytłaczanie, wtrysk i natrysk płomieniowy. W Polsce produkowany pod nazwą Politen.
Kopolimery ABS: są to termoplastyczne kopolimery akrylonitrylu, butadienu i styrenu, o gęstości 1,02÷1,1 g/cm3, chłonności wody 0,2÷0,3%, Rm=20÷65 MPa, udarności 5 J/cm2, Odporne na działanie światła, wody, zasad, rozcieńczonych zasad i alkoholi. Produkowany w postaci granulatu do formowania wtryskowego, arkuszy kalandrowanych oraz rur i prętów. Stosowany w przemyśle chemicznym do produkcji min. rur, w przemyśle samochodowym i elektromaszynowym.
Policzterofluoroetylen: zwany pod nazwą teflonu o gęstości 2,2 g/cm3. Charakteryzuje się dużą odpornością na działanie wszelkich rozpuszczalników, chemikaliów i wody, jest niepalny i posiada dobre własności mechaniczne w zakresie od -100÷+200oC. Stosowany do wyrobu przewodów, wykładzin, armatury, włókien i uszczelek. Wytwarzany w postaci granulek, lateksu (zawiesiny wodnej), oraz proszku do wytłaczania i spiekania w formach pod ciśnieniem. Powyżej temperatury topnienia (327 oC) nadtapia się i w wyniku nacisku ziarna ulegają zlepianiu. Dlatego częstą metodą formowania teflonu są metody stosowane w metalurgii proszków.
Duroplasty
Cechują się sztywnością, stabilnością wymiarową, nierozpuszczalnością i nietopliwością oraz doskonałymi własnościami elektroizolacyjnymi. Nie można ich powtórnie formować oraz są kruche (można ją zmniejszyć poprzez stosowanie napełniaczy i nośników). Nieodwracalne przejście ze stanu plastycznego w stan utwardzony zachodzi podczas formowania wyrobów, bądź podczas stosowania w postaci klejów czy lakierów. Stosuje się je w postaci laminatów, żywic, klejów, lakierów, mieszanek do tłoczenia, tworzyw piankowych, tworzyw wzmacnianych (np. włóknem szklanym).
Z najważniejszych można wymienić:
Fenoplasty: tworzywa na podstawie żywic fenolowo-formaldehydowych, których własności zmieniają się w szerokim przedziale i zależą od stosunku ilości reagentów, środków modyfikujących, katalizatorów, stopnia odwodnienia. Dzielą się na żywice do wyrobu tłoczyw, żywice lane, żywice modyfikowane, żywice impregnowane, tworzywa piankowe, kleje i spoiwa. Tłoczywa fenolowe charakteryzują się łatwością przeróbki, dobrymi własnościami mechanicznymi i termicznymi. Powstałe wypraski są nieprzeźroczyste o ciemnym zabarwieniu, bardzo odporne na działanie wody i rozpuszczalników, mają twardą powierzchnię, i słabą palność. Nieodporne są natomiast na działanie ługów. W skład tłoczyw wchodzą żywice, napełniacze, barwniki i środki smarujące. Dzielą się na 5 podstawowych grup: A - ogólnego przeznaczenia, B - o podwyższonych własnościach mechanicznych, C - o podwyższonych własnościach termicznych, D - o podwyższonych własnościach dielektrycznych, E - o specjalnych własnościach. Własności i zastosowania wynikają z użytej żywicy i napełniacza. Produkowane w Polsce mają nazwę Polofen i Modofen. Stosowane do wyrobu części elektrotechnicznych, fotograficznych, obudów,
Żywice fenolowe lane są produkowane jako gęsty, barwiony syrop, stosowany do bezciśnieniowego odlewania elementów w otwartych formach i poddawanych następnie obróbce skrawaniem. Służą do wyrobu galanterii, uchwytów narzędzi, form.
Laminaty fenolowo-formaldechydowe otrzymywane przez prasowanie na gorąco warstwy nośnika nasyconego żywicą. Można je obrabiać mechanicznie. Asortyment produkcji obejmuje płyty, kształtki, rury. Stosowane na części elektrotechnicze i części maszyn. Występują pod nazwą Rezokart, Rezotekst. Oprócz tego występują jeszcze piankowe tworzywa fenolowe z których wykonuje się izolacje dźwiękochłonne i cieplne, opakowania i elementy dekoracyjne.
Aminoplasty: tworzywa termoutwardzalne na podstawie żywic mocznikowych i melaminowych, charakteryzują się twardością, sztywnością, bezwonnością i bezbarwnością z możliwością barwienia, odpornością na działanie wody i rozpuszczalników, odpornością cieplną do 120oC. Używane są pod postacią tłoczyw, laminatów, tworzyw piankowych, klejów do drewna, wyrobów lakierniczych i żywic technicznych do uszlachetniania w przemyśle papierniczym, włókienniczym i garbarstwie.
Laminaty aminowe są produkowane z żywic melaminowych na nośniku papierowym (Unilam). Cechują się gładką błyszczącą powierzchnią, odporną na zarysowania, działanie wielu czynników chemicznych i przedmiotów nagrzanych do temperatury 150°C. Zewnętrzną ozdobną warstwę wykonuje się z papieru celulozowego nasyconego żywicą melaminową. Produkowane w postaci płyt. Produkowane są również laminaty na nośniku z włókien szklanych (Melotekst), które mają zastosowanie jako materiały elektroizolacyjne i konstrukcyjne w urządzeniach elektrycznych narażonych na wilgoć.
Tłoczywa aminowe wytwarza się z żywic melaminowych i melaminowych modyfikowanych poliamidem. Prasuje się je w formach ogrzanych do temperatury 130÷160°C, pod ciśnieniem 30÷70 MPa. Jako napełniaczy można stosować celulozę papierniczą, włókno szklane.
Nazwy handlowe to Polomel, Merepol.
Tworzywa piankowe (Pianizol) charakteryzujące się bardzo małą gęstością, małą przewodnością cieplną i niepalnością. Stosowane jako materiał izolacyjny i dźwiękochłonny.
Aminowe żywice techniczne nierozpuszczalne w wodzie służą do produkcji papierów wodnotrwałych (mapowych, wartościowych i opakowaniowych) oraz min. jako spoiwa rdzeniowe w odlewnictwie.
Żywice poliestrowe nienasycone: tworzywo utwardzające się w temperaturze otoczenia po dodaniu inicjatorów i aktywatora. Przed utwardzeniem występuje w postaci gęstego syropu i cechuje je duży skurcz podczas utwardzania wynoszący 6÷8%. W zależności od budowy żywicy i sposobu utwardzania mogą być elastyczne, lub twarde i kruche. Występują w postaci lanej, jako lakiery i laminaty, gdzie nośnikiem może być włókno szklane. Laminaty poliestrowe zawierają 50÷70% wagowo włókna szklanego, które może być pod postacią tkaniny, maty i włókna ciętego. Ich wytrzymałość Rm=240÷500 MPa, Rg=200÷560 MPa, wydłużenie przy zerwaniu 0,5÷4%, temperatura pracy maksymalna 120oC. W Polsce występują pod nazwą Polimal. Stosowane jako materiały konstrukcyjne do budowy łodzi, jachtów, w budownictwie, części samochodowych, zbiorników na benzynę i chemikalia.
Żywice epoksydowe: są to tworzywa chemoutwardzalne na zimno lub gorąco, w zależności od użytego utwardzacza. Charakteryzują się doskonałą przyczepnością do wszystkich prawie tworzyw a szczególnie metali. Posiadają małą nasiąkliwość wodą, są odporne na działanie czynników atmosferycznych i chemicznych. Wykazują dobre własności mechaniczne i elektryczne. Są stosowane w postaci: laminatów na nośniku z włókien szklanych, lanej, klejów, lakierów izolacyjnych i antykorozyjnych. Przed utwardzeniem są rozpuszczalne w niektórych rozpuszczalnikach organicznych (aceton). W Polsce są produkowane pod nazwa Epidan, a jako utwardzacze w temperaturze otoczenia jest stosowany najczęściej trójetylenoczteroamina (utwardzacz Z-1), i bezwodnik ftalowy działający w temperaturze 100oC (Utwardzacz F). W zależności od zastosowań wyróżniamy następujące rodzaje epidianów: Epidian 1 (do wyrobu lakierów i klei ), Epidian 2 (żywice odlewnicze utwardzane na gorąco, Epidian 3 (kompozycje do impregnacji na gorąco, kleje), Epidia 4 (kity i szpachlówki utwardzalne na zimno), Epidian 5 (uniwersalna żywica utwardzalna na zimno do laminatów)
Żywice silikonowe: są to wielkocząsteczkowe związki krzemu o bardzo zróżnicowanych własnościach (elastyczne, twarde i bardzo twarde). Cechują się dobrymi własnościami mechanicznymi Rg= 70 MPa, i elektrycznymi i odpornością cieplną do 300oC. Mają zastosowanie w postaci laminatów, gdzie nośnikiem jest włókno szklane lub azbestowe, lakierów czy też tłoczyw (kształtki elektroizolacyjne). Ich technologia produkcji tłoczyw silikonowych polega na zmieszaniu sproszkowanych żywic z napełniaczami mineralnymi. Stosuje się prasowanie zwykłe lub przetłoczone w temperaturze 175oC, pod ciśnieniem 30÷70MPa. W Polsce są produkowane pod nazwą Silak
Wielkocząsteczkowe tworzywa naturalne: tworzywa pochodzenia roślinnego (najczęściej z drewna), białkowego otrzymywane z kazeiny znajdującej się w mleku oraz pochodne kauczuku naturalnego.
Celuloid: jest to elastyczne, przeźroczyste, bezbarwne (lub barwione) tworzywo termoplastyczne o gęstości 1,38 g/cm3, Rm=60÷70MPa, odporne na działanie rozcieńczonych kwasów i zasad. Jest formowane przez prasowanie i walcowanie w temperaturze 70÷100oC. Występuje w postaci płyt, prętów i rur. Stosowany na wyroby galanteryjne, zabawki, piłeczki, oprawki do okularów, dawniej na błony filmowe.
Ze względu na łatwopalność coraz częściej zastępowany octanem celulozy.
Octan celulozy: tworzywo produkowane w postaci roztworów acetonowych i tłoczyw z dodatkiem zmiękczaczy. Charakteryzuje się dobrymi własnościami wytrzymałościowymi, odpornością na działanie węglowodorów, łatwością barwienia, oraz jest trudnopalny. Produkuje się z niego części samochodowe, oprawki okularów, a w postaci folii niepalne błony, filmy fotograficzne i opakowania.
Celofan (tomofan): jest to przeźroczysta folia, dowolnie barwiona produkowana w arkuszach i rolach stosowana na opakowania. Składa się z celulozy (80%), gliceryny i wody.
Kazeinit: tworzywo chemoutwardzalne, które ze względu na możliwość łatwego, dowolnego barwienia i pięknego połysku jest stosowane do wyrobu galanterii, pionków do gier. Produkowane w postaci arkuszy, prętów i rur, łatwo poddaje się obróbce skrawaniem. Jego wadą jest mała odporność na działanie wody (nasiąkanie i pęcznienie). Jest to tworzywo pochodzenia białkowego oparte na kazeinie, otrzymywanej z mleka krowiego.
Elastomery do których zaliczamy kauczuk naturalny otrzymywany z lateksu (sok z drzew kauczukowych) oraz kauczuki syntetyczne powstałe na skutek polomeryzacji związków organicznych.
Guma: tworzywo oparte na kauczuku naturalnym lub syntetycznym. Powstaje przez wulkanizację małymi ilościami substancji wulkanizującej (np. 0,5÷3% S). Własności zależą od gęstości usieciowania kauczuku oraz od ilości i rodzaju dodatków w postaci zmiękczaczy (żywice, smoły, parafina, oleje), napełniaczy (sadza, SiO2, kreda, tkanina), pigmentów, środków porotwórczych oraz ochronnych. Guma charakteryzuje się dużym wydłużeniem przy zerwaniu (100÷1000%), moduł sprężystości wynosi 1÷10MPa, Rm=5÷35MPa. Bardzo ważną właściwością gumy jest jej odporność na starzenie. Wymagana jest odporność na ścieranie, gazo- i wodoszczelność, odporność chemiczna i elektroizolacja oraz mała gęstość.
Stosuje się ją do produkcji opon, dętek, materacy, obuwia, węży, uszczelek, artykułów sanitarnych, pasów transmisyjnych, amortyzatorów itp.
Kauczuki silikonowe: wyróżniamy dwa rodzaje kauczuku silikonowego tj. wulkanizujący na zimno i na gorąco. Pierwszy ma odporność cieplną do 250oC i znalazł zastosowanie do produkcji form: do odlewania niskotopliwych metali, żywic syntetycznych, protez dentystycznych. Ponadto produkuje się z niego uszczelki, izolacje elektryczne oraz odporne na ciepło kleje do ceramiki i metali.
Kauczuk silikonowy wulkanizujący na gorąco ma odporność cieplną do 350oC. Znalazł zastosowanie w produkcji uszczelek, okładzin, izolacji, węży.
Guma mikroporowata i piankowa: Otrzymywana jest poprzez spienianie i wulkanizację lateksu naturalnego z ewentualnym dodatkiem kauczuku syntetycznego, który zwiększa odporność na ścieranie oraz twardość. Pory mogą być zamknięte lub otwarte oraz posiadać różną wielkość. Ma zastosowanie jako materiał izolacyjny cieplny i akustyczny, jako podkładki tłumiące drgania, obcasy, podeszwy, sztuczna gąbka oraz w tapicerstwie (guma piankowa).
Guma twarda: (ebonit) otrzymywana w wyniku wulkanizacji kauczuku naturalnego lub syntetycznego z siarką (25÷50%masy) z dodatkiem zmiękczaczy i napełniaczy. Jest nierozpuszczalna, nietopliwa, skrawalna i dobrze odporna na chemikalia. Stosowana do produkcji akumulatorów,, artykułów elektrotechnicznych, zaworów, uszczelek. Mikroporowata odmiana znalazła zastosowanie jako materiał izolacyjny i do wyrobów filtrów.
Zestawienie symboli tworzyw sztucznych:
ABS - terpolimer (akrylonitryl-butadien-styren)
CA - trójoctan celulozy
EP - żywica epoksydowa
E/P - kopolimer etylen-propylen
MF - żywica aminowa (melaminowa)
PA - poliamid
PC - poliwęglan
PCW (PCV) - polichlorek winylu
PE - polietylen
PF - fenoplasty - żywice fenolowe-formaldehydowe
PMMA - polimetakrylan metylu
POM - acetale - poliformaldehyd
POT - kopolimer acetalowy
PP - polipropylen
PS - polistyren
PS-PBT - poliestry butylenowe
PS-PET - poliestry etylowe
PTFE - politertafluoroetylen (teflon)
PUR - poliuretany
PVAC - polioctan winylu
S/B - kopolimer styrenu z butadienem
SI - silokony
UF - żywice mocznikowe
UP - żywice poliestrowe nienasycowe
1
1
Materiałoznawstwo - materiały konstrukcyjne niemetalowe - tworzywa sztuczne
Jan Wrona