Tworzywa sztuczne zwane potocznie masami plastycznymi lub plastykami, są produkowane z żywic syntetycznych. Podstawą produkcji są wielocząsteczkowe związki organiczne o szkielecie węglowym, rzadziej krzemowym. Historia tworzyw sztucznych liczy zaledwie 100 lat. Do najstarszych znanych tworzyw sztucznych należą kauczuk syntetyczny, celuloid, bakelit. Dynamiczny rozwój przemysłu tworzyw sztucznych datuje się od kresu II wojny światowej. Obecnie na świecie produkuje się wielkie ilości różnego rodzaju tworzyw sztucznych, z których szereg ma zastosowanie w budownictwie. W wielu przypadkach tworzywa sztuczne przewyższają właściwościami tradycyjne materiały budowlane: drewno, stal, beton, w coraz większym stopniu konkurują również ceną. Tworzyw sztuczne uzyskuje się przez modyfikację naturalnych związków wielocząsteczkowych lub przez polireakcje jednym z trzech sposobów: polimeryzację, polikondensację, poliaddycję.
Do tworzyw sztucznych modyfikowanych, uzyskanych drogą modyfikacji naturalnych związków wielocząsteczkowych, należą pochodne celulozy, białka i kauczuku naturalnego.
Ze względu na właściwości termoplastyczne tworzyw sztucznych dzieli się je na dwie grupy: elastomery, plastomery.
Do elastomerów zalicza się tworzywa sztuczne, które w temp około 20˚C mogą być poddawane dużym odkształceniom, przekraczającym 100% wydłużenia, jak np.: kauczuki.
Plastomery są tworzywami, które w normalnych temperaturach ulegają tylko nieznacznym odkształceniom sprężystym.
Plastomery dzieli się na:
tworzywa termoplastyczne (termoplasty), mięknące pod wpływem ciepła i twardniejące przy obniżeniu temperatury, przy czym proces ten można powtarzać wielokrotnie: należą tu: polichlorek winylu, polistyren, poliakrylany,
tworzywa termoutwardzalne i chemoutwardzalne (duroplasty), które twardnieją nieodwracalnie pod wpływem ogrzewania lub dodatków chemicznych, zalicza się do nich: żywice fenolowo – formaldehydowe, poliestry itp.
Łączenie produktów wyjściowych, z których otrzymuje się produkt gotowy bez żadnych produktów ubocznych. Produkt jest wielokrotności monomerów wyjściowych. Przy pomocy modyfikatorów można zmieniać cechy produkty.
homopolimeryzacja – łaczenie się takich samych monomerów,
kopolimeryzacja – łączenie róznych monomerów,
Proces polimeryzacji przebiega bardzo szybko, samorzutnie z wydzielaniem dużej ilości ciepła. Po zainicjowaniu reacji (rodnikowa lub jonowa) następuje tworzenie się łańcuch z wydzielaniem ciepła, zakończenie reakcji może być spowodowane dostaniem się wolnego wodoru z zewnątrz.
Materiały otrzymywane w procesie polimeryzacji to: ciała stałe, ciecze, homo polimery (PCV, polietylen), kopolimery (butadien, stylen).
Polega na łączeniu się związków małocząsteczkowych z wydzieleniem produktów ubocznych: amoniaku, wody, soli. Podczas twardnienia odznaczają się dużym skurczem. Produkt końcowy różni się od produktów wyjściowych. Proces polikondensacji przebiega wolniej i spokojniej od polimeryzacji. Jest procesem nieodwracalnym. Tworzywa te można wykorzystywać jako gotowe wyroby lub jako duroplasy przyrządzane w razie potrzeby ze składników.
Polega na łączeniu się związków małocząsteczkowych bez produktu ubocznego. Następuje przegrupowanie atomów, najczęściej wodoru. Skład produktów inny niż monomerów wyjściowych. Proces jest nieodwracalny, występuje mniejszy skurcz niż w polikondensacji. Katalizatorami są kwasy, zasady i woda. Proces przebiega spokojnie.
Powodują zmiękczanie materiału, co w znacznym stopniu obniża koszt produkcji. Nie mogą zmieniać składu chemicznego materiału. Rozróżniamy dwie grupy plastyfikatorów:
żelatywizujące – można je mieszać w nieograniczonych ilościach z produktem,
nie żelatywizujące – mają zdolność do migracji w materiale – proces pocenia się, właściwości materiału ulegają pogorszeniu,
Mają działanie anty utleniaczy. Stosowane do tworzyw termoplastycznych.
Powinny być światło trwałe i nie zmieniać kolorów z biegiem czasu.
Mogą modyfikować właściwości materiału, zmniejszają jego cenę. Zajmują w materiale nawet do 80% powierzchni. Stosowane są do tego celu: mączki mineralne, wypełniacze organiczne, włókna szklane lub powietrzne.
Mogą być w postaci wstęg papierowych, z tkanin, z włókna szklanego, zwiększają wytrzymałość.
Obróbka wstępna polega na przygotowaniu w odpowiednich proporcjach składników, które mają wchodzić w skład tworzywa sztucznego w zależności od pożądanych cech. Mogą być w formie granulowanej, płynnej lub sproszkowane.
Powstaje w procesie polimeryzacji. Jest homo polimerem i materiałem termoplastycznym. Wytwarza się go z acetylenu (z węgla kamiennego lub ropy naftowej) z dodatkiem kwasu solnego (ze soli). Może być twardy, zmiękczony lub komórkowy. Jest odporny na działanie wody i chemikalii, jest niepalny, mięknie w temperaturze 80˚C, daje się łatwo barwić na dowolne kolory.
Jest materiałem termoplastycznym, należy do grupy homo polimerów, jest odpornym na działanie wody i środków chemicznych, posiada bardzo dobra przyczepność do podłoża, dzięki czemu znalazł zastosowanie w produkcji farb, klejów i lakierów.
Materiał termoplastyczny, należący do grupy homo polimerów. Powstaje z benzenu i etylenu, mięknie w temperaturze 70 – 100˚C. Stosowany jest na folie i wyroby gospodarstwa domowego, w formie spienionej występuje jako styropian.
Materiał termoplastyczny, należący do grupy homo polimerów. Powstaje z etylenu. Ma duża odporność na rozrywanie, stosowany do temperatury 120˚C, łatwo się barwi, służy do wyrobu folii i opakowań.
Materiał termoutwardzalny. Powstaje z fenoli i formaldehydu lub z pochodnych fenoli i formaldehydu. Jest bardzo wytrzymały, odporny na działanie wody i środków chemicznych, ma tendencję do żółknięcia i zmiany zabarwienia pod wpływem upływu czasu. Służy do wyrobu: laminatów, klei, farb. Opary fenoplastów są toksyczne jednak w połączeniu z mocznikiem maja właściwości dezynfekujące.
Materiał termoutwardzalne. Powstają z połączenia mocznika z formaldehydem, melaniny z formaldehydem lub melaniny formaliną. Dają się trwale barwić, mają dobre właściwości wytrzymałościowe. Aminoplasty melaninowe są odporne na agresje chemiczną.
Są materiałami chemoutwardzalnymi. Powstają z nienasyconych kwasów karboksylowych i karbodników lub z węglowych z alkoholami wielowodorowymi. Odporne są na działanie czynników chemicznych lecz nie na wodę. Tworzą twarde tworzywa w połączeniu z włóknami szklanymi.
Tworzywa termoplastyczne, powstają w procesie polikondensacji. Powstają z kwasów dwukarboksylowych z wieloaminami. Służą do produkcji włókien sztucznych, stylonu i nylonu.
Powstają w procesie polikondensacji. Są materiałami hydrofobowymi (nie łączącymi się w ogóle z wodą). Złożone są ze związków krzemu z chlorkiem metylu, są niepalne.
Tworzywa termoplastyczne powstałe w procesie poliaddycji. Powstają z 2 i 3 izacjonianów i glikolu lub dwuaminy. Występują w postaci żywicy twardej lub tworzywa spienionego.
Tworzywa chemoutwardzalne powstałe w procesie poliaddycji. Powstają z epichlrohyndryny z dwufenolem i dwuaminem. Maja dobrą przyczepność. Znalazły zastosowanie na farby, lakiery, kleje.
gęstość 920 – 1800 kg/m3,
twardość 15 – 200 Mpa,
wytrzymałość na zginanie 7 – kilkuset Mpa,
wytrzymałość na ściskanie 70 – 300 Mpa,
współczynnik przewodnictwa cieplnego 0,02 W/m⋅K,
niepalne,
Wady:
wydzielanie substancji lotnych toksycznych dla człowieka,
mało odporna na starzenie się,
łatwo się elektryzują przez co szybko się brudzą,
rolowane lub w płytach o powierzchniach gładkich z PCV, składają się z jednej lub kilku warstw, warstwa spodnia może być z pianki lub włókna i musi być odporna na korozje biologiczną, nie może być stosowana w pomieszczeniach gdzie potrzebne jest zachowanie dużej czystości ze względu na elektryzowanie się wykładziny i przyciąganie brudu,
wykładziny dywanowe, złożone z dwóch warstw. Spodnia warstwa podkładowa a wierzchnia igłowana, sfilcowana i fryzowana,
masy podłogowe bez spoinowe, złożone są z 2 lub 3 składników: poliestrowe i poliuretanowe z dodatkiem gumy granulowanej mogą być wykorzystane na powierzchnie w obiektach sportowych. Stosowane są do wykonywania podłóg, dylatacji, do przejść między różnymi materiałami podłogowymi, do wyrównywania grubości, antypoślizgowe.
wyroby z twardego PCV o różnych kolorach. Występują jako folie, gąsiory, elementy brzegowe,
płyty poliestrowe – produkowane są również świetliki i kopułki,
płyty z polimetakrylanu metylu – płyty faliste lub płaskie , przezroczyste, łatwo się zarysowują, produkowane są również różnego rodzaju kształtowniki,
elementy poliweglanowe – wyrabiane są z nich łuki, kopułki, łatwo się barwią w całej masie dając kolor jakby zadymiony, mogą być zbrojone włóknem szklanym dzięki czemu maja większą wytrzymałość,
płyty warstwowe – złożone z dwóch warstw, zewnętrzna z PCV a rdzeń z materiałów termoizolacyjnych (poliuretan, styropian),
styropian – zwykły lub samo gasnący, może być w formie granulatu, płyt lub wszelkiego rodzaju kształtek, współczynnik przenikalności cieplnej 0,045 W/m⋅K, jest niewątpliwie najtańszym materiałem termoizolacyjnym lecz w czasie pożaru wydziela trujące gazy,
polocel – ekspandowane PCV, komórki sa zamknięte, twardy lub miękki,
poliluretan,
pianizol, jest materiałem którym się wypełnia kanały w ścianach, stosuje się go w formie spienionej za pomocą specjalnych agregatów, przenikalność cieplna 0,06 W/m⋅K,
folie z PCV, miękkie lub twarde,
folie izobutylenowe,
z PCV – rury i kształtki przeznaczone do sieci wewnętrznych i zewnętrznych, o średnicach 6 – ,
rury z polietylenu niskociśnieniowego stosowane do instalacji wodnych gazowych,
z żywic fenolowych stosowane do instalacji elektrycznej (gniazdka, wtyczki),
wyroby do stolarki okiennej i drzwiowej, wykorzystywane są materiały o wysokiej jakości z PCV,
chemoodporne – epidiamowe, znoszą środowisko kwaśne, i zasadowe,
poliestrowe – kwasoodporne,
akrylowe – uszczelniające,
farby, lakiery i emalie, farby emulsyjne, farby chemoutwardzalne z żywic, farby poliwinylowe do stali, silikonowe, epoksydowe do gruntowania,
kleje ciekłe – żywice z polioctanu winylu, kauczukowe, polimetanowe, lateksowe, epoksydowe – płynne lub stałe,