Tworzywa sztuczne
Tworzywa sztuczne to materiały zawierające jako podstawowy składnik wielkocząsteczkowe substancje organiczne (polimery) oraz dodatki (wypełniacze,plastyfikatory,utrwalacze,barwniki)
Tworzywa sztuczne ze względu na właściwości dzieli się na
- elastomery tworzywa które w normalnej temperaturze ( około 20 st.C) mogą być poddawane dużym odkształceniom nawet o 100% np. kauczuk
- plastomery tworzywa które w normalnej temp.ulegają jedynie odkształceniom sprężystym
Plastyfikatory zwane również zwiększaczami, polepszają elastyczność, giętkość polimerów, polimerów tym samym i tworzywa sztucznego, zapewniając te właściwości w obniżonej temperaturze. Ułatwiają także przetwórstwo nie zmieniając charakteru chemicznego polimeru. Są to trudno lub całkowicie nielotne ciecze lub rzadziej łatwo topliwe ciała stałe.
Stabilizatory - są to tzw. antyutleniacze i stabilizatory promieniowania UV. Zwiększają one odporność tworzyw sztucznych na procesy starzenia pod wpływem tlenu z powietrza i promieniowania UV zawartego w promieniowaniu słonecznym.
Barwniki i pigmenty mają za zadanie nadanie tworzywom sztucznym żądanego koloru.
Środki smarne mają na celu ułatwienie procesu przetwórstwa tworzywa.
Wypełniacze spełniają wielorakie zadania. Obniżają cenę tworzyw dzięki zmniejszeniu zawartości w nich najdroższego składnika - polimeru, a także modyfikują w pożądanym kierunku ich właściwości, np. zmniejszają skurcz w procesie przetwórstwa, podwyższają odporność techniczną i odporność na starzenie, a także na ogół znacznie zwiększają ich wytrzymałość mechaniczną. Udział wypełniaczy wynosi od 0 do 80%.
Nośniki - są to wstęgi lub arkusze tkaninowe, papierowe lub z włókna szklanego zwiększające wytrzymałość mechaniczną tworzywa w wyniku nakładania polimeru lub częściej nasycania nośnika polimerem.
Tworzywa polimeryzacyjne:
- polietylen (rury gazowe, wodne)
- PCV (rury, wykładziny,profile)
- polistyren (styropian)
Właściwości cieplne tworzyw sztucznych są znacznie bardziej zróżnicowane niż w przypadku materiałów tradycyjnych.
Przewodność cieplna tworzyw stycznych w porównaniu do tej cechy dla innych tworzyw konstrukcyjnych jest bardzo mała i mieści się w granicach 0,13 do 0,6 Kcal/mh°C. Tworzywa sztuczne o strukturze komórkowej wykazują współczynnik przewodności cieplnej w granicach od 0,02 do 0,05 Kcal/mh°C, stanowi więc bardzo efektywny materiał ciepłochronny.
Rozszerzalność cieplna tworzyw stycznych jest natomiast znacznie większa od tej cechy wykazywanej przez tradycyjne materiały budowlane oraz drewno. Wielkość współczynnika rozszerzalności cieplnej tworzyw sztucznych w temperaturze 20 - 50 °C waha się od 10-5 do 10-4, co należy brac pod uwagę przy montażu rozmaitych urządzeń z tych materiałów lub wykonywania z nich powłok, zwłaszcza pracujących w szerszym zakresie temperatur.
Odporność cieplna tworzyw sztucznych jest ogólnie biorąc znacznie mniejsza od tradycyjnych materiałów budowlanych. Dla tworzyw termoplastycznych waha się ona w granicach 60-90°C. Tworzywa usieciowane termoutwardzalne wykazują odporność termiczną w granicach 120 - 150 °C. Wadę tę częściowo usuwa się przez wprowadzenie wypełniaczy.
Palność- ognioodporność tworzyw stycznych jest bardzo różna i zależy zarówno od rodzaju materiału, jak i od zastosowanego wypełniacza. Obecność w łańcuchu polimeru chlorowca lub krzemu nadaje tym materiałom cechy niepalności. Do tworzyw sztucznych trudno palnych (somogasnących) należy polichlorek winylu (PCW), poliuretany, silikony oraz tworzywa fenolowe z wysoką zawartością włókna szklanego lub innych wypełniaczy mineralnych. Zwiększenie odporności ogniowej uzyskuje się przez wprowadzenie do tworzyw sztucznych „antypyrenów”. Takich jak estry kwasu ftalowego, parafina chlorowa, tlenki antymomi itp.
Odporność chemiczna tworzyw sztucznych na działanie rozmaitych substancji chemicznych jest ogólnie biorąc znacznie większa od tradycyjnych materiałów budowlanych, jak beton, stal lub drewno. Znaczna ich część jest odporna na działanie kwasów, a niektóre z nich na działanie roztworów alkalicznych, roztworów soli mineralnej, rozpuszczalników organicznych, olejów mineralnych, tłuszczów i paliw płynnych. Odznaczają się również małą nasiąkliwością i szczelnością na działanie agresywnych gazów i stanowią w niektórych przypadkach niezastąpione środki ochrony tradycyjnych materiałów i konstrukcji budowlanych przed agresją chemiczną; stosowane są w postaci wykładzin chemoodpornych, kitów do mocowania i uszczelniania wykładzin i okładzin z mineralnych materiałów chemoodpornych oraz powłok ochronnych. W postaci cienkich folii stosowane są do izolacji wodo- i paroochronnych.
Właściwości elektryczne - tworzywa sztuczne wykazują wysokie właściwości dielektryczne, zarówno w warunkach działania prądu zmiennego jak i stałego. Dzięki wybitnym właściwością elektroizolacyjnym przy równocześnie dobrych właściwościach mechanicznych i chemoodpornych znajdują szerokie zastosowanie w elektrotechnice, radiotechnice oraz w instalacjach elektrycznych budowlanych.
Niewątpliwą wadą tworzyw sztucznych w niektórych dziedzinach zastosowania jest ich zdolność do ładowania się elektrycznością statyczną.
Wady tworzyw sztucznych:
- ograniczona odporność cieplna,
- właściwości pełzania (czyli płynięcia na zimno)
- znacznie mniejsza odporność na działanie zmiennych warunków atmosferycznych (promieniowanie słoneczne, tlenu i ozonu) co powoduje starzenie materiałów i zmianą ich właściwości,
- problem z ich utylizacją.
Składniki tworzyw sztucznych.
Przez pojęcie tworzywa sztucznego rozumiemy użytkową postać wielkocząsteczkowych związków chemicznych zwanych polimerami. Polimery w swej formie użytkowej rzadko występują w postaci „czystej”, w zależności od przeznaczenia zawierają różnego rodzaju dodatki. W ogromnej większości przypadków polimery stosowane są w postaci wieloskładnikowych kompozycji, w skład których wchodzą plastyfikatory, stabilizatory, barwniki, środki smarne ułatwiające przetwórstwo, środki obniżające palność oraz wypełniacze i nośniki.
Plastyfikatory zwane również zwiększaczami, polepszają elastyczność, giętkość polimerów, polimerów tym samym i tworzywa sztucznego, zapewniając te właściwości w obniżonej temperaturze. Ułatwiają także przetwórstwo nie zmieniając charakteru chemicznego polimeru. Są to trudno lub całkowicie nielotne ciecze lub rzadziej łatwo topliwe ciała stałe.
Stabilizatory - są to tzw. antyutleniacze i stabilizatory promieniowania UV. Zwiększają one odporność tworzyw sztucznych na procesy starzenia pod wpływem tlenu z powietrza i promieniowania UV zawartego w promieniowaniu słonecznym.
Barwniki i pigmenty mają za zadanie nadanie tworzywom sztucznym żądanego koloru.
Środki smarne mają na celu ułatwienie procesu przetwórstwa tworzywa.
Wypełniacze spełniają wielorakie zadania. Obniżają cenę tworzyw dzięki zmniejszeniu zawartości w nich najdroższego składnika - polimeru, a także modyfikują w pożądanym kierunku ich właściwości, np. zmniejszają skurcz w procesie przetwórstwa, podwyższają odporność techniczną i odporność na starzenie, a także na ogół znacznie zwiększają ich wytrzymałość mechaniczną. Udział wypełniaczy wynosi od 0 do 80%.
Nośniki - są to wstęgi lub arkusze tkaninowe, papierowe lub z włókna szklanego zwiększające wytrzymałość mechaniczną tworzywa w wyniku nakładania polimeru lub częściej nasycania nośnika polimerem.
39. Tworzywa sztuczne w budownictwie
Tworzywa polimeryzacyjne - powstałe w wyniku polimeryzacji wolnorodnikowej
a) Polietylen (rury gazowe i wodne - zgrzewane)
b) PCV (rury instalacyjne, wykładziny, profile okienne)
c) Polistyren (spieniony = styropian)