Plastik jest zastępczym określeniem tworzyw sztucznych.

Tworzywa sztuczne to materiały, zbudowane z polimerów syntetycznych. Tworzywa sztuczne pełnie wiele bardzo istotnych funkcji. Są na szeroką skalę wykorzystywane. Mogą zastępować takie materiały jak: drewno, metal, ceramika, kauczuk naturalny oraz gutaperka. Mogą także stanowić zupełnie nowe materiały, mniemających żadnych naturalnych odpowiedników.

Sposoby otrzymywania tworzyw sztucznych:

- z czystych polimerów  (polistyren, polietylen);

- z kopolimerów, ewentualnie z mieszanek różnych polimerów;

- z modyfikowanych chemicznie polimerów (hydrolizę) lub fizykochemicznie (degradacja);

- w wyniku dodania specjalnych substancji do polimerów. Substancjami tymi mogą być: plastyfikatory, stabilizatory, wypełniacze, pigmenty oraz substancje barwnikowe.

Klasyfikacja tworzyw sztucznych

Ze względu na zachowanie tworzywa w wyniku ogrzewania rozróżniamy tworzywa termoplastyczne, tworzywa termo- oraz chemoutwardzalne, to tzw. duroplasty.

Ze względu na rodzaj podstawowego składnika tworzywa sztuczne możemy podzielić na:

- tworzywa, zawierające w przeważającej ilości polialkeny, takie jak: polietyleni polipropylen;

- tworzywa, zawierające w przeważającej ilości polistyren;

- tworzywa, zawierające w przeważającej ilości żywice winylowe, takie jak: poli(octan winylu), poli(chlorek winylu), poli(alkohol winylowy), poli(chlorek winylidenu);

- tworzywa, zawierające w przeważającej ilości polimery fluorowe;

- tworzywa, zawierające w przeważającej ilości żywice akrylowe;

- tworzywa, zawierające w przeważającej ilości fenoplasty;

- tworzywa, zawierające w przeważającej ilości aminoplasty;

- tworzywa, zawierające w przeważającej ilości poliamidy;

- tworzywa, zawierające w przeważającej ilości poliuretany;

- tworzywa, zawierające w przeważającej ilości poliformaldehyd;

- tworzywa, zawierające w przeważającej ilości poliwęglany;

- tworzywa, zawierające w przeważającej ilości pochodne celulozy (acetyloceluloza).

Ze względu na sposób użycia tworzywa sztuczne można podzielić na:

- duromery, które są twarde, trudnotopliwe oraz wykazujące wysoką odporność mechaniczną. Mogą służyć jako dobre materiały konstrukcyjne. Nazywane są także sztucznymi metalami. Pewna część duromerów może zastępować materiały ceramiczne;

- plastomery, które są wykazują mniejszą sztywność niż duromery. Są łatwotopliwe oraz rozpuszczalne. Możemy ten typ polimerów wykorzystać do otrzymywania różnorodnych form, dzięki przetwarzaniu poprzez topienie oraz wtryskiwanie do określonych form. Mogą być stosowane w zastępstwie drewna oraz metalu w postaci obudowy do urządzeń oraz maszyn, jako elementy do wyposażenia domowego;

- elastomery, które są można w dowolny sposób rozciągać oraz ściskać. Podczas takiego procesu polimery te zmieniają swój kształt, jednakże po usunięciu siły, z powrotem wracają do pierwotnych wymiarów. Elastomery wyparły w dużym stopniu kauczuk naturalny. Są także wykorzystywane w dziedzinach obcych dla zwykłego kauczuku.

Właściwości tworzyw sztucznych

- wykazują generalni małą masę o gęstości najczęściej około 1 g/cm3;

- charakteryzują się znikomą przewodnością cieplną;

- w większości są to substancje dielektryczne, jednakże po dodaniu pewnej ilości (50%) materiałów przewodzących (sadzy, pyłu metalicznego) są w stanie przewodzić prąd elektryczny;

- mogą być transparentne lub zupełnie nieprzezroczyste;

- mogą być w porównaniu z substancjami metalicznymi mało wytrzymałe na rozciąganie, mieć nieznaczny moduł elastyczności;

- mogą być wytrzymałe na rozciąganie, mieć znaczny moduł elastyczności. Są to tworzywa zbrojone (włókno szklane);

- tworzywa sztuczne wykazują często odporność na różnorodne czynniki chemiczne, ale także na wilgoć. Nie wykazują odporności na  działanie substancji silnie utleniających;

- wykazują wrażliwość na wysoką temperaturę, tj. powyżej 100°C. Jest to niestety wada tworzyw sztucznych.

Otrzymywanie tworzyw sztucznych

 Podczas II wojny światowej otrzymano u politetrafluoroetylen, który był odporny na temperaturę równą 250°C, silikony, które były odporne na temperaturę równą także 250°C. W  1965 roku uzyskano polisulfony, które były odporne na temperaturę równą 200°C, zaś w 1969 roku poli(siarczek fenylu), odporny na temperaturę równą 170°C. w późniejszym czasie uzyskano polimery aromatyczne oraz metaloorganiczne, które wykazywały odporność w temperaturze 400°C. Większość część tworzyw sztucznych łatwo ulega formowaniu oraz barwieniu. Do najczęściej stosowanych metod uzyskiwania tworzyw sztucznych należą: formowanie wtryskowe, prasowanie, wytłaczanie, odlewanie oraz kalandrowanie. Stosujemy także w wytwarzaniu tworzyw sztucznych: spiekanie, laminowanie, obróbkę plastyczna, zgrzewanie.

Zastosowanie tworzyw sztucznych:

- w produkowaniu części maszyn, osłon kabli, przyrządów, opakowań, elementów aparatury fizyko-chemicznej, galanterii, artykułów wykorzystywanych w gospodarstwie domowym;

- w przemyśle: samochodowym, elektrotechnicznym, lotniczym, elektronicznym, budowniczym, włókienniczym;

- w produkcji aparatury, sprzętu, narzędzi medycznych (sprzęt wykorzystywany w pobieraniu i oraz przetaczaniu krwi, cewniki, dreny oraz nici chirurgiczne), protez (stawów, stomatologiczne, tętnic oraz żył, gałki oczne, zastawki serca), szkieł kontaktowych oraz wiele  innych.

Zarys historyczny

Pierwsza modyfikacja związków wielkocząsteczkowych rozpoczęła się w latach 1850-75. W roku 1872 w Stanach Zjednoczonych otrzymano celuloid, w 1897 roku w Niemczech uruchomiono fabrykę produkującą galalitu, zaś w roku 1904 acetylocelulozę. Pierwsze syntetyczne tworzywa sztuczne to: żywice fenolowo-formaldehydowe (1872), w latach 1928-31 rozpoczęła się produkcja tworzyw poliwinylowych, tworzywa poliamidowe były po raz pierwszy wyprodukowane w 1937, polietylen wysokociśnieniowy w roku 1939, produkcję tworzyw sztucznych poliestrowych rozpoczęto w roku 1942, poli(chlorku winylidenu) w roku 1942, silikonów w roku 1943. Produkcja tworzyw sztucznych nabrała ogromnego tempa. Wyprodukowano poliformaldehyd w roku 1946, polietylen niskociśnieniowy w roku 1956 oraz poliwęglan w roku 1957 i polipropylen w roku 1957.

W Polsce produkcja tworzyw sztucznych rozpoczęła się na początku lat 20 XX wieku. W roku 1931 wyprodukowano folię na opakowania, w 1934 roku tworzywa fenolowo-formaldehydowe. Rozpoczęto syntezę styrenu według receptury K. Smoleńskiego. Po II wojnie światowej miał miejsce gwałtowny rozwój oraz produkcja tworzyw sztucznych. Produkowane były: tworzywa fenolowo-formaldehydowe, polistyren, poli(metakrylan metylu), poliakrylonitryl,  poli(chlorek winylu), polikaprolaktam, żywice poliestrowe, silikonowe,  epoksydowe, polietylen, poliuretany, polipropylen oraz politetrafluoroetylen.