Wstęp

Tworzywa sztuczne, w skład których wchodzą polimery zarówno syntetyczne, jak i naturalne, są otrzymywane z polimeru (za przykład możemy wziąć poli(metakrylan metylu), ale także polistyren, oraz polietylen), kopolimerów oraz mieszanek polimerów. Czasami polimery są modyfikowane chemicznie (hydroliza), fizykochemicznie (degradacja), ewentualnie w wyniku dodawania: plastyfikatorów, wypełniaczy, stabilizatorów, barwników oraz pigmentów. Tworzywa sztuczne to plastiki lub masy plastyczne.

Tworzywa sztuczne możemy podzielić ze względu na sposób zachowania w wyniku ogrzewania. Wyróżniamy:

- tworzywa sztuczne termoplastyczne;

- tworzywa sztuczne chemoutwardzalne (duroplasty). Są twarde, trudnotopliwe o wysokiej odporności mechanicznej. Mogą służyć jako materiały konstrukcyjne (sztuczne metale).

Tworzywa sztuczne możemy podzielić także ze względu na rodzaj głównego składnika. Wyróżniamy:

- tworzywa sztuczne, których głównym składnikiem są polialkeny, czyli polietylen, polipropylen;

- tworzywa sztuczne, których głównym składnikiem jest polistyren;

- tworzywa sztuczne, których głównym składnikiem są żywice winylowe, czyli poli(octan winylu), poli(chlorek winylu), poli(alkohol winylowy), poli(chlorek winylidenu);

- tworzywa sztuczne, których głównym składnikiem są polimery fluorowe;

- tworzywa sztuczne, których głównym składnikiem są fenoplasty;

- tworzywa sztuczne, których głównym składnikiem są aminoplasty;

- tworzywa sztuczne, których głównym składnikiem są poliamidy;

- tworzywa sztuczne, których głównym składnikiem są poliuretany;

- tworzywa sztuczne, których głównym składnikiem jest poliformaldehyd;

- tworzywa sztuczne, których głównym składnikiem są poliwęglany;

- tworzywa sztuczne, których głównym składnikiem są pochodne celulozy, czyli acetyloceluloza.

Tworzywa sztuczne charakteryzują się mała masą (gęstość ma wartość 1 g/cm3), małą przewodnością cieplną, małą wytrzymałością na rozciąganie, małym modułem elastyczności, są dielektrykami, tylko po dodaniu (ok. 50%) materiałów przewodzących (sadza, pył metaliczny) są w stanie, przewodzić prąd elektryczny. Są przezroczyste, ale także całkowicie nietransparentne. Tworzywa sztuczne wykazują odporność na substancje chemiczne, wilgoć.

Podczas II wojny światowej otrzymano politetrafluoroetylen. PTFE został odkryty przez amerykańskiego naukowca Roya Plunketta roku 1938. Tak jak w większości odkryć, był to czysty przypadek. Badacz ten prowadził badania nad substancjami, które mogą być wykorzystane w chłodzeniu lodówek. Pracował wówczas dla firmy DuPont. Firma ta nadała nowemu związkowi nazwę handlową Teflon. Choć patent na ten produkt już dawno wygasł, nazwa "teflon" nadal jest znakiem towarowym firmy DuPont i inni producenci tego związku nie mają żadnych praw, aby tą nazwą się posługiwać. Po II wojnie światowe teflon znalazł bardzo szerokie zastosowanie w branży przemysłowej. Pokrywano nim trzpienie, które utrzymują walce obrotowe. Jest stosowany w przewodach na statkach kosmicznych, gdyż jest odporny na ekstremalne temperatury. W promieniach słońca panuje bardzo wysoka temperatura, zaś w strefie ziemskiej bardzo niska. Związek ten jest dosyć trudny w obróbce, ale początkowo był stosowany w produkcji specjalnej (przemysł zbrojeniowy). Zastosowanie w gospodarstwie domowym odkrył po raz pierwszy francuski badacz Mark Gregoire. Patelnie teflonowe, które otrzymał z tej substancji w latach pięćdziesiątych nazwano Tefal. Kilka lat później wiele innych firm zaczęło produkować kuchenne naczynia wykorzystywane w gotowaniu oraz pieczeniu. Wszystkie były pokryte warstwa politetrafluoroetylen.

Otrzymano także w roku 1965 polisulfony, które są odporne w temperaturze 200°C, w roku 1969 poli(siarczek fenylu), który jest odporny w temperaturze 170°C. Później otrzymano polimery aromatyczne oraz metaloorganiczne, wykazujące odporność w temperaturze 400°C.

Tworzywa sztuczne są łatwe do formowania oraz barwienia. Do najczęściej stosowanych metod formowania zaliczamy: wtrysk, wytłaczanie, odlewanie, kalandrowanie. Stosowane są także: spiekanie, obróbkę plastyczną, laminowanie oraz zgrzewanie.

Tworzywa sztuczne mogą być wykorzystane w procesie produkcyjnym części maszyn, osłon kabli elektrycznych, przyrządów, aparatury chemicznej oraz artykułów wykorzystywanych w gospodarstwie domowym, galanterii. Są stosowane w stosowane w przemyśle: samochodowym, lotniczym, elektrotechnicznym, elektronicznym, włókienniczym, budowniczym. Wykorzystywane są wyrobie aparatury, narzędzi oraz sprzętu medycznego, szkieł kontaktowych.

Pierwsze próby chemicznej modyfikacji polimerów w skali przemysłowej rozpoczęto w roku 1850-75. W roku 1872 w Stanach Zjednoczonych uzyskano celuloid, w roku 1897 w Niemczech rozpoczęto produkcję galalitu, zaś w roku 1904 acetylocelulozy. Pierwsze syntetyczne tworzywo sztuczne to żywica fenolowo-formaldehydowa uzyskana w roku 1872 (A. Baeyer). Pierwsze poliamidy wyprodukowano w roku 1937 w Stanach Zjednoczonych, poliestry w roku 1942, poli(chlorku winylidenu) w roku 1942, silikony w roku 1943. Po drugiej wojnie światowej nastąpił gwałtowny rozwój tworzyw sztucznych.

W naszym kraju w roku 1931 rozpoczęła się produkcję folii stosowana w opakowaniach. Rozpoczęto syntezę styrenu według receptury K. Smoleńskiego. Gwałtowny rozwój tworzyw sztucznych miał miejsce w Polsce ł po drugiej wojnie światowej. Wytwarzano wówczas: tłoczywa mocznikowe, tworzywa fenolowo-formaldehydowe, poli(chlorek winylu), poli(metakrylan metylu), polistyren, poliakrylonitryl, polikaprolaktam, poliuretany, żywice epoksydowe, poliestrowe, silikonowe, polipropylen, polietylen, politetrafluoroetylen.

Tworzywa syntetyczne

Różnego rodzaju mydelniczki, kubki, pudełka, woreczki foliowe są produkowane z polietylenu. Polietylen to tworzywo termoplastyczne będące doskonałym dielektrykiem, charakteryzujące się znaczną elastycznością, dobrymi właściwościami mechanicznymi, duża odpornością na działanie zasad, kwasów, soli.

To biała, termoplastyczna, porowata substancja o gęstości 0,92-0,97 g/cm3, temperaturze topnienia 110-137°C.

Otrzymujemy polietylen w wyniku polimeryzację etylenu. Polimeryzacja etylenu może zachodzić w następujący sposób:

1.Pod wysokim ciśnieniem, tj. 127-245 MPa oraz w temperaturze. 150-250.C. Konieczna jest także obecność tlenu, ewentualnie nadtlenków organicznych (inicjatory polimeryzacji);

2. Pod umiarkowanym ciśnieniem, tj. 2,5-9,8 MPa oraz w temperaturze 75-300.C. Konieczna jest także obecność katalizatorów molibdenowych, ewentualnie chromowych;

3. Pod cieniem ciśnieniem o wartości 1 MPa oraz w temperaturze poniżej 100.C. Konieczna jest także obecność katalizatorów metaloorganicznych Zieglera oraz Natty.

Polietylen może być także jest wykorzystywany do produkcji: folii, rur, węży, pojemników, materiałów elektroizolacyjnych, kijów hokejowych, nart, żagli, lin, kamizelek kuloodpornych, zabawek, opakowań.

Na strukturę polietylenu mają: dodatki kodyfikacyjne, warunki prowadzonej syntezy, gęstość, stopień krystalizacji, ciężar cząsteczkowy oraz stopień polidyspersji, ilość bocznych rozgałęzień.

Polichlorek winylu, w skrócie PCW lub PVC jest tworzywem sztucznym. Jego monomerem jest chlorek winylu o wzorze -CH2-CHCl-. Jeden z najważniejszych oraz wytwarzanych w największych ilościach termoplastów. Produkcja światowa pod koniec XX wieku wyniosła 30 milionów ton na rok.

Wykorzystanie polichlorku winylu:

- branża budownicza (płytki oraz wykładziny, rury, kształtki);

- branża elektro oraz radiotechniczna;

- produkcja celulozy oraz papieru;

- produkcja elastomerów oraz włókien;

- produkcja odzieży oraz obuwia;

- produkcja opakowań;

- w energetyce, jako materiał elektroizolacyjny;

- w medycynie, jako dreny, sondy, cewniki, strzykawki;

- pokrywanie boisk piłki siatkowej, koszykowej, ręcznej.

Ma miejsce zależność: Im wyższa jest temperatura tym mniejszy jest ciężar cząsteczkowy.

Podczas przeprowadzania procesu polimeryzacji niekorzystny wpływ na niego ma obecność tlenu, czystość chlorku winylu (monomeru) oraz odprowadzanie ciepła.

Właściwości polichlorku winylu zależą od metod oraz warunków otrzymywania.

Podstawowe właściwości polichlorku winylu:

- termoplastyczna biała substancja o konsystencji proszku i gęstości 1,35-1,46 g/m3;

- substancja o ciężarze cząsteczkowym wynoszącym 30 - 150 tyś g/mol;

- substancja o małym udziale fazy krystalicznej;

- substancja o temperaturze zeszklenia równej 80 C, zaś temperaturze mięknienia równej 145-170 C;

- substancja o wysokiej sztywności i dobrych właściwościach wytrzymałościowych;

- substancja nierozpuszczalna w wielu niepolarnych rozpuszczalnikach;

- substancja odporna na działanie wody oraz stężonych, ale i także rozcieńczonych kwasów i zasad, olejów mineralnych;

- substancja o niskiej temperaturze rozkładu wynoszącej 140 - 170 C;

- substancja o małej odporności na działanie promieni słonecznych;

- substancja o wysokiej sztywności.

Polichlorek winylu twardy jest obrabiany mechanicznie. W czasie obróbki wydzielają się pewne ilości chlorowodoru, które mogą powodować korozję narzędzi.

W czasie ogrzewania polichlorek winylu mięknie w temperaturze 60-70°C, topi się zaś w temperaturze 140-170°C. Gdy jest wprowadzany do płomienia natychmiast się zapala na żółty, trochę zielonkawy płomień. Wydziela się także chlorowodór. Gdy wyjmiemy polichlorek winylu z płomienia to od razu gaśnie Chlorowodór jednak wydziela się przez pewien okres.

Polichlorek winylu wykazuje odporność na kwas solny, siarkowy, rozcieńczony azotowy, NaOH, KOH, amoniak, roztwór sody, alkohol, benzynę. Może rozpuszczać się w acetonie, cykloheksanonie, estrach, dioksanie, toluenie, pirydynie, ksylenie, dwusiarczku węgla, chlorku etylenu, dimetyloformamidzie.

Własności tworzyw sztucznych

Własności mechaniczne poszczególnych tworzyw sztucznych ulegają zmianie w szerokich zakresie. Wszystko jest uzależnione od rodzaju polimeru oraz ilości środków wspomagających. Ważną cecha tworzyw sztucznych jest wartość modułu sprężystości poprzecznej lub podłużnej. Tworzywa sztuczne możemy podzielić na:

- tworzywa sztuczne miękkie, których modułu sprężystości wzdłużnej ma wartość mniejszą niż 700 MPa;

- tworzywa sztuczne półsztywne, których modułu sprężystości wzdłużnej ma wartość 700 - 7000 MPa;

- tworzywa sztuczne sztywne, których modułu sprężystości wzdłużnej ma wartość większą niż 7000 MPa.

Tworzywa sztuczne charakteryzują się mała masą (gęstość ma wartość 1 g/cm3), małą przewodnością cieplną, małą wytrzymałością na rozciąganie, małym modułem elastyczności, są dielektrykami, tylko po dodaniu (ok. 50%) materiałów przewodzących (sadza, pył metaliczny) są w stanie, przewodzić prąd elektryczny. Są przezroczyste, ale także całkowicie nietransparentne. Łatwo formowalne. Tworzywa sztuczne wykazują odporność na substancje chemiczne, wilgoć. Mogą być stosowane w różnorodnej postaci, jako: tworzywa konstrukcyjne, spoiwa, materiały powłokowe, kleje oraz kity, włókna syntetyczne.

Podstawowe właściwości tworzyw sztucznych

- własności mechaniczne (moduł sprężystości, wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość na wydłużenie, zginanie i ściskanie, twardość, udarność, ścieralność);

- własności fizyczne (temperatura płynięcia, gęstość, chłonność wody);

- własności cieplne (temperatura Vicata, temperatura ugięcia, wytrzymałość cieplna Martensa);

- własności elektryczne (oporność właściwa, wytrzymałość dielektryczna);

- własności optyczne (współczynnik załamania oraz przepuszczalność światła);

- własności chemiczne (odporność na substancje chemiczne, odporność na proces starzenia).

Charakterystyczną cecha związków wielkocząsteczkowych jest mała reaktywność, czyli znaczna duża odporność na czynniki chemiczne. Wraz ze wzrostem temperatury maleje odporność chemiczna. Rozpuszczalniki mogą spowodować pęcznienie tworzyw sztucznych.

Znaczna część tworzyw sztucznych wykazuje odporność na wodę. Tylko polialkohol winylowy ulega rozpuszczeniu.

Budowa tworzyw sztucznych

Najważniejszym składnikiem tworzyw sztucznych są związki wielkocząsteczkowe. Oprócz nich w tworzywie sztucznym obecne są:

1. Barwniki

Barwniki to barwne substancje pochodzenia organicznego, które są rozpuszczalne w polimerze. Są stosowane w celu otrzymania barwnych oraz przezroczystych tworzyw (tkanin, skór, papieru, drewna, żywności oraz kosmetyków). Barwniki zawierają ugrupowania chromoforowe. To dzięki nim możliwa jest selektywna absorpcja promieniowania elektromagnetycznego w widzialnym zakresie. Zawierają także auksochromy, które nadają barwnikom powinowactwo do określonych materiałów barwionych. Barwniki dzielimy na: barwniki bezpośrednie, barwniki kwasowe, barwniki zasadowe, barwniki lodowe, barwniki kadziowe, barwniki zaprawowe. Ze względu na rodzaju grupy chromoforowej barwniki dzielimy na: barwniki azowe, barwniki chinoidowe, barwniki dwufenylometanowe, barwniki iminochinoidowe, barwniki azynowe, indygoidy, barwniki nitrowe, barwniki nitrozowe, barwniki polienowe, barwniki pironowe, barwniki trójfenylometanowe.

2. Pigmenty

Pigmenty to barwne substancje, które nie rozpuszczają się w polimerze. Nadają barwę powstałemu polimerowi oraz czynią go nietransparentnym.Pigmenty nieorganiczne (mineralne) dzielimy na: naturalne oraz sztuczne. Pigmenty organiczne dzielimy na: naturalne oraz syntetyczne. Naturalne są obecne w organizmach żywych (sepia, chlorofil, hemina, indygo. Syntetyczne pigmenty to najbardziej liczna i najważniejsza grupa pigmentów (barwniki azowe, antrachinowe, laki barwne). Najważniejsze pigmenty nieorganiczne to: pigmenty białe (biel ołowiana, biel cynkowa (ZnO), biel tytanowa), pigmenty żółte (żółcień chromowa, żółcień kadmowa, żółcień cynkowa), pigmenty czarne (sadza), pigmenty czerwone (cynober, czerwień kadmowa, glejta ołowiana, czerwień żelazowa, minia ołowiana), pigmenty zielone (zieleń szwajnfurcka, zieleń chromowa), pigmenty brunatne (umbra, ochra), pigmenty błękitne (lazur miedziowy ultramaryna). Występują także pigmenty świecące (luminofory), pigmenty termoczułe.

3. Stabilizatory

Stabilizatory to substancje, które po wprowadzeniu do tworzywa powodują zwiększenie jego odporności na temperaturę, promienie ultrafioletowe. Tworzywa takie cechuje zwiększona odporność na starzenie.

4. Napełniacze

Napełniacze to związki chemiczne pochodzenia nieorganicznego (ziemia okrzemkowa, talk, kreda, proszki metali), ale także pochodzenia organicznego (mączka drzewna, celuloza, tkaniny). Gdy związki te zmieszamy z polimerem poprawie ulegają jego właściwości użytkowe.

5. Zmiękczacze

Zmiękczacze (plastyfikatory) to substancje, które rozpuszczają się w pewnym stopniu i polimer i tworzą roztwór koloidalny. Roztwór ten przechodzi następnie w stan żelu i charakteryzuje się właściwościami elastoplastycznymi. Dodatek zmiękczaczy powoduje mięknienia, obniżenie kruchości oraz zwiększenie sprężystości. Zmiękczacze dzielimy na: zmiękczacze pierwszorzędowe, zmiękczacze drugorzędowe. Biorąc pod uwagę pochodzenie zmiękczacze możemy podzielić na: pochodzenia naturalnego (olej słonecznikowy) oraz pochodzenia syntetycznego (estry, ketony). Najczęściej stosowanymi zmiękczaczami są: estry kwasu ftalowego, zmiękczacze fosforanowe (fosforan trikretylowy), stearyniany epoksydowe roślinne oleje, zmiękczacze pochodzące z estrów kalafonii.

Polimer to związek składający się z mniejszych elementów, które powtarzają się, co pewien czas (grupy atomów, mery). Reakcja polimeryzacji to reakcja cząstek zwanych monomerami. Monomer to związek chemiczny o prostej budowie, w skład którego wchodzi grupę funkcyjna, która może reagować. Posiadają wiązanie podwójne CH2=CH2. W wyniku tej reakcji chemicznej powstają związki zwane polimerami. Już w pierwszej połowie XX wieku proces polimeryzacji był wykorzystywany w przemyśle. Proces polimeryzacji uzależniony jest od panującego ciśnienia, temperatury, ilości oraz rodzaju stosowanego inicjatora i katalizatora. Tworzywa sztuczne to polimery zawierające substancje dodatkowe, które modyfikują właściwości użytkowe oraz przetwórcze. Są to: środki spieniające, zmiękczacze, stabilizatory UV oraz antyutleniacze, napełniacze w formie proszkowej lub włóknistej, utwardzacze, substancje smarujące, barwniki oraz pigmenty. Reakcja polimeryzacji między monomerami dwufunkcyjnymi powoduje powstanie tworzywa charakteryzującego się strukturą liniową (łańcuchową), zaś między monomerami więcej niż dwufunkcyjnymi powoduje powstanie tworzywa charakteryzującego się strukturą rozgałęzioną lub usieciowaną. Reakcja polimeryzacji polega na wielokrotnych prostych reakcjach chemicznych. Monomer jest substratem, substancją, z której wytwarzany jest polimer. Monomer jest związkiem trwałym. Proces polimeryzacji może zajść dopiero wtedy, gdy monomer jest zaktywowany przez wolnych rodniki, które są wprowadzane do środowiska reakcyjnego. Rodniki powstają w układzie inicjatorów, np. nadtlenki organiczne, ewentualnie powstają w wyniku naświetlania promieniami ultrafioletowymi. Możliwa jest także zainicjowanie polimeryzacji określonymi katalizatorami.

Tworzywa sztuczne w dystrybucji

Do przetwarzania dostarcza się tworzywa sztuczne pod postacią żywic, tłoczyw lub półfabrykatów. Sztuczne żywice występują jako żywice techniczne. Stanowią surowiec wyjściowy do uzyskiwania tłoczyw, laminatów, lakierów, farb, klejów, kitów, past.

Żywice techniczne mogą być dostarczane użytkownikom jako w ciecze o różnorodnej konsystencji. W ich skład wchodzą: napełniacze, pigmenty, zmiękczacze, barwniki. Biorąc pod uwagę przeznaczenie rozróżniamy następujące typy żywic technicznych:

- żywice wykorzystywane w produkcji gotowych już wyrobów ze wzmocnionych tworzyw;

- żywice lane, wykorzystywane do uzyskiwania odlewów;

- żywice wykorzystywane do wytwarzania powłok na metalach;

- żywice wykorzystywane do klejenia materiałów;

- żywice wykorzystywane do wykonawstwa rdzeni w odlewnictwie;

- żywice wykorzystywane do impregnacji materiałów.

Tłoczywa to półprodukty wykorzystywane do formowania produktów pod ciśnieniem oraz w podwyższonej temperaturze. Są otrzymywane ze sztucznych żywic z niewielkim dodatkiem napełniaczy. Mają postać proszku, krajanki, granulek. Wyroby uzyskiwane z tłoczywo wypraski.

Półfabrykaty (półwyroby) uzyskują postać gotową w wyniku obróbki wykończeniowej. Proces ten nadaje im finalny kształt użytkowy (formowanie próżniowe, zgrzewanie, obróbka wiórowa. Mogą być dostarczane w postaci płyt, folii, bloków, prętów, rur, węży. rur i prętów.

Folie to elastyczne wyroby o grubości 0,5 mm (tworzywa twarde) i 1 - 2 mm (tworzywa miękkie). Dostarczane są jako ciągłe taśmy lub jako pocięte arkusze. Folie są otrzymywane metodą kalandrowania, wytłaczania, odlewania. Przetwarzane są w wyniku formowania próżniowego oraz przez zgrzewanie.

Laminaty są uzyskiwane z wielu warstewek nośnika, które są złączone w całość przy pomocy żywicy pod zwiększonym ciśnieniem. Nośnikami są tkaniny ze szklanego włókna, tkaniny bawełniane, papier. W celu nasycenia tego rodzaju nośników wykorzystuje się głownie żywice epoksydowe, poliestrowe, fenolowe, aminowe.

Podział tworzyw sztucznych

Podstawą klasyfikacji tworzyw sztucznych są właściwości użytkowe oraz technologiczne (sposoby przetwarzania) tworzyw sztucznych.

Wyróżniamy:

- tworzywa sztuczne termoplastyczne, czyli poli(chlorek winylu), polietylen polistyren, po ogrzaniu miękną, zaś po oziębieniu ulegają stwardnieniu.

- tworzywa sztuczne chemoutwardzalne (duroplasty). Są twarde, trudnotopliwe o wysokiej odporności mechanicznej. Mogą służyć jako materiały konstrukcyjne (sztuczne metale).

Własności mechaniczne poszczególnych tworzyw sztucznych ulegają zmianie w szerokich zakresie. Wszystko jest uzależnione od rodzaju polimeru oraz ilości środków wspomagających. Ważną cecha tworzyw sztucznych jest wartość modułu sprężystości poprzecznej lub podłużnej. Tworzywa sztuczne możemy podzielić na:

- tworzywa sztuczne miękkie, których modułu sprężystości wzdłużnej ma wartość mniejszą niż 700 MPa;

- tworzywa sztuczne półsztywne, których modułu sprężystości wzdłużnej ma wartość 700 - 7000 MPa;

- tworzywa sztuczne sztywne, których modułu sprężystości wzdłużnej ma wartość większą niż 7000 MPa.

Tworzywa termo- lub chemoutwardzalne nie jesteśmy w stanie przerobić na inne. Tworzywo termoplastyczne możemy przerobić na inne. Często tworzywa sztuczne mogą być wykorzystane jako dobry surowiec wtórny.

- 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.

Ze względu na metodę otrzymywania tworzywa sztuczne dzielimy na:

- polimery otrzymywane w wyniku reakcji polimeryzacji Reakcja polimeryzacji to reakcja cząstek zwanych monomerami. W wyniku tej reakcji chemicznej powstają związki zwane polimerami. Proces polimeryzacji uzależniony jest od panującego ciśnienia, temperatury, ilości oraz rodzaju stosowanego inicjatora i katalizatora.

Kopolimeryzacja to proces polimeryzacji mieszaniny dwóch, ewentualnie więcej, monomerów. Na skutek tego procesu otrzymywane są substancje nazywane kopolimerami. Charakteryzują się różną struktura: mogą być przemienne, blokowe, szczepione lub statystyczne. Własności otrzymanego produktu w wyniku zajścia procesu kopolimeryzacji są uzależnione od typu łączonych merów oraz ich wzajemnych stosunków molowych.

- polimery otrzymywane w wyniku reakcji polikondensacji Polikondensacja to reakcja funkcyjnych grup monomerów. W trakcie tego procesu wydziela się pewna ilość substancji (chlorowodór, woda, amoniak) oraz tworzy makrocząsteczka. Wzrastanie nowo powstałej cząsteczki następuje stopniowo. W czasie homopolikondensacji cząsteczki jednego monomeru wchodzą w reakcję z innymi cząsteczkami tego samego polimeru (polimeryzacja kwasu aminoenantowego). W czasie heteropolikondensacji cząsteczki jednego monomeru wchodzą w reakcję z innymi cząsteczkami innego monomeru ( polimeryzacja diaminy z kwasem dikarboksylowym).

- polimery otrzymywane w wyniku reakcji poliaddycji. Poliaddycja umiejscowiona jest pomiędzy polimeryzacją i polikondensacją. Poliaddycja to reakcja, która przebiega stopniowo, ale jest odwracalna. Przyłączanie cząsteczek monomeru przebiega dość szybko. Nie wydzielają są żadne produkty uboczne. Polimery uzyskiwane podczas poliaddycji cechuje identyczny skład chemiczny co monomery, ale mają inną budowę.

Tworzywa włókiennicze

Nylon

Włóknem, który zapoczątkował erę tworzyw sztucznych był nylon. Po raz pierwszy został otrzymany w Stanach Zjednoczonych w roku 1937. Nazwa pochodzi od dwóch miast Nowego Jorku oraz Londynu. W tych miejscach były prowadzone prace nad uzyskiwaniem związków włókienniczych. Właściwości nylonu to: odporność na rozciąganie, ścieranie, łatwość barwienia. Włókna nylonowe są produkowane na całym świecie pod następującymi nazwami handlowymi: enant, perlon, dederon (Niemcy), kapron (Rosja), rilsan (Francja), ortalion (Włochy), nomex. Są wykorzystywane w produkcji materiałów bardzo podobnych do jedwabiu, produkcji czasz do spadochronów, lin, żyłek, galanterii.

Teflon

Teflon jest polimerem- politetrafluoroetylen -[-CF2-CF2-]n- (PTFE). Jest tworzywem sztucznym, z którego wyrabiane są różnego rodzaju garnki. Jest bardzo śliskim (woskowatym) tworzywem. Współczynnik tarcia teflonu ma wartość zbliżona do lodu. Gdyby kiedyś komuś przyszło do głowy pokrycie drogi tym związkiem, to nie możliwe byłoby normalne chodzenie oraz jeżdżenie po takiej nawierzchni. Doprowadziłoby to do wielu wypadków, a co za tym idzie wielu ofiar w ludziach i szkód materialnych.

Dzięki pokryciu garnków warstwą teflonu, mycie oraz czyszczenie jest prostsze, gdyż produkty spożywcze nie przywierają do ścianek oraz dna. Poza tym przygotowane jedzenie jest smaczniejsze i mniej się przypala. Politetrafluoroetylen może być także stosowany do pokrywania powierzchni części maszyn, w których ruch wymaga bardzo małego tarcia.

Politetrafluoroetylen jest bardzo interesującym tworzywem sztucznym. Wykazuje odporność na bardzo ekstremalne temperatury (bardzo wysokie oraz bardzo niskie). Jest chemicznie obojętny, jest także dobrym izolatorem.

PTFE został odkryty przez amerykańskiego naukowca Roya Plunketta roku 1938. Tak jak w większości odkryć, był to czysty przypadek. Badacz ten prowadził badania nad substancjami, które mogą być wykorzystane w chłodzeniu lodówek. Pracował wówczas dla firmy DuPont. Firma ta nadała nowemu związkowi nazwę handlową Teflon. Choć patent na ten produkt już dawno wygasł, nazwa "teflon" nadal jest znakiem towarowym firmy DuPont i inni producenci tego związku nie mają żadnych praw, aby tą nazwą się posługiwać.

Związek ten jest dosyć trudny w obróbce, ale początkowo był stosowany w produkcji specjalnej (przemysł zbrojeniowy). Zastosowanie w gospodarstwie domowym odkrył po raz pierwszy francuski badacz Mark Gregoire. Patelnie teflonowe, które otrzymał z tej substancji w latach pięćdziesiątych nazwano Tefal. Kilka lat później wiele innych firm zaczęło produkować kuchenne naczynia wykorzystywane w gotowaniu oraz pieczeniu. Wszystkie były pokryte warstwa politetrafluoroetylen.

Po II wojnie światowe teflon znalazł bardzo szerokie zastosowanie w branży przemysłowej. Pokrywano nim trzpienie, które utrzymują walce obrotowe.

Teflon posiada najmniejszy współczynnik ślizgowy wśród wszystkich tworzyw technicznych. Charakteryzuje się niską przyczepnością oraz najniższym współczynnikiem tarcia na wszystkich ciałach stałych. Dzięki równości statycznego oraz dynamicznego współczynnika tarcia nie ma miejsca zjawisko "drgań ciernych". Te właściwości zmniejszają konieczną moc napędową, redukując tym samym zużycie energii. Teflon jest szczególnie polecany do wszelkiego rodzaju uszczelnień, łożysk oraz listew ślizgowych, gniazd zaworów i wirników pomp. Teflon może być wzmacniany innym tworzywem (włókno szklane lub grafit). Tego typu związki są używane w pompach do przetłaczania kwasów.

Wyjątkowa cechą politetrafluoroetylen jest mała energia powierzchniowa, dlatego też teflon ma dobre właściwości smarujące i nie przywierają do niego żadne substancje.

Politetrafluoroetylen może być także stosowany przy obciążeniach uderzeniowych oraz zderzeniowych bez niepotrzebnych konstrukcji ochronnych. Mogą panować ekstremalne niskie temperatury. Stosowanie Politetrafluoroetylen redukuje hałas oraz tłumi uderzenia.

Politetrafluoroetylen jest tworzywem sztucznym bardzo odpornym na organiczne oraz nieorganiczne substancje chemiczne (kwasy oraz zasady). Podczas pracy w środowisku promieniowania UV możemy zastosować go w zamkniętych pomieszczeniach oraz na zewnątrz. Te właściwości zmniejszają ilość konserwacji.

Politetrafluoroetylen nie ulega rozpuszczeniu w wyniku wody królewskiej. Reaguje tylko z ciekłym wapieniem ciekłym sodem oraz gorącym fluorem.

Nie oddziałuje na substancje pochodzenia organicznego. Jest wykorzystywany w transplantacjach oraz chirurgii odtwórczej. Może być stosowany w rekonstrukcji kości twarzy.

Nie przewodzi prądu, dlatego też bardzo dobrym izolatorem kabli. Zachowuje plastyczność w temperaturach -270*C-260*C.

Jest stosowany w przewodach na statkach kosmicznych, gdyż jest odporny na ekstremalne temperatury. W promieniach słońca panuje bardzo wysoka temperatura, zaś w strefie ziemskiej bardzo niska.

Wyjątkowe własności chemiczne teflonu biorą się z jego budowy chemicznej. Wiązanie chemiczne pomiędzy atomami fluoru oraz węgla fluoru są bardzo silne, w skutek czego politetrafluoroetylen nie reaguje z większością związków. Cząsteczki teflonu są połączone wiązaniami fluoro-węglowymi. Wiązanie to jest niesłychanie mocne. Tak silne wiązania pomiędzy cząsteczkami powodują, że politetrafluoroetylen nie topi się w bardzo wysokich temperaturach.

Politetrafluoroetylen powstaje z chlorodifluorometanu (czynnik chłodzący). Amerykański naukowiec udowodnił, że podgrzewając freon 22 wydzielimy gaz- tetrafluoroetan.

Tetrafluoroetan przy ciśnieniu 40-59 atmosfer oraz obecności nadtlenku użytego jako katalizatora, przechodzi w sypki proszek. Tak powstaje PTFE. Do teflonu dodawane jest specjalne spoiwo, a następnie wkłada do odpowiedniej formy. Gdy proszek poddany jest bardzo wysokiemu ciśnieniu oraz wysokiej temperaturze ulega stopieniu w jednolitą masę. Aby wyprodukować naczynia teflonowe, konieczne jest rozpylenie zawiesiny sproszkowanego politetrafluoroetylenu w wodzie na powierzchni odpowiedniego naczynia oraz jego wypalenie.