Wstęp

Obecnie tworzywa sztuczne pełnią podstawową role w życiu każdego człowieka. Są obecne niemalże w każdej dziedzinie życia człowieka. 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.

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 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.

Przykłady zastosowań tworzyw sztucznych: meblarstwo budownictwo, kosmetyka, medycyna, elektronika oraz elektrotechnika, opakowania, transport (opony oraz zderzaki), gospodarstwo domowe, części maszyn.

Identyfikacja tworzyw sztucznych za pomocą wzroku nie jest możliwa, ponieważ tworzywa sztuczne charakteryzują się podobieństwem pod względem właściwości fizycznych. Aby ustalić rodzaj tworzywa próbka musi ulec spalaniu. Obserwując płomień określamy typ tworzywa.

Podział polimerów

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).

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.

Reakcje, którym mogą ulec polimery

Polimery powstają w wyniku reakcji polimeryzacji lub w wyniku reakcji polikondensacji

1. 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. Dzięki polimeryzacji jesteśmy w stanie otrzymać wielocząsteczkowe substancje.

2. Reakcja polikondensacji to reakcja funkcyjnych grup monomerów. W trakcie tego procesu wydziela się pewna ilość substancji (chlorowodór, woda, amoniak) oraz tworzy makrocząsteczka.

Polimery mogą także ulec reakcji sieciowania. W czasie tej reakcji polimer ogrzewamy z odpowiednim utwardzaczem. Łańcuchy polimerowe łączą się i powstaje gigantyczna cząsteczka.

Charakterystyka polichlorku winylu

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.Przemysłowe metody otrzymywania polichlorku winylu:

- polimeryzacja w masie;

- polimeryzacja w suspensji;

- polimeryzacja w emulsji;

- polimeryzacja strąceniowa;

- polimeryzacja rozpuszczalnikowa.

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 możemy podzielić na:

- polichlorek winylu twardy, czyli winidur (5% zmiękczacza);

- polichlorek winylu miękki, czyli igelit lub skaj (50% zmiękczacza).

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.

W sklepach można kupić gotowe kleje PCV. Polichlorek winylu twardy może być wykorzystany w produkcji rur wykorzystywanych w przemyśle chemicznym, przewodach wodociągowych, kanalizacyjnych, przyborach kreślarskie, opakowaniach, instalacjach wentylacyjnych, pompach, zbiornikach.

Polichlorek winylu miękki może być wykorzystany w produkcji węży ogrodniczych, do przemysłu chemicznego oraz do izolacji elektrycznej, do różnego rodzaju okładzin, uszczelek, płyt dachowych, folii, sztucznej skóry.