tworzywa sztuczne
 
Encyklopedia PWN
tworzywa sztuczne, tworzywa wielkocząsteczkowe,
materiały, których głównym składnikiem są polimery, najczęściej organiczne;
tworzywa sztuczne mogą być otrzymywane z czystego polimeru (np. poli(metakrylan metylu), polistyren, polietylen), z kopolimerów lub z mieszanek polimerów; często otrzymuje się je z polimerów modyfikowanych metodami chemicznymi (np. przez hydrolizę), fizykochemicznymi (np. przez degradację) lub przez dodatek takich substancji, jak: plastyfikatory, napełniacze, stabilizatory oraz barwniki i pigmenty. Tworzywa sztuczne są potocznie zwane plastikami (plastykami) lub masami plastycznymi.
Za podstawę klasyfikacji tworzyw sztucznych przyjmuje się zachowanie tworzywa pod wpływem ogrzewania; rozróżnia się tworzywa termoplastyczne oraz tworzywa termo- i chemoutwardzalne, tzw. duroplasty. Można również zastosować podział według głównego składnika. W podziale tym rozróżnia się np. tworzywa, w których podstawowym składnikiem są polialkeny (polietylen, polipropylen), polistyren, żywice winylowe (poli(octan winylu), poli(alkohol winylowy), poli(chlorek winylu), poli(chlorek winylidenu)), polimery fluorowe, żywice akrylowe, fenoplasty, aminoplasty, poliamidy, poliuretany, poliformaldehyd, poliwęglany, pochodne celulozy (np. octan celulozy).
Tworzywa sztuczne są na ogół bardzo lekkie (gęstość najczęściej ok. 1 g/cm3), mają małą przewodność cieplną, większość z nich jest dielektrykami (przewodzą prąd elektryczny po dodaniu materiałów przewodzących, np. sadzy lub pyłu metalicznego), mogą być przezroczyste lub całkowicie nieprzezroczyste; tworzywa niemodyfikowane, w porównaniu z metalami, mają małą wytrzymałość na rozciąganie oraz mały moduł elastyczności; bardzo dobrą wytrzymałość na rozciąganie, duży moduł elastyczności mają tworzywa zbrojone np. włóknem szklanym (kompozyt, laminaty); tworzywa sztuczne są najczęściej odporne na czynniki chemiczne, wilgoć, lecz nieodporne na działanie czynników silnie utleniających; wadą większości tworzyw sztucznych jest ich wrażliwość na podwyższoną temperaturę (powyżej 100°C; politetrafluoroetylen i silikony są odporne na temperaturę do 250°C, a polimery aromatyczne i metaloorganiczne są odporne na temperaturę powyżej 400°C). Zmniejszenie palności tworzyw sztucznych uzyskuje się w wyniku wprowadzenia antypirenów. Większość tworzyw sztucznych jest łatwa do formowania i barwienia. Najczęściej stosowanymi metodami formowania są: wtrysk (formowanie wtryskowe), wytłaczanie, prasowanie tworzyw sztucznych, odlewanie tworzyw sztucznych oraz kalandrowanie. Ponadto w przetwórstwie tworzyw sztucznych stosuje się np. spiekanie, obróbkę plastyczną, laminowanie, zgrzewanie.
Tworzywa sztuczne są używane m.in. do wyrobu części maszyn, przyrządów, osłon kabli elektrycznych, elementów aparatury chemicznej i artykułów gospodarstwa domowego, galanterii, opakowań; stosowane w przemysłach: samochodowym, lotniczym, elektrotechnicznym, elektronicznym, włókienniczym, oraz w budownictwie; także wykorzystywane do wyrobu aparatury, narzędzi i sprzętu medycznego (np. sprzęt do pobierania i przetaczania krwi, dreny i cewniki, nici chirurgicznych), protez (stomatologiczne, stawów, tętnic i żył, zastawki serca, gałki oczne), szkieł kontaktowych i in. (biomateriały).
Pierwsze w skali przemysłowej próby chemicznego modyfikowania związków wielkocząsteczkowych rozpoczęto 1850–75. W 1870 w USA otrzymano celuloid, w Niemczech — 1897 galalit (produkcję uruchomiono 1904), a 1904 acetylocelulozę. Pierwszymi syntetycznymi tworzywami sztucznymi były żywice fenolowo-formaldehydowe, których produkcję podjęto 1909 na podstawie patentu L.H. Baekelanda. W 1928–31 rozpoczęto produkcję większości tworzyw poliwinylowych. Pierwsze tworzywa poliamidowe wyprodukowano 1937 w USA, polietylen wysokociśnieniowy 1939 w Wielkiej Brytanii, w USA rozpoczęto produkcję tworzyw poliestrowych 1942, poli(chlorku winylidenu) 1942, silikonów 1943. Dalszy rozwój tworzyw sztucznych był związany z wyprodukowaniem żywic epoksydowych w Szwajcarii, poliformaldehydu 1946 w USA, w RFN polietylenu niskociśnieniowego 1956 i poliwęglanów 1957, polipropylenu 1957 we Włoszech. W połowie XX w. nastąpił burzliwy rozwój tzw. wielkotonażowych tworzyw sztucznych (polietylen, polipropropylen, poli(chlorek winylu)) oraz nowych tworzyw sztucznych do specjalnych zastosowań, jak: termoodporne tworzywa sztuczne, tworzywa sztuczne o specyficznej budowie makrocząsteczki, zwłaszcza stereoregularne.
W Polsce początek przetwórstwa tworzyw sztucznych nastąpił w latach 20. XX w. W 1931 rozpoczęto produkcję folii na opakowania — tomofanu z regenerowanej celulozy, 1934 tworzyw fenolowo-formaldehydowych, galalitu; podjęto próby syntezy styrenu na podstawie prac K. Smoleńskiego. Szybki rozwój produkcji tworzyw sztucznych w Polsce nastąpił po II wojnie światowej.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia