Polimery to związki o bardzo dużej masie cząsteczkowej i

Polimery to związki o bardzo dużej masie cząsteczkowej i jednocześnie regularnej
powtarzalnej budowie. Polimery są zbudowane z długich łańcuchów utworzonych ze stale
powtarzających się jednostek zwanych merami. Polimery naturalne są jednym z
podstawowych budulców organizmów żywych. Polimery syntetyczne są podstawowym
budulcem tworzyw sztucznych, a także wielu innych powszechnie wykorzystywanych
produktów chemicznych takich jak: farby, lakiery, oleje przemysłowe, środki smarujące, kleje
itp. Polimery syntetyczne otrzymuje się w wyniku łańcuchowych lub sekwencyjnych reakcji
polimeryzacji ze związków posiadających minimum dwie grupy funkcyjne zwanych
monomerami.
W przypadku masy cząsteczkowej zwykłych związków chemicznych sprawa jest prosta każdy związek ma jedną masę cząsteczkową, która jest sumą mas atomowych wchodzących
w jej skład atomów.
Polimery są jednak nietypowymi związkami chemicznymi - w ich skład wchodzą cząsteczki
jednego rodzaju, ale z powodu statystycznej natury reakcji polimeryzacji cząsteczki te mają
różną ilość powtarzalnych jednostek zwanych merami. W typowym polimerze mamy zwykle
do czynienia z całą populacją cząsteczek o różnej masie cząsteczkowej - od bardzo małych
(powiedzmy 100 g/mol) do bardzo dużych (milion i więcej g/mol).
Dlatego w przypadku polimerów należało stworzyć nowe pojęcie tzw. średniej masy
cząsteczkowej.
W praktyce stosowane są dwa rodzaje tej średniej:

średnia liczbowo masa cząsteczkowa - którą obliczamy sumując masy cząsteczkowe
poszczególnych cząsteczek pomnożone przez liczbę cząsteczek mających daną masę
cząsteczkową i następnie dzieląc tę sumę przez ogólną liczbę wszystkich cząsteczek.
gdzie N<i to liczba cząsteczek o masie Mi, zaś N to całkowita liczba wszystkich
cząsteczek w próbce.

średnią wagowo masę cząsteczkowa - którą obliczamy sumując masy cząsteczkowe
poszególnych cząsteczek pomnożone przez łączną wagę cząsteczek mających
określoną masę cząsteczkową i następnie dzieląc tę sumę przez ogólną wagę
wszystkich cząsteczek.
gdzie: mi to łączna masa cząsteczek o masie cząsteczkowej Mi, zaś m to masa całej
próbki.
po przekształceniu odpowiada to:
Średnia liczbowo masa cząsteczkowa jest zawsze niższa od średniej masowej. Dzieląc średnią
masową przez średnią liczbową uzyskujemy polidyspersja (zwany też indeksem polidyspersji)
będący miarą tego, czy w polimerze dominuje grupa cząsteczek o zbliżonej masie
cząsteczkowej czy, przeciwnie, rozkład mas cząsteczkowych jest bardziej "płaski".
Masę cząsteczkową liczbowo średnią można wyznaczać technikami, w których na wynik ma
wpływ liczba cząstek - np. w osmometrii, zaś masę cząsteczkową wagowo średnią w
technikach, w których na wynik ma wpływ rozmiar cząsteczek, np. w technikach opartych na
rozpraszaniu światła.
Ze względu na to, że masa cząsteczkowa średnia liczbowo "preferuje" cząsteczki o mniejszej
masie, ale częściej występujące w mieszaninie, zaś wagowo średnia "preferuje" cząsteczki o
większej masie, ta pierwsza jest zawsze mniejsza od drugiej.
Polimeryzacja to reakcja, w wyniku której związek chemiczny o małej masie cząsteczkowej
zwany monomerem lub mieszanina kilku takich związków reagują same z sobą, aż do
wyczerpania wolnych grup funkcyjnych, w wyniku czego powstają cząsteczki o wielokrotnie
większej masie cząsteczkowej od substratów, tworząc polimer.
Reakcje polimeryzacji można podzielić na:


stopniowe - w których reakcja następuje "krok po kroku", tj. najpierw reagują z sobą
dwa monomery tworząc dimer, a następnie dimery reagują z sobą tworząc tetramery
itd. W stopniowej polimeryzacji masa cząsteczkowa produktu bardzo silnie zależy od
stopnia przereagowania monomerów. (Patrz: Równanie Carothersa) Aby więc uzyskać
polimer o dużej masie cząsteczkowej należy uzyskać wysoki stopień przereagowania
monomerów.
łańcuchowe - w których reakcja następuje "lawinowo", zaczyna się ona od reakcji
inicjowania aktywnej formy monomeru, która jest w stanie przyłączać do siebie
kolejne monomery w reakcji propagacji pozostając aktywna aż do momentu "śmierci"
w wyniku reakcji terminacji. Reakcje terminacji i inicjacji przebiegają stosunkowo
wolno, natomiast reakcja propagacji przebiega błyskawicznie, dzięki czemu można w
tym procesie uzyskać polimery o dużych masach cząsteczkowych. W polimeryzacji
łańcuchowej nie potrzeba osiągać wysokiego stopnia przereagowania monomerów.
Masa cząsteczkowa uzyskiwanego polimeru zależy głównie od stosunku szybkości
reakcji inicjacji i terminacji do szybkości reakcji propagacji. Szczególnym
przypadkiem polimeryzacji łańcuchowej jest polimeryzacja żyjąca.
Począwszy od lat 30. XX w. wiele reakcji polimeryzacji wykorzystanych jest w przemyśle.
Szybkość polimeryzacji uzależniona jest od temperatury, ciśnienia, ilości i rodzaju inicjatora
lub katalizatora.
Ze względu na techniczny sposób przeprowadzania polimeryzacji rozróżnia się:
1. Polimeryzację w roztworze - w której środowiskiem polimeryzacji jest odpowiedni
rozpuszczalnik, w którym rozpuszcza się zarówno monomery jak i inicjator.
2. Polimeryzację emulsyjną - w której monomery tworzą cząstki emulsyjne (micele), zaś
inicjator znajduje się w roztworze właściwym. Dla utrzymania odpowiedniej struktury
miceli, do środowiska reakcji dodaje się związków pomocniczych, które regulują pH
środowiska reakcji oraz napięcie powierzchniowe. Produktem polimeryzacji
emulsyjnej jest lateks, który może stanowić gotowy produkt końcowy albo z którego
wydorębnia się polimer poprzez proces koagulacji emulsji.
3. Polimeryzację w zawiesinie - w której monomer tworzy dość spore krople zawieszone
w roztworze a inicjator znajduje się w tych kroplach. Zawiesinę uzyskuje się poprze
intensywne mieszanie monomeru w substancji, w której monomer i inicjator są
całkowicie nierozpuszczalne. W praktyce przemysłowej jest to zwykle woda.
Polimeryzacja odbywa się wewnątrz kropel monomeru. W jej wyniku powstaje
gotowy granulat polimeru.
4. Polimeryzację w bloku - w którym do ciekłego monomeru dodaje się wprost incjator.
W wyniku polieryzacji powstaje lity blok polimeru, który może stanowić produkt
końcowy, lub który należy poddać granulacji.
5. Polimeryzację w fazie gazowej - w której monomerami są gazy o niskiej temperaturze
krytycznej. Proces polimeryzacji prowadzony jest w adiabatycznych reaktorach
rurowych lub autoklawach pod zwiększonym ciśnieniem. W wyniku tego rodzaju
polimeryzacji powstaje zwykle pył polimeru, które odfiltrowywuje się, a następnie
stapia i granuluje.
6. Polimeryzacja na granicy faz - w której monomer znajduje się w jednej fazie ciekłej,
zaś inicator w drugiej. Polimeryzacja odbywa się w punkcie styku ubu faz. Powstający
polimer jest natychmiast "wyciągany" z układu reakcji tak aby utrzymywać cały czas
dużą powierzchnię styku faz. W wyniku tej polimeryzacji otrzymuje się włókna lub
bardzo cienkie folie.
Mer to najprostszy, jaki da się wyróżnić, stale powtarzający się fragment cząsteczek
polimerów.
Można powiedzieć, że polimery składają się z bardzo długiego łańcucha merów,
zakończonych na obu końcach grupami końcowymi.
W przypadku polimerów syntetycznych - tj. sztucznie otrzymywanych w wyniku reakcji
polimeryzacji często przyjmuje się, że merem jest nie najprostszy jaki da się wyróżnić
fragment cząsteczki lecz ten fragment, który bezpośrednio pochodzi od reagującego
monomeru.
Np. w cząsteczce polietylenu: –CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH 2–
najprostszym, powtarzalnym fragmentem cząsteczki jest grupa CH2, jednak ze względu na to,
że polietylen otrzymuje się w wyniku polimeryzacji etylenu CH2=CH2 przyjmuje się, że
merem w polietylenie jest grupa CH2CH2.
Monomery to proste cząsteczki tego samego związku chemicznego, z których w wyniku
polimeryzacji powstaje polimer.
Monomery stosowane do syntezy polimerów syntetycznych można podzielić na:



monomery winylowe - są to związki posiadające wiązania wielokrotne węgiel-węgiel,
(jak np. etylen CH2=CH2), które pękając w trakcie reakcji polimeryzacji prowadzą do
powstawania poliolefin
monomery cykliczne - są to związki posiadające naprężone układy cykliczne (np.
cyklobutan), które mogą pękać w trakcie polimeryzacji - otrzymuje się w ten sposób
wiele polimerów np. poliamidy.
monomery funkcyjne - są to związki, które posiadają minimum dwie reaktywne grupy
funkcyjne, które reagując z sobą w wyniku reakcji polikondensacji lub poliaddycji
prowadzą do otrzymania polimerów posiadających charakterystyczne układy wiązań
np. poliueratanów
Dimer - najprostszy oligomer. Składa się tylko z dwóch merów (elementów łańcucha). Jest
efektem połączenia dwóch jednakowych cząsteczek.
Dimery najprościej jest otrzymać w wyniku reakcji dwóch związków, z których każdy
posiada tylko jedną grupę funkcyjną zdolną do polimeryzacji. Np: kondensacja
trimetylosilanolu:
Me3SiOH + HOSiMe3 -> Me3SiOSiMe3
W przypadku użycia związków posiadających po dwie grupy funkcyjne zdolne do
polimeryzacji, zazwyczaj bardzo trudno jest zatrzymać rekację na etapie dimieru i w
rezultacie otrzymuje się mieszaninę oligomerów, lub, przy sprzyjających warunkach polimer
o wysokiej masie cząsteczkowej
Me2Si(OH)2 + (HO)2SiMe2 -> HOMe2SiOSiMe2OH - dimer
HOMe2SiOSiMe2OH + (HO)2SiMe2 -> HOMe2SiOSiMe2OSiMe2OH - trimer
HOMe2SiOSiMe2OSiMe2OH + (HO)2SiMe2 -> HOMe2SiOSiMe2OSiMe2OSiMe2OH
- teramer
itd, aż do HOMe2SiO[SiMe2O]nSiMe2OH (n>100) - polimer
Niektóre dwufunkcyjne związki organiczne, np: γ-hydroksykwasy zwane laktydami posiadają
zdolność do samorzutnej cyklizacji, prowadzącej do utworzenia, trwałych, cyklicznych
dimerów. To czy dany związek dwufunkcyjny wykazuje tendencję do cyklizacji do dimeru
(lub wyższych oligomerów) czy raczej do polimeryzacji zależy od wielu różnych czynników
wynikających z samej struktury związków, a także od warunków prowadzenia reakcji.
Zwykle związki, których dimeryzacja prowadzi do powstania ugrupowań cyklicznych, w
których występuje 6 lub 8 atomów wykazują większą tendencję do cyklizacji niż związki
których dimeryzacja prowadzi do większych od 8- lub mniejszych od 6-członowych cykli.
Cyklizacji do dimerów sprzyja też prowadzenie reakcji w dużym rozcieńczeniu.
Dimery, podobnie jak wszystkie oligomery posiadają zwykle pośrednie własności fizyczne
między monomerem, a w pełni wykształconym polimerem.
Oligomer to związek chemiczny, który, podobnie jak polimer jest utworzony z pewnej liczby
powtarzalnych fragmentów zwanych merami, lecz zawiera on ich niezbyt wielką liczbę.
Granica między oligomerami i "prawdziwymi" polimerami jest bardzo płynna. W praktyce,
przyjmuje się, że oligomerem jest związek, który nie posiada jeszcze w pełni wykształconych
cech fizycznych (np: temperatury topnienia, lepkości itp.) charakterystycznych dla
"prawdziwego" polimeru zbudowanego z tych samych merów. W większości przypadków
masowo stosowanych tworzyw syntetycznych (np: polietylenu) graniczną liczbą merów przy
której związek zaczyna mieć już typowe cechy użytkowe polimeru jest ok 100. Dalszy wzrost
stopnia polimeryzacji nie ma już dużego wpływu na własności fizyczne polimerów,
aczkolwiek jest on wciąż zauważalny.
Oligomery są zwykle produktami ubocznymi procesów polimeryzacji i często usuwa się je z
końcowego produktu, gdyż "psują" one jego własności fizyczne. Niektóre oligomery
produkuje się jednak celowo, czasami po to aby je dalej przetworzyć (tzw. makromonomery),
a czasami mają one same z siebie interesujące własności użytkowe i są stosowane jako
dodatki do farb, substancje zagęszczające, oleje hydrauliczne a nawet dodatki do
kosmetyków.
Oligomery o bardzo małej liczbie merów (do mniej więcej dziesięciu) nazywa się dodając do
słowa mer, greckie liczebniki (di-, tri-, tetra-): np: dimer, trimer, tetramer itd...
Oligomery mogą mieć budowę liniową, cykliczną lub oligocykliczną. Wiele oligomerów
cyklicznych powstaje w określonych warunkach spontanicznie. Np: formaldehyd
pozostawiony na dłużej w temperaturze pokojowej ulega spontanicznej trimeryzacji do
trioksanu:
Wiele olgomerów cyklicznych jest zdolna do dalszej polimeryzacji poprzez otwarcie
pierścienia. Np: wcześniej wspomniany trioksan łatwo polimeryzuje do odpowiedniego
polieteru - polioksymetylenu (POM), który jest tworzywem konstrukcyjnym o bardzo
dobrych własnościach mechanicznych. Innymi przykładem oligomerów cyklicznych, z
których otrzymuje się polimery są: cyklosiloksany, substraty do syntezy silikonów
Kopolimer - rodzaj polimeru, w którego łańcuchach występują dwa lub więcej rodzajów
merów. W odróżnieniu od kopolimerów, polimery zawierające tylko jeden rodzaj merów
nazywa się często homopolimerami. Głównym powodem otrzymywania kopolimerów są ich
szczególne własności fizyczne, których nie mogą posiadać homopolimery zawierające te
same mery.
[Edytuj]
Podział





Statystyczne - w których mery są losowo "porozrzucane" wzdłóż łańcucha, mniej
więcej tak jak kolory kart w dobrze potasowanej talii. (Przykładowy łańcuch:
ABBABAABBAABABABBAABBAAAB).
Gradientowe - rozkład merów jest też dość losowy, ale patrząc wzdłóż łańcucha
polimeru daje się zauważyć, że na jednym z jego końców dominują mery A, a na
drugim mery B. (Przykładowy łańcuch: AAABAAABABABABBABBBABBBB)
Naprzemienne - mery A i B występują naprzemiennie - po merze A jest zawsze B, a
po B jest zawsze A. (Przykładowy łańcuch: ABABABABAB)
Blokowe - mery A i B występują w blokach - bloki te mogą mieć różny charakter, co
jest kryterium daleszego ich podziału:
o diblokowe - w których istnieją tylko dwa duże bloki merów A i B
(Przykładowy łańcuch: AAAAAAAABBBBBB)
o multiblokowe - w których istnieje więcej niż jeden blok, te z kolei można
jeszcze podzielić na:
o multublokowe-regularne - w których występują 3-4 długie bloki (Przykładowy
łańcuch: AAAAAAAABBBBBBAAAAAAA)
o multiblokowo-naprzemienne - w których występują naprzemiennie krótsze lub
dłuższe ale regularne bloki merów: (Przykładowy łańcuch:
AAABBBAAABBBAAABBB)
o multiblokowo-statystyczne - w których bloki mają różną, losową długość.
(Przykładowy łańcuch: AAAABBBBBBBABBBBBBAAABBBBBAAAA)
Szczepione - w których do głównego łańcucha polimeru są przyczepione boczne
odgałęzienia, zbudowane z innych merów niż główny łańcuch.
[Edytuj]
Własności fizyczne
Własności kopolimerów prawie nigdy nie są prostą wypadkową homopolimerów
zawierających te same mery.
Kopolimery statystyczne i naprzemienne posiadają zwykle mniejszy stopień krystaliczności i
niższe temperatury mięknięcia od obu wyjściowych homopolimerów. Przy odpowiednim
doborze kombinacji merów mają one jednak często dużo lepsze własności mechaniczne
(zwłaszcza podwyższoną udarność). Typowymi przykładami kopolimerów statystycznych są
np: SAN (Styren-akrylonitryl) - który jest jednocześnie dość przezroczysty, ale nie tak kruchy
jak sam poliakrylonitryl. Innym dobrze znanym przykładem jest kopolimer ABS
(akrylonitryl-butadien-styren), który jest łatwy w formowaniu, a jednocześnie posiada bardzo
dobrą wytrzymałość na rozciąganie, połączoną z dużą udarnością.
Kopolimery blokowe, które jest znacznie trudniej otrzymać niż statystyczne czy
naprzemienne, mają zdolność do mikroseparacji bloków. W stopie, bloki merów mają
tendencje do krystalizowania razem z sobą, co daje w efekcie materiały o budowie
warstwowej - nieco podobnej do tradycyjnych kompozytów, ale w których warstwy nie są z
sobą sklejone lecz tworzą jeden lity blok materiału. Tego typu materiały posiadają często
wyjątkowo dobre własności mechaniczne, oraz mają często własności anizotropowe (różne w
różnych kierunkach).
Jeśli w kopolimerze występują długie bloki o własnościach hydrofobowych i jednocześnie
bloki o własnościach hydrofilowych, całość uzyskuje własności amfifilowe, które mogą być
wykorzystywane na różne sposoby - np: do produkcji farb emulsyjnych, jako środki
czyszczące, jako warstwy zapobiegające zaparowywaniu się szyb itp.
Kopolimery szczepione otrzymuje się zwykle na bazie biopolimerów, po to aby
zmodyfikować ich własności. Np: często stosowanym zabiegiem w przemyśle skórzanym,
jest szczepienie skóry (a ściśle biorąc tworzących ją polipeptydów za pomocą poliakrylanów
co powoduje wygładzanie i trwałe nabłyszczenie powierzchni, przy zachowaniu tradycyjnych
walorów użytkowych skóry.
Podział ze względu na pochodzenie



polimery syntetyczne - są to polimery pochodzące w 100% z syntezy chemicznej
zaczynającej się od prostych monomerów
polimery naturalne - są to polimery wytwarzane w 100% przez organizmy żywe; są to
m.in. celuloza, białko, kwas nukleinowy.
polimery modyfikowane - są to polimery naturalne, które jednak zostały sztucznie
zmodyfikowane chemicznie, zwykle w celu zmiany ich własności użytkowych np:
octan celulozy, białko modyfikowane, skrobia modyfikowana.
[Edytuj]
Podział ze względu na topologię

polimer liniowy - są to polimery, w których łańcuchy główne są proste i nie mają
żadnych rozgałęzień np: wysokociśnieniowy polietylen lub teflon.

polimer rozgałęziony - są to polimery, w których łańcuchy główne są w ten czy inny
sposób rozgałęzione - wyróżnia się tutaj:
o polimer bocznołańcuchowy - w którym, krótkie boczne łańcuchy są regularnie
bądź nieregularnie rozmieszczone wzdłuż głównego łańcucha;
o polimer rozgałeziony wielokrotnie po angielsku hyperbranched, w którym
występuje wiele wielkokrotnych rozgałęzień, tak że nie da się już wyróżnić
głownego łańcucha;
o polimer gwiazdowy - w którym z jednego centralnego punktu wybiega kilka
do kilkunastu "ramion" będących zwykłymi liniowymi łańcuchami;
o dendrymer - są to polimery rozgałęzione wielokrotnie ale w bardzo regularny
sposób, tworzące struktury podobne do fraktali;

polimer drabinkowy - są to polimery, w których występują dwa równoległe łańcuchy
główne połączone od czasu do czasu, krótkimi, bocznymi łańcuchami

polimer usieciowany - są to polimery, które tworzą przestrzenną ciągłą sieć, tak że nie
da się już w nich wyróżnić pojedynczych cząsteczek.

polimer cykliczny - stosunkowo rzadko spotykany - w którym zamiast liniowych
cząsteczek występują ogromne cząsteczki cykliczne.
[Edytuj]
Podział ze względu na jednorodność budowy chemicznej
Chodzi tutaj o to, czy polimer jest zbudowany z bloków pochodzących z jednego monomeru,
czy też jest zbudowany z bloków pochodzących od dwóch lub więcej monomerów. Polimery
zbudowane z wielu bloków pochodzących od kilku monomerów nazywa się kopolimerami.
Kopolimery dzieli się z kolei na:





kopolimer statystyczny - są to polimery, w których występują krótkie losowo
przemieszane bloki pochodzące od poszczególnych merów.
kopolimer gradientowy - są to polimery, w których wstępują krótkie losowo
przemieszane bloki, jednak na jednym z końców cząsteczki można znaleźć więcej
bloków jednego rodzaju a na drugim drugiego rodzaju.
kopolimer naprzemienny - są to polimery, w których ściśle naprzemiennie występują
krótkie bloki pochodzące od poszczególnych merów.
kopolimer blokowy - są to polimery, w których występują długie bloki pochodzące z
poszczególnych merów - zazwyczaj tylko 2 lub 3.
polimer szczepiony - są polimery, w których do głównego łańcucha są przyłączone
bloki pochodzące od innego monomeru w formie bocznych odgałęzień.
[Edytuj]
Podział ze względu na budowę






poliolefina - są to polimery zawierające tylko węgiel i wodór, w których występują
długie łańcuchy węglowe -C-C-C-. Do najbardziej znanych przykładów zaliczają się
polietylen, polipropylen i polistyren
polimer winylowy - są to polimery otrzymywane w wyniku rozerwania wiązań C=C
występujących w monomerach, na skutek czego powstają długie łańuchy węglowe.
Formalnie rzecz biorąc większość poliolefin również należy do polimerów
winylowych, ale zazwyczaj rozumie się pod tą nazwą takie polimery jak poliakrylan,
polimetakrylan, polichlorek winylu itp., a więc zawierające oprócz węgla i wodoru
także inne atomy.
poliester - są to polimery, w których w głównych łańcuchach występują wiązania
estrowe
polieter - są to polimery, w których w głównych łańcuchach występują wiązania
eterowe, najbardziej znanym przedstawicielem jest poli(tlenek etylenu)
poliamid - są to polimery w których występuje wiązanie amidowe (-NH-C(O)-)
poliuretan - są to polimery, w których występują wiązania uretanowe ( -NH-C(O)-O)


polimer nieorganiczny - są to polimery, w których w głównych łańcuchach nie
występują atomy węgla, takie jak polisiloksan, polifosfazen, polisiarczek i wiele
innych.
polipeptyd, poli(węglowodan), kwas nukleinowy - to wszystko są biopolimery.
Polimery winylowe to polimery otrzymywane w wyniku polimeryzacji winylowej z
monomerów zawierających podwójne wiązania C=C, których łańcuchy główne składają się
atomów węgla powiązanych pojedyńczymi wiązaniami -C-C-C-C-.
Polimery winylowe to najszersza gałąź polimerów syntetycznych. Należą do nich:





część poliolefin czyli polimerów zawierających tylko atomy węgla i wodoru
polifluoroolefiny - czyli polimery zawierające oprócz atomów węgla i wodoru także
atomy fluoru - ich najbardziej znanym przedstawicielem jest teflon
polichloroolefiny - czyli polimery zawierające oprócz atomów węgla i wodoru także
atomy chloru których najbardziej znanym przedstawicielem jest poli(chlorek winylu)
poliakrylany,polimetakrylany, polioctany winylowe - czyli polimery zawierające
grupy karboksylowe i estrowe.
oraz polimery z pozostałymi grupami funkcyjnymi takimi jak: poliakrylonitryl,
poli(alkohol winylowy), poli(acetal winylowy) i inne.
Tworzywa sztuczne to materiały oparte na polimerach syntetycznych, które zastępują
tradycyjne materiały takie jak drewno, ceramika, metal, kauczuk naturalny, gutaperka, masy
plastyczne oraz stanowią grupę zupełnie nowych materiałów, które nie mają swoich
naturalnych odpowiedników.
Tworzywa sztuczne od strony użytkowej można podzielić na:



duromery - Twarde, trudnotopliwe o wysokiej odporności mechanicznej służące jako
materiały konstrukcyjne - inaczej nazywane sztucznymi metalami. Niektóre duromery
zastępują też materiały ceramiczne.
plastomery - Mniej sztywne od duromerów ale łatwotopliwe i rozpuszczalne - dzięki
ich topliwości można je przetwarzać poprzez topienie i wtryskiwanie do form lub
wytłaczanie, dzięki czemu można z nich uzyskać bardzo skomplikowane kształty.
Stosowane są zamiast drewna i niekiedy zamiast metalu - np: jako obudowy do
maszyn i urządzeń, elementy wyposażenia domowego itd, itp.
elastomery - są to tworzywa które można rozciągać i ściskać. W wyniku rozciągania
lub ściskania elastomery zmieniają znacznie swój kształt ale po odjęciu siły wracają
do poprzednich wymiarów. Elastomery zastąpiły prawie całkowicie kauczuk
naturalny, ale znalazły też szereg nowych zastosowań niedostępnych dla zwykłego
kauczuku.
Tworzywa sztuczne ("tworzywa wielkocząsteczkowe") - kompozycje polimeru (składnika podstawowego) z
substancjami chemicznymi (substancje pomocnicze, dodatki) mającymi na celu modyfikację właściwości fizycznych
polimeru (np.: poprawa płynności, zwiększenie stabilności termicznej) oraz poprawę właściwości użytkowych
wyrobów.
Ze względu na zachowanie się polimerów podczas przetwórstwa wyróżnia się następujące podstawowe ich typy:
tworzywa, tworzywa sztuczne, przetwórstwo tworzyw,
przetworstwo
tworzyw,
wtryskiwanie,
wytłaczanie,
wytlaczanie, modyfikacja tworzyw, termoplasty, granulat,
compounding, extrusion, injection moulding

Tworzywa termoplastyczne - które pod wpływem podwyższonej temperatury płyną (lub topią się) i dają się
formować, a po ochłodzeniu zestalają się zachowując nadany kształt. Podczas przetwórstwa, z zachowaniem
odpowiednich parametrów procesu (temperatura, ciśnienie, naprężenia ścinające) nie zachodzą przemiany
chemiczne.

Tworzywa chemoutwardzalne - zdolne do sieciowania "na zimno", pod wpływem dodanych monomerów
sieciujących i/lub katalizatorów bądź inicjatorów i przyspieszaczy reakcji tworzenia wiązań poprzecznych w
temperaturze pokojowej lub niższej, co prowadzi do zmiany ich stanu skupienia od ciekłego do zestalonego.

Tworzywa termoutwardzalne - które w miarę podwyższania temperatury początkowo przechodzą w stan
płynny, a następnie ulegają sieciowaniu dając produkt nietopliwy i nierozpuszczalny. Proces sieciowania
może być wynikiem zachodzących w podwyższonej temperaturze reakcji grup funkcyjnych zawartych w
łańcuchu wyjściowej żywicy lub efektem inicjowanych w podwyższonej temperaturze reakcji ugrupowań
zawartych w łańcuchu polimeru z monomerem sieciującym.
Struktura stosowanych i przetwarzanych w chwili obecnej tworzyw sztucznych znacznie odbiega od tej, którą
przewidywano ponad 20 lat temu, a za główną przyczynę takiego stanu rzeczy należy uznać opracowanie
doskonalszych metod polimeryzacji oraz nowych technologii mieszania i kompatybilizacji już istniejących polimerów.
Dlatego też w chwili obecnej, dzięki wspomnianym możliwościom, inżynieria materiałów polimerowych stanowi
doskonałe narzędzie w zakresie projektowania właściwości użytkowych wyrobu oraz wynikających stąd wymagań
stawianym stosowanym tworzywom.
Jako główne przyczyny stosowania blend polimerowych należy wymienić:





Zachowanie dobrych właściwości inżynierskich polimerów przez "rozcieńczenie" ich w tanich
(wielkotonażowych) tworzywach
Opracowanie materiałów o pełnym zakresie pożądanych właściwości
Tworzenie mieszanek o dużej wytrzymałości przy wykorzystaniu synergicznych efektów zdarzających się
podczas wzajemnego oddziaływania na siebie polimerowych składników blend
Dostosowanie składu blend do wymagań postawionych przez użytkownika
Recykling technologicznych i/lub poużytkowych odpadów z tworzyw sztucznych
PLASTYFIKATORY:
zmiękczacze, substancje dodawane do tworzyw sztucznych w celu zmiękczenia i zwiększenia ciągliwości;
plastyfikatory ułatwiają przetwórstwo tworzyw.
POLIMERYZACJA:
reakcja chemiczna, w wyniku której z monomerów (związków o małej masie cząsteczkowej) powstają polimery;
rozróżnia się polimeryzację addycyjną (poliaddycję), zachodzącą bez wydzielania produktów ubocznych, i
polimeryzację polikondensacyjną (polikondensację) - z wydzielaniem związków małocząsteczkowych;
polimeryzacja jednego rodzaju monomerów to homopolimeryzacja, różnych (zw. wtedy komonomerami) kopolimeryzacja.