Кіріспе
Жылумен жұмсарып, суыту кезінде қатайтын пластик. Термопластик немесе термоластаушы пластик – белгілі бір жоғары температурада иілгіш немесе қалыпқа келтірілетін және суығанда қатайтын кез келген пластикалық полимер материал. Көптеген термопластиктердің молекулалық салмағы жоғары болады. Полимер тізбектері молекулааралық күштермен байланысады, олар температураның көтерілуімен тез әлсіреп, тұтқыр сұйықтыққа айналады. Осы күйде термопластиктерді қайта пішімдеуге болады және әдетте инъекциялық қалыптау, қысыммен қалыптау, календарьдеу және экструзия сияқты полимер өңдеу әдістерімен бөлшектер жасау үшін қолданылады. Термопластиктер термореактивті полимерлерден (немесе «термореактивтерден») ерекшеленеді, олар қатаю процесінде өзгермейтін химиялық байланыстар құрайды. Термореактивтер қызғанда ерімейді, бірақ көбінесе ыдырайды және салқындағанда қайтадан қалыпқа келмейді. Термопластик материалдың физикалық қасиеттері шыныға айналу температурасынан жоғары және балқу температурасынан төменде фазалық өзгеріссіз күрт өзгереді. Кейбір термопластиктер шыныға айналу температурасынан төменде толық кристалдаспайды, олардың аморфты қасиеттерінің бір бөлігін немесе барлығын сақтайды. Жоғары оптикалық айқындық қажет болған кезде аморфты және жартылай аморфты пластиктер қолданылады, себебі жарық толқын ұзындығынан үлкен кристаллиттермен күшті шашырайды. Аморфты және жартылай аморфты пластиктердің химиялық әсерге және қоршаған ортаның механикалық кернеуіне төзімділігі төмен, себебі оларда кристалдық құрылым жоқ. Пластификаторлардың қосылуымен, аморфты тізбек сегменттерінің қозғалмалылығын арттыру арқылы, материалдың сынуға бейімділігін азайтуға болады, бұл шыныға айналу температурасын тиімді түрде төмендетеді. Полимерді сополимерлеу арқылы немесе полимерлену алдында мономерлерге бейтарап жанама тізбектерді қосу арқылы оны төмендетуге болады. Бұл әдістер қолданылмас бұрын автомобильдің пластикалық бөліктері суық температурада жарылып кетуі жиі кездесетін. Бұл – сызықтық немесе аз тармақталған, ұзын тізбекті молекулалар, олар қызғанда қайта-қайта жұмсарып, суығанда қатаюға қабілетті.
A thermoplastic, or thermosoftening plastic, is any plastic polymer material that becomes pliable or moldable at a certain elevated temperature and solidifies upon cooling. Most thermoplastics have a high molecular weight. The polymer chains associate by intermolecular forces, which weaken rapidly with increased temperature, yielding a viscous liquid. In this state, thermoplastics may be reshaped, and are typically used to produce parts by various polymer processing techniques such as injection molding, compression molding, calendering, and extrusion. Thermoplastics differ from thermosetting polymers (or "thermosets"), which form irreversible chemical bonds during the curing process. Thermosets do not melt when heated, but typically decompose and do not reform upon cooling. Above its glass transition temperature and below its melting point, the physical properties of a thermoplastic change drastically without an associated phase change. Some thermoplastics do not fully crystallize below the glass transition temperature, retaining some or all of their amorphous characteristics. Amorphous and semi amorphous plastics are used when high optical clarity is necessary, as light is scattered strongly by crystallites larger than its wavelength. Amorphous and semi amorphous plastics are less resistant to chemical attack and environmental stress cracking because they lack a crystalline structure. Brittleness can be decreased with the addition of plasticizers, which increases the mobility of amorphous chain segments to effectively lower the glass transition temperature. Modification of the polymer through copolymerization or through the addition of non reactive side chains to monomers before polymerization can also lower it. Before these techniques were employed, plastic automobile parts would often crack when exposed to cold temperatures. These are linear or slightly branched long chain molecules capable of repeatedly softening on heating and hardening on cooling.
Акрил
Бүгінгі акрилі өнеркәсібін екі бөлек, миллиардтаған долларлық нарыққа бөлуге болады: бір жағынан полиакрил қышқылы (ПАҚ) және оның эфир туындылары (ПАК) нарығы, екінші жағынан полиметилметакрилат (ПММА) нарығы. ПММА сонымен қатар Lucite, Perspex және Plexiglas сияқты тауарлық атауларымен де белгілі. Ол аквариумдар, түймелер, мотоцикл шлемдерінің визорлары, ұшақтардың терезелері, суасты кемелерінің қарау терезелері және автомобильдердің сыртқы жарықтарының линзалары сияқты заттар үшін берік шыныға балама ретінде қолданылады. Ол әріптер мен логотиптерді қоса, түрлі таңбалар жасау үшін кеңінен қолданылады. Медицинада ол сүйек цементі ретінде және көз линзаларын алмастыру үшін пайдаланылады. Акрил бояуы – судағы ПММА бөлшектерінен тұрады. Көптеген онжылдықтар бойы ПММА әлемдік деңгейде өндірілетін басым метакрил эфиры болып табылады. ПММА нарығындағы жетекші компаниялар: Mitsubishi Rayon (Жапония), Arkema SA (Франция), LG MMA (Оңтүстік Корея), Chi Mei Corp. (Тайвань), Sumimoto Chemical Company Ltd (Жапония), Evonik Industries (Германия), BASF (Германия), Dow Chemical Company (АҚШ), AkzoNobel (Нидерланды), Quinn Plastics (Ұлыбритания) және Cytec Industries (АҚШ). ПАҚ және ПАК нарығындағы негізгі өндірушілер – Nippon Shokubai Company Ltd. (Жапония), Arkema SA (Франция) және Dow Chemical Company (АҚШ).
АБС
Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) – полибутадиеннің қатысуымен стирол және акрилонитрилден синтезделген терполимер. АБС – жеңіл материал, жоғары соққыға төзімділікке және механикалық тұрақтылыққа ие. Қалыпты қолдану кезінде адам денсаулығына көп қауіп келтірмейді. Ол ойыншықтар, тұрмыстық техника және телефондар сияқты көптеген тұтыну тауарларында қолданылады.
Найлон
Найлон полиамидтер деп аталатын полимерлер класына жатады. Ол негізінен қанап, мақта және жібек орнына парашют, арқан, желкен, бронежилеттер және киім-кешек сияқты өнімдерде қолданылып келді. Найлон талшықтары мата, арқан, кілем және музыкалық ішектер жасауға қолайлы, ал көп мөлшерде найлон машина бұрандалары, тісті дөңгелектер және электр құралдарының қаптамалары сияқты механикалық бөлшектерге пайдаланылады. Бұған қоса, ол жылуға төзімді күрделі материалдарды өндіруде қолданылады.
ПЛА
Полилакты қышқылы (полилактид) – жаңартылатын ресурстардан, мысалы, жүгері крахмалы (Америка Құрама Штаттарында), қант қызылшасының қабығы (Еуропада), тапиока тамыры, картоп қырықпасы немесе крахмал (көбінесе Азияда) және қант қамысынан алынатын компостталатын термопластикалық алифатикалық полиэстер. Бұл, балқытып қабаттастыру моделі (FDM) технологиясымен 3D-басылымда қолданылатын ең көп таралған материал.
Полибензимидазол
Полибензимидазол (PBI, Poly[2,2’ (m-фенилен) 5,5’-бисбензимидазолдың қысқартылған атауы]) талшығы – өте жоғары балқу температурасы бар синтетикалық талшық. Ол ерекше жылулық және химиялық тұрақтылыққа ие, және оңай тұтанбайды. Оны алғаш рет американдық полимер химия ғалымы Карл Шипп Марвел жоғары температурада беріктігін сақтайтын, қаттылығы жоғары және жаңа материалдарды іздеу барысында тапқан. Жоғары тұрақтылығының арқасында полибензимидазол өрт сөндірушілердің киім-кешектері, ғарышкерлердің скафандрлары, жоғары температураға төзімді қорғаныш қолғаптары, дәнекерлеушілердің киімдері және ұшақ қабырғаларын жасау үшін қолданылады. Соңғы жылдары полибензимидазол отын жасушаларында мембрана ретінде қолданыла бастады.
Поликарбонат
Поликарбонат (PC) термопластиктері Lexan, Makrolon, Makroclear және arcoPlus сияқты тауарлық атаулармен белгілі. Олар көптеген қолданыстар үшін оңай өңделеді, қалыпталады және термоформаланады, мысалы, электрондық компоненттер, құрылыс материалдары, дерек сақтау құрылғылары, автомобильдер мен ұшақтардың бөлшектері, протездердегі ұялар және қауіпсіздік глазуры. Поликарбонаттардың бірегей полимерлік идентификациялық коды жоқ. Поликарбонаттан жасалған заттарда бисфенол А (BPA) прекурсор мономеры болуы мүмкін. Олар ультракүлгін сәулелерге сезімтал, оларға ұшырағанда сарғаяды (бұл әсіресе қорғаныш қаптамасы жоқ немесе жеткіліксіз қорғалған фараларда байқалады).
Полиэфир сульфоны
Полиэфирсульфон (PES) немесе полисульфон – жоғары жылулық, тотығуға және гидролиздік тұрақтылығы бар, сондай-ақ сулы минералды қышқылдарға, сілтілерге, тұз ерітінділеріне, майлар мен майларға жақсы төзімді, арнайы жасалған термопластиктер класы.
Полиоксиметилен
Полиоксиметилен (POM), сондай-ақ ацеталь, полиацеталь және полиформальдегид деп те аталады, бұл жоғары қатаңдық, төмен үйкеліс және тамаша өлшемдік тұрақтылық қажет болатын прецизионды бөлшектерде қолданылатын инженерлік термопластик. Көптеген басқа синтетикалық полимерлер сияқты, оны әртүрлі химиялық компаниялар сәл өзгеше формулалармен шығарады және Delrin, Celcon, Ramtal, Duracon, Kepital және Hostaform сияқты әртүрлі саудалық атаулармен сатады.
Полиэфир эфир кетоны
Полиэфир эфир кетоны (PEEK) – инженерлік қолданыстарда пайдаланылатын полиарилэфиркетон (PAEK) отбасынан түсті емес органикалық термопластикалық полимер. Ол алғаш рет 1980-ші жылдардың басында Victrex PLC, кейін ICI (Imperial Chemical Industries) компанияларымен ұсынылған. Оның жоғары тозуға төзімділігі, аз тұтанғыштығы және түтін мен зиянды газдардың аз бөлінуі сияқты қасиеттері бар.
Полиэтеримид
Полиэтеримид (PEI) бисфенол А, 4,4'-метилендианилин және 3-нитрофталалық ангидрид қатысатын жаңа нитро ығыстыру реакциясы арқылы өндіріледі, оның жоғары жылулық деформация температурасы, созылу беріктігі және модулі бар. Олар көбінесе жоғары өнімділік электр және электрондық бөлшектерде, микротолқынды пештерде және автомобильдің қозғалтқыш бөліміндегі детальдарда қолданылады.
Полиэтилен
Полиэтилен (полиэтин, полиэтен, ПЭ) – тығыздығы мен молекулалық құрылысына қарай жіктелетін ұқсас материалдардың тобы. Ол сондай-ақ поли деп аталады және этиленнің қосылыс полимерленуі арқылы алынады. Өндіріс процесіне байланысты төмен немесе жоғары тығыздықты болуы мүмкін. Ол ылғалға және көптеген химиялық заттарға төзімді. Бөлме температурасында (және төмен температурада) икемді және жылумен дәнекерлеуге болады. Арзан пластик болғандықтан, сұранысқа қанағат ету үшін үлкен көлемде өндіріледі. Мысалы: өте жоғары молекулалық салмақты полиэтилен (UHMWPE) берік және химиялық заттарға төзімді. Ол қозғалатын машина бөліктерін, подшипниктерді, тісті дөңгелектерді, жасанды буындарды және кейбір бронежилеттерді жасауға қолданылады. Жоғары тығыздықты полиэтилен (ЖДПЭ), қайта өңдеуге жарамды пластик №2, көбінесе сүт ыдыстары, сұйық кір жуғыш құралдардың бөтелкелері, сыртқы жиһаз, маргаринге арналған ыдыстар, көшбасқа арналған канистралар, су таратқыш жүйелер, су ағызу құбырлары және азық-түлік қаптары ретінде қолданылады. Орташа тығыздықты полиэтилен (MDPE) қаптама пленкалары, қаптар, газ құбырлары мен фитингтері үшін қолданылады. Төмен тығыздықты полиэтилен (LDPE) икемді және сығымды бөтелкелерді, сүт ыдыстарының қақпақтарын, сауда дүкендерінің қаптарын жасауға қолданылады, ал сызықтық төмен тығыздықты полиэтилен (LLDPE) берік тауарлардың қораптарын тасымалдау және тиеу кезіндегі қаптама ретінде, сондай-ақ үй шаруашылығындағы тағамды жабу үшін қолданылады.
ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) is tough and resistant to chemicals. It is used to manufacture moving machine parts, bearings, gears, artificial joints and some bulletproof vests. High density polyethylene (HDPE), recyclable plastic no. 2, is commonly used as milk jugs, liquid laundry detergent bottles, outdoor furniture, margarine tubs, portable gasoline cans, drinking water distribution systems, water drainage pipes, and grocery bags. Medium density polyethylene (MDPE) is used for packaging film, sacks and gas pipes and fittings. Low density polyethylene (LDPE) is flexible and is used in the manufacture of squeeze bottles, milk jug caps, retail store bags and linear low density polyethylene (LLDPE) as stretch wrap in transporting and handling boxes of durable goods, and as the common household food covering.
Полифенилен оксиді
2,6 ксиленолдың еркін радикалдық, сатылы өсу оксидациялық қосынды полимерленуінен алынатын полифенилен оксиді (PPO) жоғары температураға төзімділік, соққыға беріктік, минералды және органикалық қышқылдарға химиялық тұрақтылық және судың аз сіңірілуі сияқты көптеген қасиеттерімен ерекшеленеді. PPO өңдеуге қиындық тудырады, сондықтан коммерциялық түрде қолданылатын шайыр (Нориль) PPO-ны жоғары соққыға төзімді полистиролмен (HIPS) қосып жасалады, бұл өңдеу температурасын төмендетуге мүмкіндік береді.
Полифенилен сульфиді
Полифенилен сульфиді (PPS) — p-дихлорбензол мен натрий сульфидінің конденсациялық полимерленуі арқылы алынатын, ерекше химиялық тұрақтылыққа, жақсы электрлік қасиеттерге, тамаша отқа төзімділікке, төмен үйкеліс коэффициентіне және микротолқынды сәулеленуге жоғары өткізгіштікке ие. PPS негізінен қаптау материалдары ретінде қолданылады. Бұл PPS бөлшектерінің сулы суспензиясын шашып, 370 °C-тан жоғары температурада қыздыру арқылы жасалады. PPS-тің белгілі бір сорттарын инжекциялық және пресстеу арқылы қалыптау кезінде қолдануға болады, онда PPS бөлшектері жұмсарып, байқалатын байланысқа түседі (300-370 °C). Инжекциялық және пресстеу арқылы қалыпталған PPS-тің негізгі қолданылу салалары – әртүрлі коррозиялық ортада қолданылатын ыдыс-аяқ, подшипниктер және сорғы бөлшектері.
Полипропилен
Полипропилен (ПП) қайта пайдаланылатын пластикалық тағам контейнерлері, микротолқынды пеште және ыдыс жуғыш машинада қолдануға жарамды пластикалық контейнерлер, подгузниктердің ішкі қаптамасы, гигиеналық төсемдердің қаптамасы мен корпусы, арқандар, кілемдер, пластикалық бұйымдар, құбыр жүйелері, автомобиль аккумуляторлары, электр кабельдерінің изоляциясы және газдар мен сұйықтықтарға арналған сүзгілер сияқты алуан түрлі өнімдерде қолданылады. Медицинада ол жарықшаны (грыжаны) емдеуде және ыстыққа төзімді медициналық құралдар жасауда пайдаланылады. Полипропилен жамылғылары кеңселік папкалар мен қаптамаларға, сондай-ақ мөлдір сақтау жәшіктеріне қолданылады. Полипропиленді қайта өңдеуге болатын пластик ретінде 5 нөмірмен белгілейді. Ол салыстырмалы түрде инертті болғанымен, ультракүлгін сәулелерге осал және тікелей күн сәулесінде айтарлықтай тозады. Полипропилен полиэтилендерге (HDPE, LDPE) қарағанда соққыға төзімділігі төмен. Сондай-ақ, ол жоғары ұшқыш газдар мен сұйықтықтарды біршама өткізеді.
Полистирол
Полистирол әр түрлі формада өндіріледі, олардың әртүрлі қолданыс салалары бар және орташа немесе өте төмен тығыздыққа ие болуы мүмкін. Экструзияланған полистирол (PS немесе xPS, кейде қызғылт/көк түсті) бір рет қолданылатын ас-аяқ құралдарын, қатты жерге тікелей жанасатын, изоляциялық көбік тақталарын, CD және DVD дискілердің қаптамаларын, автомобильдер мен қайықтардың пластикалық модельдерін және түтін дабылдарының корпустарын жасауға қолданылады. Кеңейтілген полистирол көбігі (EPS немесе "стиропен", ақ) жылу оқшаулау және қаптау материалдарын жасау үшін қолданылады, мысалы, сынғыш заттарды қорғауға арналған "жаңғақтар" және қалыпталған көбік. Полистирол кополимерлері ойыншықтар мен өнімдердің қаптамаларын жасауға қолданылады.
Поливинилхлорид
Поливинилхлорид (ПВХ) – бұл берік, жеңіл, тұрақты, жақсы қатаң және әмбебап материал, сонымен қатар қышқылдар мен сілтілерге төзімді. Оның көп бөлігі құрылыс саласында қолданылады, мысалы, винил сайдинг, дренаж құбырлары, суағарлар және шатыр жабындары үшін. Пластификаторлар қосу арқылы ПВХ иілгіш формаға келтіріледі, бұл оны шлангтар, түтіктер, электр оқшаулағыштар, пальтолар, күртелер және қаптамалар сияқты заттарға пайдалы етеді. Иілгіш ПВХ су төсектер мен бассейн ойыншықтары сияқты үрленетін өнімдерде де қолданылады. ПВХ винилден жасалған әрекеттік фигуралардың да кең таралған материалы болып табылады, әсіресе Жапония сияқты елдерде, онда бұл материал «Софуби» фигураларында (жұмсақ винил ойыншықтар) кеңінен қолданылады. ПВХ оңай иіледі және тасымалдау кезінде иілуге бейім болғандықтан, деформацияны азайту үшін пластик жылжымалы болғанша қыздырылып, содан кейін қажетті пішінге келтіріледі. ПВХ химиялық және физикалық қасиеттерін өзгерту үшін көптеген нақты модификациялармен өндіріледі. Пластификацияланған поливинилхлоридте (pPVC) шикізатқа пластификаторлар қосылып, оны қалыптау алдында иілгіш етеді. Бастапқыда денсаулық және қоршаған ортаға қатысты мәселелер толыққанды түсініксіз болды, ал кейінгі зерттеулер өнімдерді алмастыруға және тыйым салуға әкелді. Алғашқы түрі көбінесе пластмассаланбаған поливинилхлорид (uPVC) деп аталады, ол су, қалдықтар және кәріз жүйелері сияқты орнатулар үшін жиі қолданылады. Химиялық модификация көбінесе қасиеттерде күрт өзгерістерге әкеледі. Хлорланған поливинилхлорид (ХПВХ) ПВХ полимерін құрастыратын бастапқы еркін радикалды хлорлау реакциясына ПВХ-ны ұшырату арқылы өндіріледі. Хлорлау реакциясы полимерлік көмірсутек тізбегіне хлор атомдарын қосуды жалғастырады, коммерциялық қолданыстар үшін жалпы хлордың 56-74% аралығына жеткенше. Хлордың мөлшерінің артуы ХПВХ-тың химиялық тұрақтылығы, қышқылдарға, сілтілерге және тұздарға төзімділігі, аммиак қосылыстарына, ароматтарға, эфирлерге, кетондарға сезімталдығы, химиялық тұрақтылығы және жылу беруге қарсы тұру сияқты хлорға байланысты қасиеттерін арттырады. ХПВХ тұрғын үй, коммерциялық және өнеркәсіптік қолданыстар үшін су, химиялық, ыстық және суық су жүйелерінде жиі қолданылады.
Поливинилдиен фториді
Поливинилиден фториді, ПВДФ, фторполимерлер класына жататын термопластиктер болып табылады және жоғары химиялық инерттілігімен және кедергіге төзімділігімен белгілі. ПВДФ винилиден фториді мономерынің полимерленуі арқылы алынады. ПВДФ термопластигі инженерлік қолданулар үшін парақтар мен құбырлар түрінде, сондай-ақ еріткіштерде ерітіліп, өнім бетіне жағылатын ұнтақтар мен жабындар түрінде өндіріледі. ПВДФ химия өнеркәсібінде агрессивті химиялық заттар мен жоғары тазалықтағы сұйықтарды тасымалдауға арналған құбырлар ретінде кеңінен қолданылады. ПВДФ материалы құрылыс, көлік, химиялық процестер, электр энергетикасы, аккумуляторлар, сарқынды су және оны тазалау салаларында қолданылады.
Политетрафлюороэтилен (тефлон)
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) – тетрафторэтиленнің синтетикалық фторполимері, көбінесе Teflon тауарлық атауымен танылады. ПТФЭ су өткізбейді: сулы сұйықтықтар материалды баспайды, себебі фторкөміртектердің фтордың жоғары электротерістігіне байланысты Лондонның таралу күштері әлсірейді. Бұл оның тамақ дайындау құралдарын қаптау үшін қолданылуын да қамтамасыз етеді. Полимердің кез келген қатты дененің арасындағы ең төмен үзілу коэффициентіне ие, сондықтан ол подшипниктер мен қозғалатын механикалық бөліктерді тіреу үшін жиі қолданылады.