Човечеството е използвало естествени полимерни материали като дърво, кожа и вълна от началото на историята, но синтетичните полимери стават възможни едва след развитието на каучуковата технология през 1800 г.Първият синтетичен полимерен материал, целулоид, е изобретен от Джон Уесли Хаят през 1869 г. от целулозен нитрат и камфор.Голям пробив в синтетичните полимери е изобретяването на бакелит от Лео Хендрик Бекеланд през 1907 г. Работата на Херман Щаудингер през 1920 г. ясно демонстрира макромолекулната природа на дългите вериги от повтарящи се единици.1 Думата „полимер“ идва от гръцки и означава „много части'.Бързият растеж на полимерната индустрия започва малко преди Втората световна война с разработването на акрилни полимери, полистирен, найлон, полиуретани и последващото въвеждане на полиетилен, полиетилен терефталат, полипропилен и други полимери през 1940-те и 1950-те години.Докато през 1945 г. са били произведени само около 1 милион тона, производството на пластмаси по обем надмина това на стоманата през 1981 г. и оттогава разликата непрекъснато нараства.
Чистите полимери рядко се обработват самостоятелно.Те се смесват с други материали, обикновено чрез механично смесване или смесване в състояние на стопилка, за да се получат пелети, прахове или екиси, които да се използват в последващи операции по обработка.2 Такива смесени продукти се наричат „пластмаси“, което означава „гъвкави“ на гръцки.Съединенията могат да включват Ž llers (за намаляване на разходите), подсилващи елементи, други полимери, оцветители, забавители на топлината, стабилизатори (за предотвратяване на влошаване от светлина, топлина или други фактори на околната среда) и различни помощни средства за обработка.
Синтетичните полимери могат да бъдат класифицирани в две категории.Термопластмасите (най-големият обем) могат да бъдат разтопени чрез нагряване, втвърдени чрез охлаждане и претопени многократно.Основните видове са полиетилен (PE), полипропилен (PP), полистирен (PS), поливинилхлорид (PVC), поликарбонат (PC), полиметилметакрилат (PMMA), полиетилен терефталат (PET) и полиамид (PA, найлон).Термореактивните пластове се втвърдяват чрез прилагане на топлина и налягане, поради омрежване, т.е. създаване на постоянни триизмерни мрежи.Те не могат да бъдат омекотени чрез нагряване за повторна обработка.Бакелитът, епоксидите и повечето полиуретани са термореактивни.
Настоящият преглед е посветен изключително на обработката на термопласти.Търговските термопласти се класифицират според тяхната производителност като „стока“ (с ниска производителност, като PE, PP, PS и PVC), „инженерни“ (като PC, найлон и PET) или „усъвършенствани“ (най-висока производителност, като напр. полимери с течни кристали (LCP), полифенилен сулфид (PPS) и полиетеретеркетон (PEEK)).Очакваният експлозивен растеж в инженерството и модерните полимери не се осъществи.Използването на пластмаса непрекъснато нараства през последните три десетилетия, но главно в категорията на стоките.Понастоящем стоковите полимери възлизат на ~88% от произведения обем3, инженерните пластмаси ~12% и са напреднали по-малко от 1%.Въпреки че цените на съвременните полимери на килограм са много по-високи от тези на обикновените полимери, тяхната глобална стойност за икономиката все още е много малка.
Стандартните пластмаси имат ниска якост и твърдост в сравнение с металите или керамиката и са склонни да проявяват пълзене при приложена сила.Те също имат температурни ограничения при използването им като твърди вещества (повечето се топят в диапазона 100–250°C).Модулите на опън на обикновените пластмаси са ~1 GPa (в сравнение с 210 GPa за стоманата).Значително подобрение може да се постигне чрез подреждане на полимерните вериги.Всъщност връзките въглерод-въглерод са много силни и са произведени полиетилени с единичен Ж слой със стойности на модула, надвишаващи тези на стоманата.Висока ориентация може да се постигне чрез специални техники на обработка, например екструзия и последващо изтегляне при ниски температури.При ниски температури полимерните вериги имат ограничена подвижност и ориентацията остава след разтягане.Последните открития и разработки на катализатори на основата на металоцен с едно място доведоха до нови видове обикновени полимери с контролирана молекулярна архитектура с подобрени свойства.
Световното производство на полимери се увеличи3 от 27 милиона тона през 1975 г. до ~ 200 милиона тона годишно през 2000 г. и продължава да расте.Според неотдавнашен доклад4 доставките на пластмасови продукти в САЩ през 2000 г. възлизат на 330 милиарда долара, а доставчиците нагоре по веригата са имали продажби от 90 милиарда долара, което довежда годишната сума до 420 милиарда долара.Общата заетост се оценява на 2,4 милиона – около 2% от работната сила в САЩ.Растежът на полимерната индустрия е резултат от уникалната комбинация от свойства на пластмасовите продукти, които включват лесно оформяне и производство, ниски плътности, устойчивост на корозия, електрическа и термична изолация и често благоприятна твърдост и издръжливост на единица тегло.
Време на публикуване: 04 февруари 2018 г