Inimkond on kasutanud looduslikke polümeerseid materjale nagu puit, nahk ja vill ajaloo algusest peale, kuid sünteetilised polümeerid said võimalikuks alles pärast kummitehnoloogia arengut 1800. aastatel.Ž rst sünteetilise polümeermaterjali, tselluloidi, leiutas John Wesley Hyatt 1869. aastal tselluloosnitraadist ja kamprist.Suureks läbimurdeks sünteetiliste polümeeride vallas oli bakeliidi leiutamine Leo Hendrik Baekelandi poolt 1907. aastal. Hermann Staudingeri töö 1920. aastatel näitas selgelt korduvate ühikute pikkade ahelate makromolekulaarset olemust.1 Sõna „polümeer” pärineb kreeka keelest ja see tähendab „palju” osad”.Polümeeritööstuse kiire kasv algas vahetult enne Teist maailmasõda, akrüülpolümeeride, polüstüreeni, nailoni, polüuretaanide väljatöötamisega ning sellele järgnenud polüetüleeni, polüetüleentereftalaadi, polüpropüleeni ja muude polümeeride kasutuselevõtuga 1940. ja 1950. aastatel.Kui 1945. aastal toodeti vaid umbes miljon tonni, siis plastmassi tootmine ületas mahult 1981. aastal terase oma ning vahe on sellest ajast peale pidevalt kasvanud.
Puhtaid polümeere töödeldakse harva iseseisvalt.Neid segatakse muude materjalidega, tavaliselt mehaanilise segamise või sulamisfaasis segamise teel, et saada graanuleid, pulbreid või akesid, mida kasutatakse järgnevates töötlemistoimingutes.2 Selliseid segutooteid nimetatakse "plastiks", mis tähendab kreeka keeles "painduv".Ühendid võivad sisaldada želeereid (kulu vähendamiseks), tugevdusi, muid polümeere, värvaineid, ammu aeglustajaid, stabilisaatoreid (vältimaks valguse, kuumuse või muude keskkonnategurite mõjul riknemist) ja erinevaid abiaineid.
Sünteetilisi polümeere saab liigitada kahte kategooriasse.Termoplasti (ülevalt suurima mahuga) saab sulatada kuumutamise teel, tahkuda jahutamise teel ja korduvalt ümber sulatada.Peamised tüübid on polüetüleen (PE), polüpropüleen (PP), polüstüreen (PS), polüvinüülkloriid (PVC), polükarbonaat (PC), polümetüülmetakrülaat (PMMA), polüetüleentereftalaat (PET) ja polüamiid (PA, nailon).Termoreaktiivid kõvenevad kuumuse ja rõhu rakendamisel ristsidumise ehk püsivate kolmemõõtmeliste võrkude loomise tõttu.Neid ei saa ümbertöötlemiseks kuumutades pehmendada.Bakeliit, epoksiidid ja enamik polüuretaane on termoreaktiivsed.
Käesolev ülevaade on pühendatud eranditult termoplastide töötlemisele.Kaubanduslikud termoplastid liigitatakse nende toimivuse järgi kaubaks (madala jõudlusega, nt PE, PP, PS ja PVC), tehniliseks (nagu PC, nailon ja PET) või täiustatud (kõrgeim jõudlus, nt. vedelkristallpolümeerid (LCP), polüfenüleensulfiid (PPS) ja polüeeterketoon (PEEK)).Eeldatav plahvatuslik kasv inseneri- ja arenenud polümeeride vallas ei realiseerunud.Plasti kasutamine on viimase kolme aastakümne jooksul pidevalt kasvanud, kuid seda peamiselt kaubakategoorias.Praegu moodustavad kaubapolümeerid ~88% toodetud mahust,3 tehnoplastid ~12% ja täiustatud vähem kui 1%.Kuigi täiustatud polümeeride kilogrammihinnad on palju kõrgemad kui tarbepolümeeride hinnad, on nende globaalne väärtus majandusele siiski väga väike.
Kaubaplastidel on metallide või keraamikaga võrreldes madal tugevus ja jäikus ning need kipuvad mõjuva jõu mõjul roomama.Samuti on neil tahke ainena kasutamisel temperatuuripiirangud (enamik sulab vahemikus 100–250 °C).Kaubaplastide tõmbemoodulid on ~1 GPa (võrreldes terase 210 GPa-ga).Märkimisväärset paranemist saab saavutada polümeeriahelate joondamisega.Tegelikult on süsinik-süsinik sidemed väga tugevad ning ühekihilisi polüetüleene on toodetud terase omast suuremate mooduliväärtustega.Kõrge orientatsiooni saab saavutada spetsiaalsete töötlemismeetoditega, näiteks ekstrusiooniga ja sellele järgneva tõmbamisega madalal temperatuuril.Madalatel temperatuuridel on polümeerahelate liikuvus piiratud ja orientatsioon jääb pärast venitamist alles.Hiljutised avastused ja ühekohaliste metallotseenipõhiste katalüsaatorite arendused on toonud kaasa uued kaubapolümeeride klassid, millel on kontrollitud molekulaarne arhitektuur ja paremad omadused.
Polümeeride tootmine maailmas kasvas3 27 miljonilt tonnilt 1975. aastal ~200 miljoni tonnini aastas 2000. aastal ja kasvab endiselt.Hiljutise aruande4 kohaselt ulatusid plasttoodete saadetised USA-s 2000. aastal 330 miljardi dollarini ja tarnivate tööstusharude müük oli 90 miljardit dollarit, mis teeb aastaseks kogumahuks 420 miljardit dollarit.Kogu tööhõive oli hinnanguliselt 2,4 miljonit – umbes 2% USA tööjõust.Polümeeritööstuse kasv on tingitud plasttoodete ainulaadsest omaduste kombinatsioonist, mille hulka kuuluvad lihtne vormimine ja valmistamine, madal tihedus, vastupidavus korrosioonile, elektri- ja soojusisolatsioon ning sageli soodne jäikus ja sitkus kaaluühiku kohta.
Postitusaeg: 04.04.2018