Műanyagok

A műanyagokat alig száz éve ismeri, illetve állítja elő az ember, de azóta elterjedésük egyre szélesebb körű. Mai életünk már elképzelhetetlen műanyagok nélkül. A XX. század húszas éveiben indult el a polimer műanyagok pályafutása. Ezen kutatások keretében fedezte fel Dr. Hermann Staudinger (1885-1965) német kémikus 1922-ben, hogy a szerves anyagok vázát nagyon hosszú molekulaláncok képezik. Ő javasolta először a műanyagokra a „makromolekula” megnevezést. 13 év kellett ahhoz, hogy kutatási eredményeit elismerjék, majd 1953-ban munkájáért Nobel-díjat kapott.

A műanyagok mesterséges úton vegyipari módszerekkel előállított olyan szerves polimerek, amelyeknek a váza kis moláris tömegű anyagokból (monomerekből) polimerizációval, polikondenzációval vagy poliaddícióval épül fel. A polimerizáció erősen hőtermelő egyensúlyra vezető folyamat.

Többféleképpen lehet őket csoportosítani: eredetük, szerkezetük és hővel szembeni viselkedésük szerint.

1. Eredet szerint

Eredetük szerint a makromolekulák két csoportba sorolhatóak: természetes alapú és mesterségesen előállított.

1. a) Természetes alapú makromolekulák

A természetes alapú műanyagok közé tartoznak a vulkánfíber, a viszkóz, a celluloid, műszaru, ebonit, keménygumi, a linóleum, a bitumen és a különféle kátrányok.

1. b) Mesterségesen előállított műanyagok

A mesterséges előállítás során kis molekulákból hoznak létre óriásmolekulákat.

    * polikondenzációs műanyagok

Kondenzációs folyamat közben keletkeznek, ami azt jelenti, hogy a monomerek makromulekulává alakulása során melléktermék, jobbára víz keletkezik. Ilyen műanyag például a PET, a polikarbonát, a nylon, a poliamidok, a bakelit. A fenolból vagy fenolszármazékokból és formaldehidből polikondenzációval létrehozott műanyagokat fenoplasztoknak nevezik.

    * polimerizációs műanyagok

A polimerizáció során a monomerek melléktermék keletkezése nélkül egyesülnek óriásmolekulává. A folyamatot gyorsítani is lehet a fény, a koncentráció növelése, hőmérséklet vagy a nyomás változtatásával. Az egyik legleterjedtebb polimerizációs műanyag a polietilén, de ilyen eljárással készül például a polipropilén, a PVC, a PTFE vagy a polisztirol is.

    * poliaddíciós műanyagok

A poliaddíciós folyamat során a makromolekulák kémiailag különböző molekulákból (két- vagy többfunkciós alapvegyület) jönnek létre, katalizátor nélkül, alacsony hőmérsékleten, melléktermék nem keletkezik. Ilyen eljárással jönnek létre a poliuretánok, az epoxigyanták és a polikarbamidok.

    * szervetlenláncú műanyagok

A szervetlenláncú műanyagok közé sorolják a szilikonokat: az egy vagy két komponensű szilikongyantákat.

2. Szerkezet szerint

A hőre lágyuló műanyagok amorf  vagy részben kristályos szerkezetűek, lineáris vagy elágazó, hosszú, fonal alakú molekulaláncokból állnak, melyek fizikai erővel (nem kémiai kötéssel) kapcsolódnak. A hőre keményedő duroplasztok (például a bakleit) térhálós szerkezetűek.

A polimerlánc alakja szerint lehetnek lineárisak, ahol a fonalak lánc alakúak és kovalens kötéssel kapcsolódnak; elágazóak, ahol a gyengébb kötés határozza meg a lineáris lánc tulajdonságait; kissé térhálósak, ami miatt az anyag rugalmasabbá válik; és lehet térhálós, ami miatt az anyag szilárdulás után már nem alakítható.

3. Hővel szembeni viselkedésük szerint

A hővel szembeni viselkedésük alapján a műanyagok két csoportra oszthatóak. A hőre keményedő anyagok közé tartoznak az epoxigyanták, a szilikonok, a fenoplaszt gyanták, a bakelit. A hőre lágyuló műanyagok közé tartozik például a PE, a PP, a PVC, a teflon, a PS és a PA.

Tulajdonságuk

A műanyagok jellemző sajátosságai a kiváló alakíthatóság és megmunkálhatóság, a jó elekromos- és hőszigetelőképesség, a vegyi hatásokkal szembeni közömbösség, a színezhetőség.

Alkalmazásuk

Sok területen nélkülözhetővé teszi a különböző fémek, például az ólom és a réz felhasználását.

Környezeti hatásai

Komoly környezeti problémát jelent a műanyag hulladék kezelése, mivel a kőolajalapú vegyületek nem bomlanak le a természetben. A műanyagot meg lehet semmisíteni hulladékégetőkben, azonban az eljárás során környezetszennyező anyagok keletkeznek.

Az újrahasznosítás is lehetséges, de ez felveti a tisztítás, a válogatás és a rossz minőségű anyag felhasználásának problémáját. Sajnos még ma is a hulladéklerakók jelentik a legbiztonságosabb és a legolcsóbb megoldást.