Технически пластмаси

Много от конвенционалните пластмаси срещат експлоатационни ограничения в някои по-специфични промишлени приложения. Същевременно изискванията на индустрията по отношение на теглото, стойността, приложната област и техническите характеристики на производствените материали непрекъснато нарастват.

Всичко това създава предпоставки за разработването на цялостна гама модифицирани технически (известни още като инженерни или индустриални) пластмаси. Това са група пластмасови материали, които се отличават с по-добри механични и/или термични свойства от широко използваните традиционни пластмаси (полистирен, PVC, полипропилен, полиетилен и др.).

Особености на техническите пластмаси
Предвид специфичните им свойства, техническите пластмаси обикновено се произвеждат в по-малки количества и се използват предимно за изработката на по-маломерни изделия или на такива в по-дребни серии (например механични компоненти), а не за продукти от масово потребление или в големи обеми (като пластмасови контейнери и опаковки).

Терминът технически пластмаси се отнася за термопластични, а не за термореактивни материали. Сред популярните технически пластмаси в индустрията са: акрилонитрил-бутадиен-стиренът (ABS), използван за изработката на автомобилни брони, автотабла и лего блокчета; поликарбонатите, незаменими в строителството, осветлението и др.; както и полиамидите (сред които е и познатият ни найлон), използвани в редица промишлени и потребителски приложения, включително в машиностроенето, транспортната и конвейерна техника, електротехниката, автомобилостроенето и др.

Индустриалните пластмаси постепенно заменят традиционните инженерни материали като дърво и метал във все повече приложения. Освен че се изравняват с тях и дори ги надминават по съотношение тегло/здравина и множество други свойства, техническите пластмаси значително оптимизират производствените процеси, давайки по-голяма свобода на проектантите и улеснявайки изработката на по-сложни форми и конструкции.

Така техническите пластмаси се нареждат сред водещите материали в производството на различни изделия за: автомобилната промишленост и транспорта, електротехниката и електрониката, машиностроенето, опаковъчната индустрия, строителството, телекомуникациите, космическия сектор и т. н. Според актуално проучване на Research and Markets, световният пазар на технически пластмаси, който е на стойност 57,2 млрд. щатски долара през 2014 г., се очаква да достигне близо двоен размер от 91,78 млрд. щатски долара до 2020 г.

Специфични свойства и предимства
Групата на техническите пластмаси обединява материали, които могат да бъдат използвани като инженерни структури. Те се отличават с ниска плътност, висока механична якост, отлична устойчивост на износване, нисък коефициент на триене, висока термична устойчивост, отлични електрически изолационни свойства, химическа стабилност и киселинно-алкална устойчивост, отлични възможности за оцветяване, модифицируемост и обработваемост и редица други забележителни предимства.

Всеки вид инженерна пластмаса обикновено разполага с уникална комбинация от свойства, които го превръщат в предпочитан материал за конкретни приложения. Поликарбонатите например са известни със своята отлична удароустойчивост, докато полиамидите са силно устойчиви на абразивни въздействия. Други свойства, проявявани от различните видове инженерни пластмаси, включват висока повърхностна твърдост, UV-устойчивост, възможност за самозалепване (използвано при производството на зъбни колела и спирачни челюсти), добри плъзгащи и демпфериращи свойства, гъвкавост, пожарна безопасност (не поддържат горене) и др.

Приложения
Инженерните пластмаси за производство на електрически и електронни устройства и компоненти представляват 30% от общото потребление на технически пластмаси. Тези материали се използват за: производство на корпуси и кутии, матрици, облицовъчен материал и изолации за електрическо/електронно оборудване и компоненти. Индустриалните пластмаси все по-масово изместват метала и термореактивните пластмаси в редица приложения от електрониката и електротехниката.

Инженерните пластмаси, използвани в машиностроенето, представляват около 12% от общото потребление на такива материали. Те се използват предимно за изработването на различни механични компоненти и изделия като: зъбни предавки, лагери, колела, втулки, сепаратори, корпуси, редуктори, ролки, плъзгащи ленти, клапани, витла, вентилатори, шпиндели, гайки, водачи, дискове, шайби и др.

Тенденции при модифицирането на технически пластмаси
Инженерните пластмаси могат да бъдат модифицирани чрез физични, химични или физико-химични комбинирани методи, включително смесване, кополимеризация (присаждане) и “армиране” с различни влакна и пълнежи. Модификацията може значително да подобри ефективността на инженерните пластмаси. 

В допълнение, при модифициране може да се използва една полимерна матрица, за да се произведат множество продукти с разнообразни приложения, да се подобрят гъвкавостта и ефективността на производството. Използвайки една машина за множество цели, е възможно лесно да се осъществи производството на различни серийни и специфични продукти.

Експертите прогнозират, че през идното десетилетие основни технологични тенденции при индустриалните пластмаси ще са все по-ниската себестойност и усъвършенстваните технически и експлоатационни характеристики. Очаква се ръст в приложенията на високопроизводителните инженерни пластмаси с термично съпротивление, висока износоустойчивост, електропроводимост и електромагнитни екраниращи функции. Сред водещите тенденции в бранша са и концепции като "зеленото" производство (свързано с по-активно опазване на околната среда и рециклиране), оказващи значително влияние върху молекулярния дизайн и производствените процеси на инженерните пластмаси.

Подобряване на техническите характеристики
Кополимеризацията, смесването, “легирането” и производството на композитни материали от инженерните пластмаси с общо предназначение може значително да подобри механичните свойства, термичната устойчивост и издръжливостта им на различни вредни въздействия. Модифицираните индустриални пластмаси могат да бъдат използвани вместо специални технически пластмаси в много приложения. 

Популярни характеристики, които все по-масово се целят при модифицирането на тези материали, са магнитните, електроизолационни и антибактериални свойства, особено в сферите на електротехниката, електрониката и медицината. Днес техническите пластмаси с подобрени експлоатационни качества и многофункционалните инженерни пластмаси притежават голям потенциал за приложение в множество области, в които високотехнологичните карбонови влакна, въглеродните нанотръби и графенът все още срещат практически ограничения.

По-евтини и “зелени” инженерни пластмаси
Поради изключително високата си пазарна цена, много специални технически пластмаси се използват само за военни или други тесни индустриални цели. За да се разшири приложната им област и до потребителския сектор, е необходимо значително понижаване на себестойността им. Производствените подходи към постигане на тази цел включват: смесване, “легиране” и подсилване на конвенционални пластмаси; свеждане до минимум на разходите за мономерните суровини; както и производство на технически пластмаси в по-големи мащаби.

С повишаването на екологичната осведоменост на глобалното общество, наред с продуктите от възобновяеми източници и екологосъобразното техническо оборудване, инженерните пластмаси също трябва да са сред “безопасните” за околната среда решения (environmental safety solutions). Биоразградимите технически пластмаси и индустриалните пластмасови материали, произведени от биопродукти, се очаква да регистрират все по-голямо търсене на пазара. Инженерните пластмаси от бъдещето ще бъдат не просто рециклируеми, но и плод на “зелено” производство с възобновяеми суровини.