tworzywa amorficzne

Tworzywa amorficzne, czyli polimery bezpostaciowe, to materiały polimerowe, w których łańcuchy makrocząsteczek nie tworzą uporządkowanej struktury krystalicznej. W odróżnieniu od polimerów częściowo krystalicznych nie występuje w nich wyraźnie wyodrębniona faza krystaliczna; struktura jest nieuporządkowana, a zachowanie materiału przy ogrzewaniu opisuje się przede wszystkim przez przejście szkliste.

Typową cechą tworzyw amorficznych jest stopniowe mięknienie podczas ogrzewania. W źródłach Plastech wskazano, że tworzywa amorficzne zwykle nie przechodzą gwałtownie ze stanu stałego w ciekły, lecz mają szerszy zakres pomiędzy temperaturą zeszklenia a temperaturą płynięcia lub topnienia. Z tego powodu ich zachowanie termiczne i przetwórcze różni się od polimerów semikrystalicznych, które podczas krystalizacji wykazują większe zmiany objętości i wymagają doprowadzenia dodatkowego ciepła związanego z topnieniem fazy krystalicznej.

Amorficzna budowa często sprzyja przezroczystości materiału, ponieważ brak uporządkowanych obszarów krystalicznych ogranicza rozpraszanie światła. Nie jest to jednak cecha wszystkich wyrobów z tworzyw amorficznych, gdyż przezroczystość może być zmieniana przez dodatki, modyfikatory, napełniacze, barwniki lub budowę wielofazową materiału.

Identyfikacja i badanie struktury

Do oceny struktury polimerów i udziału fazy amorficznej stosuje się metody analityczne, m.in. spektroskopię w podczerwieni, analizę termiczną, DSC, TGA, DMA oraz NMR. W praktyce identyfikacja tworzywa wymaga ostrożności, ponieważ wyniki mogą zależeć nie tylko od polimeru bazowego, ale także od dodatków, napełniaczy, zmiękczaczy, pigmentów oraz sposobu przetworzenia.

Przykłady tworzyw amorficznych

• polistyren (PS) – typowy polistyren otrzymywany metodami rodnikowymi jest materiałem amorficznym, bezpostaciowym i przezroczystym; temperatura zeszklenia amorficznego PS wynosi około 100°C,
• poliwęglan (PC) – tworzywo amorficzne, przezroczyste, o wysokiej udarności i stabilności wymiarowej; jego transparentność jest wiązana z amorficzną strukturą,
• polimetakrylan metylu (PMMA) – polimer amorficzny o dużej twardości oraz bardzo dobrych właściwościach optycznych,
• ABS – amorficzny termoplast należący do kopolimerów styrenowych.

Znaczenie w przetwórstwie

Różnice pomiędzy polimerami amorficznymi i semikrystalicznymi mają znaczenie przy doborze parametrów przetwórstwa, zwłaszcza w formowaniu wtryskowym i wytłaczaniu. W przypadku materiałów semikrystalicznych istotna jest krystalizacja i związany z nią skurcz, natomiast w tworzywach amorficznych większe znaczenie ma zakres mięknienia, lepkość stopu oraz temperatura zeszklenia. Dobór parametrów powinien być zawsze prowadzony dla konkretnego gatunku handlowego, ponieważ właściwości mogą być istotnie zmienione przez modyfikację polimeru.