De mensheid heeft sinds het begin van de geschiedenis natuurlijke polymere materialen zoals hout, leer en wol gebruikt, maar synthetische polymeren werden pas mogelijk na de ontwikkeling van de rubbertechnologie in de 19e eeuw.Het eerste synthetische polymeermateriaal, celluloid, werd in 1869 door John Wesley Hyatt uitgevonden uit cellulosenitraat en kamfer.Een belangrijke doorbraak op het gebied van synthetische polymeren was de uitvinding van bakeliet door Leo Hendrik Baekeland in 1907. Het werk van Hermann Staudinger in de jaren twintig demonstreerde duidelijk de macromoleculaire aard van lange ketens van zich herhalende eenheden.1 Het woord 'polymeer' komt uit het Grieks en betekent 'veel onderdelen'.De snelle groei van de polymeerindustrie begon kort voor de Tweede Wereldoorlog, met de ontwikkeling van acrylpolymeren, polystyreen, nylon, polyurethaan en de daaropvolgende introductie van polyethyleen, polyethyleentereftalaat, polypropyleen en andere polymeren in de jaren veertig en vijftig.Terwijl er in 1945 slechts ongeveer 1 miljoen ton werd geproduceerd, overtrof de productie van kunststoffen in volume die van staal in 1981, en de kloof is sindsdien voortdurend groter geworden.
Zuivere polymeren worden zelden op zichzelf verwerkt.Ze worden gemengd met andere materialen, meestal door mechanisch mengen of mengen in de smelttoestand, om pellets, poeders of akes te produceren die bij daaropvolgende verwerkingsactiviteiten kunnen worden gebruikt.2 Dergelijke samengestelde producten worden 'plastics' genoemd, wat in het Grieks 'plooibaar' betekent.De verbindingen kunnen bestaan uit vulstoffen (om de kosten te verlagen), versterkingen, andere polymeren, kleurstoffen, vlamvertragers, stabilisatoren (om bederf door licht, hitte of andere omgevingsfactoren te voorkomen) en diverse verwerkingshulpmiddelen.
Synthetische polymeren kunnen in twee categorieën worden ingedeeld.Thermoplastische materialen (verreweg het grootste volume) kunnen worden gesmolten door verwarming, vast worden gemaakt door afkoeling en herhaaldelijk opnieuw worden gesmolten.De belangrijkste soorten zijn polyethyleen (PE), polypropyleen (PP), polystyreen (PS), polyvinylchloride (PVC), polycarbonaat (PC), polymethylmethacrylaat (PMMA), polyethyleentereftalaat (PET) en polyamide (PA, nylon).Thermoharders worden gehard door de toepassing van warmte en druk, als gevolg van verknoping, dwz het creëren van permanente driedimensionale netwerken.Ze kunnen niet zacht worden gemaakt door verhitting voor herverwerking.Bakeliet, epoxy's en de meeste polyurethaansoorten zijn thermoharders.
Dit overzicht is uitsluitend gewijd aan de verwerking van thermoplasten.Commerciële thermoplastische materialen worden geclassificeerd op basis van hun prestaties als ‘commodity’ (lage prestaties, zoals PE, PP, PS en PVC), ‘Engineering’ (zoals PC, nylon en PET) of ‘advanced’ (hoogste prestaties, zoals vloeibare kristalpolymeren (LCP's), polyfenyleensulfide (PPS) en polyetheretherketon (PEEK)).De verwachte explosieve groei in engineering en geavanceerde polymeren bleef uit.Het gebruik van kunststoffen is de afgelopen dertig jaar voortdurend gegroeid, maar vooral in de categorie grondstoffen.Momenteel vertegenwoordigen basispolymeren ~88% van het geproduceerde volume,3 technische kunststoffen ~12% en minder dan 1%.Hoewel de prijzen van geavanceerde polymeren per kilogram veel hoger zijn dan die van basispolymeren, is hun mondiale waarde voor de economie nog steeds erg klein.
Basiskunststoffen hebben een lage sterkte en stijfheid in vergelijking met metalen of keramiek, en vertonen de neiging kruip te vertonen onder uitgeoefende kracht.Ze hebben ook temperatuurbeperkingen bij het gebruik ervan als vaste stof (de meeste smelten in het bereik van 100–250 °C).De trekmoduli van standaardkunststoffen zijn ~1 GPa (vergeleken met 210 GPa voor staal).Er kan een aanzienlijke verbetering worden bereikt door de polymeerketens op één lijn te brengen.In feite zijn de koolstof-koolstofbindingen erg sterk, en er zijn enkelvoudige polyethyleensoorten geproduceerd met moduluswaarden die hoger zijn dan die van staal.Een hoge oriëntatie kan worden bereikt door speciale verwerkingstechnieken, bijvoorbeeld extrusie en vervolgens trekken bij lage temperaturen.Bij lage temperaturen hebben de polymeerketens een beperkte mobiliteit en blijft de oriëntatie behouden na uitrekking.Recente ontdekkingen en ontwikkelingen van op metalloceen gebaseerde katalysatoren met één plaats hebben geresulteerd in nieuwe soorten basispolymeren met een gecontroleerde moleculaire architectuur en verbeterde eigenschappen.
De wereldproductie van polymeren is gestegen3 van 27 miljoen ton in 1975 tot ongeveer 200 miljoen ton per jaar in 2000 en groeit nog steeds.Volgens een recent rapport4 bedroeg de verzending van kunststofproducten in de VS in 2000 330 miljard dollar, en hadden de toeleverende industrieën een omzet van 90 miljard dollar, wat het jaarlijkse totaal op 420 miljard dollar brengt.De totale werkgelegenheid werd geschat op 2,4 miljoen mensen – ongeveer 2% van de Amerikaanse beroepsbevolking.De groei van de polymeerindustrie is het resultaat van de unieke combinatie van eigenschappen van kunststofproducten, waaronder gemakkelijke vormgeving en fabricage, lage dichtheden, weerstand tegen corrosie, elektrische en thermische isolatie, en vaak gunstige stijfheid en taaiheid per gewichtseenheid.
Posttijd: 04-02-2018