miniatura|Diversos tipus de plàstic en articles per a la llar En química i tecnologia, els plàstics són materials orgànics polimèrics d'alta massa molecular. Són molècules gegants formades per àtoms de carboni juntament amb altres d'hidrogen, oxigen, i en menor mesura, clor, fluor, nitrogen o silici. Els plàstics són sòlids amorfs, sintètics o semisintètics, que tenen una gran utilitat per a la indústria.
En la significació més general, el mot s'aplica a les substàncies de diferents estructures i naturaleses que no tenen un punt fix d'ebullició i posseeixen durant un interval de temperatures propietats d'elasticitat i flexibilitat que permeten modelar i adaptar-les a diferents formes i aplicacions. Tanmateix, en sentit restringit, denota certs tipus de materials sintètics obtinguts mitjançant fenòmens de polimerització o multiplicació artificial dels àtoms de carboni en les llargues cadenes moleculars de compostos orgànics derivats del petroli i altres substàncies naturals.
Etimologia El mot plàstic deriva del mot llatí plasticus, que al seu torn prové de les paraules gregues πλαστικός (plastikos) i πλαστός (plastos), que fan referència a la mal·leabilitat, la capacitat de ser modelat per tal de donar-li qualsevol forma física (pel·lícules, fibres, tubs, ampolles, caixes, ...), utilitzant diferents mètodes (fusió, extrusió, pressió, ...). La paraula es va utilitzar originalment com a adjectiu per denotar un cert grau de mobilitat i facilitat per adquirir certa forma, sentit que es conserva en el terme plasticitat.
Història Els primers plàstics eren materials creats a partir de substàncies naturals d'origen biològic, com per exemple proteïnes de l'ou o de la sang, que són polímers orgànics. A partir de proteïnes de la llet, com la caseïna, tractades amb sosa càustica es van desenvolupar materials que imitaven les propietats de les banyes del bestiar. Els primers plàstics sintètics com el cautxú, la nitrocel·lulosa, el col·lagen o la galalita, foren el resultat de la transformació química de substàncies naturals, que més tard serien complementades amb molècules sintètiques per obtenir substàncies com la baquelita, la resina epoxi, el clorur de polivinil, o el polietilè.
Durant la dècada del 1800 el desenvolupament dels plàstics es va accelerar gràcies al descobriment de la vulcanització per Charles Goodyear, un procediment per a obtenir materials termoestables a partir del cautxú natural. Alexander Parkes va inventar el 1862 la parkesina, el primer plàstic fet per l'home."Alexander Parkes (1813 - 1890)" a Website of the Plastics Historical Society. (en anglès) El primer plàstic totalment artificial va ser la baquelita, descoberta i comercialitzada per Leo Hendrik Baekeland el 1907, era un tipus de plàstic barat, no inflamable i polivalent que va ser força popular. Al llarg del l'ús del plàstic es va fer extremadament popular i va arribar a substituir altres materials tant dins l'àmbit domèstic com l'industrial.
Les propietats característiques Els plàstics són substàncies formades per macromolècules orgàniques anomenades polímers. Aquests polímers són grans agrupacions de monòmers units mitjançant un procés químic anomenat polimerització. Els plàstics proporcionen el balanç necessari de propietats que no poden aconseguir amb altres materials per exemple: color, poc pes, tacte agradable i resistència a la degradació ambiental i biològica.
De fet, plàstic es refereix a un estat del material, però no al material en si: els polímers sintètics habitualment anomenats plàstics, són en realitat materials sintètics que poden assolir l'estat plàstic, això és que el material es troba viscós o fluid, i no té propietats de resistència dels materials a esforços mecànics. Aquest estat s'aconsegueix quan el material en estat sòlid es transforma en estat plàstic generalment per escalfament, i és ideal per als diferents processos productius, ja que en aquest estat és que el material pot manipular de les diferents formes que existeixen en l'actualitat. Així que la paraula plàstic és una forma de referir-se a materials sintètics capaços d'entrar en un estat plàstic, però plàstic no és necessàriament el grup de materials als que quotidianament fa referència aquesta paraula.
Són propietats característiques de la majoria dels plàstics, encara que no sempre es compleixen en determinats plàstics especials: Són barats. Tenen baixa densitat. Són impermeables. Aïllen l'electricitat. Aïllen la calor, tot i que no hi són resistents. Són resistents a la corrosió i a la intempèrie. Resisteixen davant l'acció de molts factors químics. Alguns es reciclen millor que altres que no són biodegradables ni fàcils de reciclar. Són fàcils de treballar. En alguns plàstics la seva combustió pot ser molt contaminant.
Processos d'elaboració La primera part de la producció de plàstics és l'elaboració de polímers en la indústria química. Avui en dia la recuperació post-consumidor és essencial també. La part de producció de productes terminats per la indústria manufactura actua sobre els plàstics en forma de gra o resina. Més freqüentment s'utilitzen diverses formes de modelat (per injecció, compressió, rotació, inflació, etc.) o l'extrusió de perfils o fils, per generar millors resultats.
Tipus de plàstics Existeix una gran varietat de plàstics, per classificar-los hi ha un sistema de codificació que es mostra en la Taula 1. Els productes duen una marca que consisteix en el símbol internacional de reciclat amb el corresponent codi corresponent al mitjà segons el material específic.
Segons el monòmer de base En aquesta classificació es considera l'origen del monòmer del qual part de la producció del polímer. Pel que fa al seu origen, els polímers poden ser classificats en naturals i sintètics. Naturals. Són presents de manera espontània als productes naturals com la cel·lulosa, el cautxú, o la caseïna, Són els polímers els monòmers són derivats de productes d'origen natural amb unes característiques determinades. Dins de dos d'aquests exemples hi ha altres plàstics dels quals provenen: Els derivats de la cel·lulosa que s'obtenen industrialment per modificació dels polímers naturals: cel·luloide, cel·lofana. Els derivats del cautxú són la goma i l'ebonita. Sintètics: Són aquells que tenen origen en productes elaborats per l'home, principalment derivats del petroli. Per exemple, es pot citar el polietilè, el polipropilè, el PVC o el niló.
Segons el seu comportament davant la calor Termoplàstics Un termoplàstic és un plàstic el qual, a temperatura ambient és plàstic o deformable, es fon a un líquid quan és escalfat i s'endureix en un estat vitri quan és prou refredat. La majoria dels termoplàstics són polímers d'alt pes molecular, els que posseeixen cadenes associades per mitjà de febles forces de Van der Waals (polietilè); fortes d'interacció dipol-dipol i enllaç d'hidrogen; o fins i tot anells aromàtics apilats (poliestirè). Els polímers termoplàstics difereixen dels polímers termoestables en què després d'escalfar i modelar aquests poden reescalfar i formar altres objectes. En el cas dels termoestables o termodurs, la seva forma després de refredar no canvia i si l'escalfem inicia un procés de piròlisi podent incendiar, però mai estovar-se.
Les seves propietats físiques canvien gradualment si es fonen i es modelen diverses vegades. Els principals termoplàstics són: Resines cel·lulòsiques. Estan obtingudes a partir de la cel·lulosa, el material constituent de la part llenyosa de les plantes. Pertany a aquest grup el raió. Polietilens i derivats. Fan servir com a matèria primera l'etilè obtingut del craqueig del petroli que, tractat posteriorment, permet obtenir diferents monòmers, com l'acetat de vinil, l'alcohol vinílic i el clorur de vinil, entre d'altres. Pertanyen a aquest grup el PVC, el poliestirè i el metacrilat. Derivats de les proteïnes. Pertanyen a aquest grup el niló i el perló, obtinguts a partir de les diamides. Derivats del cautxú. Són exemples d'aquest grup els anomenats comercialment pliofilms, clorhidrat de cautxú que s'obtenen afegint àcid clorhídric als polímers de cautxú.
Termoestables Els plàstics termoestables són materials que una vegada que han patit el procés d'escalfament-fusió i formació-solidificació, es converteixen en materials rígids que no tornen a fondre's. Generalment, es fabriquen a partir d'un aldehid. Els plàstics termoestables no poden ser reciclats, excepte com a material de rebliment.The Open University (UK) (2000). T838 Design and Manufacture with Polymers: Introduction to Polymers. Milton Keynes: The Open University, p. 9
Polímers del fenol. Són plàstics durs, insolubles i infusa però, si durant la fabricació es fa servir un excés de fenol, s'obtenen termoplàstics. Resines epoxi. Resines melamíniques. Baquelita. Aminoplàstics. Polímers d'urea i derivats. Pertany a aquest grup la melamina. Polièsters. Resines procedents de l'esterificació de polialcohols, que solen emprar-se en vernissos. Si l'àcid no hi és en excés, s'obtenen termoplàstics.
Segons la reacció de síntesi També es poden classificar segons la reacció que va produir el polímer:Classificació dels plàstics
Polímers d'addició. Impliquen sempre la ruptura o obertura d'una unió del monòmer per permetre la formació d'una cadena. En la mesura que les molècules són més llargues i pesants, la cera parafíniques es torna més dura i més tenaç. Exemple: 2n H₂C=CH₂ → [-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-]n
Polímers de condensació. Són aquells en què la reacció té lloc entre grups funcionals reactius presents en els monòmers. Ha de tenir, almenys, dos grups reactius per monòmer per donar-li continuïtat a la cadena. Exemple: R-COOH + R'-OH → R-CO-OR' + H₂O
Polímers formats per etapes. La cadena de polímer va creixent gradualment mentre hi hagi monòmers disponibles, afegint un monòmer cada vegada. Aquesta categoria inclou tots els polímers de condensació de Carothers i a més alguns altres que no alliberen molècules petites però sí que es formen gradualment, com per exemple els poliuretans.
Polímers formats per reacció en cadena. Cada cadena individual de polímer es forma a gran velocitat i després queda inactiu, tot i estar envoltada de monòmer.
Segons l'estructura molecular Són amorfs els plàstics(en anglès) en els que les molècules no presenten cap tipus d'ordre; estan disposades aleatòriament sense correspondre a cap ordre. En no tenir ordre entre cadenes es creen uns forats pels quals passa la llum, per aquesta raó els polímers amorfs són transparents.
Semicristal·lins. Els polímers semicristal·lins tenen zones amb cert tipus d'ordre juntament amb zones amorfes. En aquest cas al tenir un ordre existeixen menys buits entre cadenes per la qual cosa no passa la llum llevat que tinguin un gruix petit.
Cristal·litzats. Segons la velocitat de refredament, pot disminuir (refredament ràpid) o incrementar (refredament lent) el percentatge de cristal·linitat d'un polímer semicristal·lí, però, un polímer amorf, no presentarà cristal·linitat encara que té una velocitat de refredament sigui extremadament lenta.
Segons el mercat Una altra forma de classificar és segons la disponibilitat i el sector del mercat que abasteix.
Comodities. Són aquells que tenen una fabricació, disponibilitat, i demanda mundial, tenen un rang de preus internacional i no requereixen gran tecnologia per a la fabricació i processament.
D'enginyeria. Són els materials que s'utilitzen de manera molt específica, creats pràcticament per complir una determinada funció, requereixen tecnologia especialitzada per a la fabricació o el seu processament i de preu relativament alt.
Elastòmers o cautxús