ÚVOD
Polymery = makromolekuly
Rozdělení:
· Termoplasty (PP, PE, PA,…)
- lineární nebo větvené makromolekuly
- vratný proces měknutí a tuhnutí, je funkcí teploty materiálu
· Reaktoplasty (polyuretany, epoxidová pryskyřice,…)
- tuhnutí pomocí chemické reakce (síťovadla) – síťování
- základním materiálem je monomer nebo oligomer v kapalné formě
· Eleastomery (kaučuk)
- chemicky zesíťované makromolekuly (malá hustota sítě)
- těžce neformovatelné
Polymerizace je proces, při kterém se jednoduché monomerní jednotky začleňují do dlouhých
polymerních řetězců, a to různými reakčními mechanismy.
•
•
•
•
•
•
radikálová polymerace
iontová polymerace
komplexně-koordinační polymerace
polyadice
polykondenzace
polymerace otevíráním cyklů
Zpracování:
Oblasti zpracování:
1. Energy-elastic nebo Pevný stav (skelný stav)
- pod teplotou skelného přechodu (Tg)
- tuhost (křehkost - jako sklo, vysoký E-modul)
- pohyb segmentů makromolekul je zastaven
2. Kaučukový nebo Entropy-elastic stav
- mezi Tg a Tm (Tf)
- houževnatý, jako guma
- pohyb segmentů makromolekul je možný (v amorfním podílu)
3. Kapalný stav nebo Tavenina
- nad Tm nebo Tf
- pohyb celých makromolekul - materiál teče
Způsoby zpracování:
- VYTLAČOVÁNÍ: trubky, profily, fólie, desky, …
- VYTLAČOVACÍ VYFUKOVÁNÍ: láhve
- VSTŘIKOVÁNÍ: různé tvary (malé, složité, ...)
- VSTŘIKOVACÍ VYFUKOVÁNÍ: láhve (PET láhve)
- LISOVÁNÍ: především pneumatiky
- VÁLCOVÁNÍ: PVC podlahy
- ROTAČNÍ LISOVÁNÍ: míče, tanky, ...
- TVAROVÁNÍ: kelímky, ...
- LITÍ: termoplasty, podlahy, ...
Zpracování – nadmolekulární struktura:
Polymery v pevném stavu:
· AMORFNÍ STAV: Makromolekuly tvoří klubka
- se zapleteninami – fyzikální - např. PVC, PS, PMMA (termoplasty)
- nesíťované – chemické - např. NR, SBR, PUR (reaktoplasty, elastomery)
· KRYSTALICKÝ STAV (semi-krystalický stav): Makromolekuly jsou uspořádané
- molekulární struktura – lineární bez nebo s pravidelnými substituenty
- semi-krystalické polymery – vždy obsahují amorfní podíl
Krystalizace - 2 kroky:
· Nukleace
- vratný proces
- dostatečná velikost – centrum růstu
- 2 typy zárodků
- homogenní – vznikají náhodně v tavenině
- heterogenní – cizí částice
· Růst
- monokrystal (lamela)
- větvené a multilamelární útvary
- dendrity
- hedrity
- sférolity
- fibrily
Recyklace:
POLYOLEFINY
-
-
polymery s největší spotřebou
(cenová dostupnost surovin, dobrá
zpracovatelnost, výhodné uživatelské
vlastnosti)
chemicky nejjednodušší
POLYMERY
Užitná hodnota, cena
Speciální
PA, PC
PE, iPP, PS, PVC
Konstrukční
Komoditní
Objem výroby
· Polyetyleny - PE
-
nepolární, nelepitelné (svařování)
monomer eten – málo reaktivní plyn, bod varu -103,7 °C (atm. tlak), surovina: ropné benzinové
frakce, zemní plyn, koksárenský plyn, v zájmu hledání obnovitelných zdrojů např. firma
BRASKEM vyrábí PE z etanolu vyrobeného zkvašením cukru z cukrové třtiny
polymer vyráběný v největším objemu
struktura molekul je převážně lineární
makromolekuly jsou symetrické, polymer je semi-krystalický
dělí se na typy, lišící se především hustotou:
o PE-LD = nízko-hustotní polyetylen (low-density polyethylene)
- hustota: 0,915―0,925 g/cm3
- krystalický podíl: 50―70 %
- molekuly silně rozvětvené (rPE)
- radikálová polymerace za vysokého tlaku (vysokotlaký PE)
- použití: obalové a zemědělské fólie, tašky, odpadkové pytle, trubky, trubičky, desky,
láhve...
o
PE-HD = vysoko-hustotní polyetylen (high-density polyethylene)
- hustota: 0,950―0,970 g/cm3
- krystalický podíl: 65―95 %
- molekuly lineární (lPE)
- iontová polymerace, komplexně-koordinační (nízkotlaký PE)
- použití: výrobky denní spotřeby, trubky, desky, velkoobjemové nádoby, fólie (i velmi
tenké - Mikroten, orientované pásky, pytle atd.
·
o
PE-LLD = lineární nízko-hustotní polyetylen (linear low-density polyethylene)
- hustota: 0,915―0,930 g/cm3
- krystalický podíl: ~50 %
- molekuly krátké, řídké větve
- kopolymerace s α-olefinem (1-buten)
- iontová polymerace
- použití: především fólie
o
PE-UHMW = polyetylen s ultravysokou molární hmotností
- hustota: 0,940 g/cm3
- iontová polymerace
- molekuly lineární
- použití: kluzná kloubová ložiska, části strojů, zdravotnictví (kloubní náhrady), technické
aplikace
- srovnání s PE-HD:
- houževnatější za nízkých teplot
- velmi vysoká odolnost proti oděru a chemikáliím (umělý „led“ pro bruslení)
- nelze zpracovávat obvyklými technologiemi (jako teflon)
Kopolymery polyetylenu
o Kopolymer etylenu s vinilacetátem - EVA
- radikálová, bloková nebo roztoková polymerace
- amorfní
- použití: tavná lepidla, fólie, modifikátory PE a PVC (změkčovadla), použití ve směsi s PE:
skluznice na lyže; použití kaučuků: oplášťování kabelů, těsnění
o Kopolymer etylenu s kys. Akrylovou a metakrylovou
- radikálová, vysokotlaká polymerace
- jedná se o ionomer - obsahuje elektricky neutrální i ionizované jednotky
- amorfní
- použití: láhve, fólie (bariérové), flakony na kosmetiku (vysoká průhlednost a lesk)
o Etylen-propylenové eleastomery - EPM, EPDM
- roztoková polymerace s Ziegler-Nattovými katalyzátory
- použití: díly z technické pryže odolné vůči povětrnosti, kabely a elektroizolace, součásti v
automobilech (okenní profily), střešní krytiny ve stavebnictví, těsnění
·
Polypropylen - PP
-
nepolární, nelepitelný (svařování)
monomer propylen – vzniká při tepelném zpracování ropy, bod varu -47,7 °C
stereoregulární polymer - prostorově pravidelně uspořádaný
struktura molekul: lineární => krystalizuje
-
výroba izotaktického polypropylenu:
- polymerace: iontová, komplexněkoordinační za přítomnosti ZN
katalyzátorů, srážecí, bloková, v
plynné fázi
- vzniká převážně izotaktický podíl,
ataktický se vypírá hexanem
- polymer je lineární, tvoří
šroubovice
- stupeň krystalinity je 55―60 %
- tvoří sférolity
-
dobré tokové vlastnosti
větší citlivost vůči oxidaci - Důsledek terciálního uhlíku.
dloužitelný – orientované struktury: fibrily – vlákna
vlastnosti kolísají s krystalinitou
použití: konstrukční plast, trubky, fólie, desky, předměty domácí spotřeby s vyšší tuhostí a
tepelnou odolností, orientované pásky, vlákna, kompozity se skleněnými vlákny, zdravotnické
aplikace
· Polybuten-1
-
nepolární, nelepitelný (svařování)
monomer 1-BUTEN – vzniká při tepelném zpracování ropy, bod varu -6 °C
jedná se o stereoregulární polymer, stejně jako PP (izotaktický,
syndiotaktický, ataktický)
polymerace: iontová, komplexně-koordinační za přítomnosti ZN katalyzátorů, srážecí, bloková, v
plynné fázi
lineární, tvoří šroubovice
tvoří sférolity
větší citlivost vůči oxidaci - důsledek terciálního uhlíku
použití: trubky, fólie (tenké), pytle
· Poly-4-metyl-1-penten - PMP
·
nepolární, nelepitelný (svařování)
monomer PROPEN
jedná se o stereoregulární polymer, stejně jako PP (izotaktický, syndiotaktický, ataktický)
polymerace: iontová, komplexně-koordinační za přítomnosti ZN katalyzátorů, srážecí, bloková, v
plynné fázi
lineární, tvoří šroubovice
tvoří sférolity
větší citlivost vůči oxidaci - důsledek terciálního uhlíku.
velmi transparentní, i když je krystalický (indexy lomu amorfní a krystalické fáze jsou podobné)
křehký
vysoká propustnost pro plyny
použití: výrobky pro lékařství, obaly na potraviny, nádoby na chemikálie (laboratorní sklo),
osvětlovací technika, izolace kabelů ...
Cyklické polyolefinové kopolymery¨
Recyklace polyolefinů:
- netříděný plastový odpad: fyzikální (mechanická) recyklace: desky
- tříděný plastový odpad: většinou přímo odpad z výroby – fyzikální recyklace
- použitý materiál se recykluje jen málo – drahé
- chemická (materiálová) recyklace – rozklad
polymeru na monomery, moc se neprovádí, drahé
STYRENOVÉ POLYMERY
-
komoditní polymery
monomer: STYREN - vinylbenzen, vyrábí se z benzenu Friedel-Craftsovou syntézou
· Polystyren - PS
-
polymerace: radikálová suspenzní, emulzní nebo bloková (podle budoucího použití polymeru)
- suspenzní: vyžaduje stabilizátor suspenze, výsledkem jsou granulky polymeru
- emulzní: přidává se emulgátor, pro výrobu latexů - výroba nátěrových hmot
ataktický, nerozvětvený, amorfní
izotaktický PS jde rovněž připravit, komerčně se však nevyrábí
stárne, fotooxidačně žloutne
tvrdý a značně křehký
použití: spotřební předměty, obaly, hračky, potravinové misky, kelímky, podnosy, součásti
osvětlovacích těles
·
Zpěnovatelný polystyren – ePS, expanded
- polymerace: radikálová suspenzní, v přítomnosti nadouvadla – pentanu (pentan je za norm. tlaku
plyn, proto se provádí polymerace za zvýšených tlaků)
- pentan nadifunduje do kuliček PS, následuje dekomprese, filtrace a sušení
- má nižší molární hmotnost v důsledku přenosu na pentan
- výborný tepelný izolant
- není samonosný – ne na podlahu
- použití: tepelné izolace, balení elektroniky, kelímky na horké nápoje,...
·
Houževnatý polystyren – HIPS, high impact
- polymerace třemi způsoby (1. polymerace styrenu v přítomnosti kaučuku - 90 % produkce)
- amorfní, není průhledný v důsledku přítomnosti kaučukových částic = heterogenní systém s
částicemi kaučuku (2-3 μm)
- použití: spotřební zboží, technické díly, hračky, kancelářské pomůcky, obaly, elektronika
·
Kopolymer styren-akrylonitril - SAN
- kopolymerace styrenu s akrylonitrilem
- zcela amorfní, transparentní
- v praxi se vyztužuje skleněnými vlákny
- použití: technické výrobky v automobilovém průmyslu (kryty světel), organické sklo
·
Kopolymer akrylonitril-butadien-styren - ABS
- kombinace monomerů: akrylonitril, butadien, styren
- kaučuková složka - polybutadien - se připravuje zvlášť
- heterogenní struktura
- vlastnosti:
- akrylonitryl dodává polymeru dobré tepelné vlastnosti, pevnost, chemickou odolnost
- polybutadien dodává houževnatost, zachování vlastností za nízkých teplot, ohebnost
- styren dodává tuhost, lesk, snadnost zpracování
- na povětrnosti stárne, není vhodný pro venkovní použití - přídavek antioxidantů nebo přídavek
sazí
- tvrdý a lesklý
- použití: komponenty k PC (klávesnice), lego, helmy, kryty,...
·
Kopolymer akrylonitril-styren-akrylát - ASA
- kombinace monomerů: akrylonitril, styren, akrylát
- kaučuková složka ― akrylátový kaučuk (butylakrylát) ― se připravuje zvlášť
- použití: v dopravních prostředcích na kryty, skříňky, úchytky,…
Recyklace styrenových polymerů:
- PS je recyklovatelný, recykluje se však nejčastěji ve směsi s ostatními termoplasty (důvody jsou
ekonomické a organizační)
- fyzikální (mechanická) recyklace – nejčastěji recyklace odpadu z výroby
- použitý PS (nejvíce obaly) se většinou nerecykluje a končí na skládkách nebo ve
spalovnách.
- chemická (materiálová) recyklace – rozklad polymeru zpět na monomer, u PS se
neprovádí, drahé
VINYLOVÉ POLYMERY
-
monomer daného polymeru nese název vinyl-...
převažující struktura je hlava-pata (stejná orientace)
zcela amorfní, nebo mírně syndiotaktické s náznaky krystalické struktury
· Polyvinylchlorid - PVC
-
-
jeden z nejrozšířenějších polymerů
monomer je vinylchlorid
polymerace: radikálová, iniciace redox
systémy (emulzní), nebo organickými peroxidy (suspenzní, bloková)
struktura řetězce hlava-pata
řetězce mírně větvené, převážně lineární
amorfní s malým podílem krystalinity
tvrdý typ:
- použitelnost v teplotním rozmezí 20―60 °C, pod 20 °C křehký
- použití: fólie, svařované desky na chemicky odolné nádoby (HF), trubky tlakové (žluté) a
odpadní (šedé), profily (okna, modifikovaný, v zimě křehké)
měkčený typ:
- použití: fólie (ubrusy), profily, hadice, izolace kabelů, natíraný textil a papír (vodovzdorný),
podlahoviny (FATRA Napajedla), rukavice
·
Chlorovaný polvinylchlorid
- vyrábí se dodatečným chlorováním PVC
- obsah Cl se zvýší o 10 - 15 %
- proti PVC vyšší tepelná odolnost o 20 °C
- malá adheze na kov
- použití: nátěrové hmoty, lepidla (na PVC trubky) technická vlákna (filtrační plachetky), používá
se ve směsi v PVC, možné použít na trubky na horkou vodu
·
Kopolymer vinylchloridu s vinylidenchloridem
- suspenzní kopolymerace vinylchloridu s vinylidenchloridem
- použití: vlákna - technický textil, filtrační plachetky
·
Kopolymer vinylchloridu s vinylacetátem
- radikálová emulzní i suspenzní kopolymerace vinylchloridu s vinylacetátem
- dochází ke změkčení a zlepšení zpracovatelnosti, zajišťuje se rozpustnost
- snižují se však mechanické vlastnosti
- použití: nátěrové hmoty, gramofonové desky (dobrá zatékavost), podlahové krytiny
· Polyvinilacetát - PVAC
-
polymerace: radikálová, emulzní i suspenzní
monomer: vinylacetát – příprava adicí kyseliny octové na acetylen
ataktický, amorfní polymer, silně rozvětvený
křehký
použití:
- malé praktické využití
- ve formě latexu na nátěrové hmoty
- pro přípravu dalších polymerů (polymeranalogickými reakcemi), pro které neexistují
monomery
· Polyvinylalkohol - PVAL
-
polymerace: polymeranalogická reakce z PVAC
orientovatelný termoplast s tendencí ke krystalizaci,
je tedy použitelný na vlákna.
bílý prášek rozpustný ve vodě a kyselinách
rozpustný ve vodě
použití: vlákna (chirurgické nitě), farmacie, kosmetika Þ zahušťovadlo a stabilizátor suspenzí,
vnitřní výstelka benzínových hadic (v benzinu se nerouzpouští), surovina pro výrobu
polyvinylacetalů
·
Polyvinylformal - PVFM
- polymerace: polymeranalogická reakce z PVAL
- připravuje se dehydrogenací PVAL v přítomnosti formaldehydu (CH2OH), jedná se o kondenzaci,
odštěpuje se voda
- nikdy neproběhne reakce se všemi OH skupinami
- použití: nátěrové hmoty, elektrolaky a lepidla (na kovy)
·
Polyvinylbutyral - PVB
- polymerace: polymeranalogická reakce z PVAL
- připravuje se dehydrogenací PVAL v přítomnosti butyraldehydu (CH3CH2CH2CHOH), jedná se
o kondenzaci, odštěpuje se voda
- nikdy neproběhne reakce se všemi OH skupinami
- použití:
- nízkomolekulární typy: laky na fólie a na tuby, základní nátěry na kov, vypalovací laky
- vysokomolekulární typy: ve vyměkčené fólii na bezpečnostní skla do aut
·
Polyvinylétery - PVE
- polymerace: iontová (kationtová)
- monomer: vinyléter (vznikají adicí alkoholů na acetylen - etin)
- podle délky postranního řetězce jsou olejovité, kaučukovité i tvrdé
- rozpustné v alkoholech (odolávají kyselinám a zásadám)
- použití: roztoková a tavná lepidla, polymerní změkčovadla (tavná lepidla – např. zažehlovací
páska)
·
Polyvinylpyrolidon
- polymerace: radikálová
- monomery: vinylpyrolidon
- rozpustný ve vodě
- použití: lepidla, apretační prostředky, ale také dočasná náhrada krevního séra (technické použití
moc nemá, má vlastnosti lepidla, je však drahý)
Recyklace vinylových polymerů:
- PVC se recykluje, nejnovější a používaný postup je tzv. vinyloop
- fyzikální (mechanická) recyklace - recyklace odpadu z výroby a zmíněný vinyloop
- chemická (materiálová) recyklace - je také možná, z odpadu s vyšším obsahem Cl
- zatím je to však drahé
AKRYLOVÉ POLYMERY
-
jedná se o polymery kyseliny akrylové, metakrylové a jejich esterů, jejich kopolymery
· Polymetylmetakrylát - PMMA
-
monomer: metylmetakrylát (čirá kapalina s bodem varu 100 °C, zapáchá)
polymerace: radikálová v bloku, suspenzi i emulzi
zcela amorfní
sklovitě čirý, částečně propouští UV-záření
odolný vůči povětrnosti (použití venku)
dobré elektro-izolační vlastnosti
odolává vodě
lehce se poškrábe
chytá prach díky elektrostatickému náboji
použití: desky, trubky, tyče, profily, části svítidel, transparentní vstřikované výrobky denní
spotřeby, kryty, kopule – kabiny sportovních letadel
Stříbření: vznik mikrotrhlin vlivem mechanického namáhání Þ matný odrazový obraz, ztráta
mechanických vlastností Þ nelze použít jako konstrukční plast při trvalém zatížení
·
Kopolymer metakrylát/styren
- polymerace: radikálová suspenzní i emulzní
- odolný proti poškrábání i stříbření
- na povětrnosti žloutne
- použití: jako PMMA, emulzní na impregnaci např. stanů, obuvi
·
Kopolymer metakrylát/akrylonitril
- polymerace: radikálová bloková a suspenzní
- transparentní, vysoce pevný, houževnatý
- kvalitní ale drahý
- použití: bezpečnostní organické sklo pro dopravní prostředky s přetlakem – výšková letadla
·
Hydrogely
- akrylátové řetězce obsahují navíc postranní OH skupiny pro nasíťování
- ohebné řetězce, botnatelné vodou
- použití: protetické materiály, oční čočky, hrtan, aorta (tkáň je prorůstá)
· Polyakrylonitril - PAN
-
·
polymerace: radikálová roztoková srážecí ve vodě
monomer: akrylonitril (do 10 % rozpustný ve vodě)
obsahuje vodíkové můstky
krystalický
použití:
- na vlákna: orientovaná vlákna pak měknou až mezi 235 až 330 °C
- na přípravu C-vláken cyklizací při vysokých teplotách
Polykyanakryláty
- polymerace: polykondenzace
- monomer: alkylkyanacetát
- použití: používá se teprve monomer po depolymeraci jako rychlolepidlo na kovy, různé materiály
i živé tkáně (kosti)
- polymerace se iniciuje vodou
Recyklace akrylových polymerů:
- Fyzikální (mechanická) recyklace – recyklace odpadu z výroby, tříděný použitý
plast se dá recyklovat, třídění je však drahé
- nejčastěji se recykluje směsný plastový odpad na desky
- Chemická (materiálová) recyklace – je také možná, drahá, zatím se neprovádí
FLUOROPLASTY
-
skupina speciálních polymerů
jsou řádově dražší
jsou analogické polyolefinům, vznikají záměnou vodíku za fluor (elektroafinní)
skupina fluoroplastů se vyznačuje výbornou chemickou a tepelnou odolností,
dobrými elektrickými vlastnostmi a odolností proti opotřebení
· Polytetrafluoretylen - PTFE
-
-
monomer: tetrafluoretylen
polymerace: radikálová v suspenzi i emulzi
lineární, krystalický
tvoří šroubovice, má neohebné segmenty
nehořlavý, zdravotně nezávadný
nerozpustný
velmi dobré kluzné vlastnosti (malý koeficient tření)
vysoká viskozita taveniny – špatně se zpracovává
zpracování:
- studené lisování prášku
- vytlačování ze směsi obsahující až 25 % parafinu či jiných vosků
- obrábění
použití: pro speciální účely (drahý) jako těsnění a ucpávky, antiadhezní vrstvy (pánve), separační
povlaky, izolace vodičů, ...
·
Kopolymer tetrafluoretylen/etylen - ETFE
- polymerace: jako PTFE
- monomery: tetrafluoretylen a etylen, jsou v alternaci 1:1
- z části krystalická
- transparentní s propustností 97 %
- snadná zpracovatelnost
- použití: fólie pro zastřešování stavebních konstrukcí (sportovních center a skleníků), izolace
vodičů a kabelů, malé vstřikované dílce
·
Polytrifluorchloretylen (polychlortrifluoretylen) - PCTFE
- lineární, částečně krystalický (40―80 %)
- slabě mléčně zakalený
· Polyvinylfluorid - PVF
-
·
polymerace: radikálová, suspenzní i emulzní (pod tlakem)
monomery: vinylfluorid
lineární, částečně krystalický
odolává rozpouštědlům
špatné tokové vlastnosti
odolává povětrnosti
použití: fóliový materiál pro stavebnictví, překrývání povrchu kovů, skleníky, povlaky kovových
fasád
Polyvinylidenfluorid - PVDF
- vysoce krystalický
- velmi dobrá chemická odolnost
Recyklace fluoroplastů:
- Fyzikální (mechanická) recyklace – recyklace odpadu z výroby
- tříděný použitý plast se se nerecykluje – jeho procento je malé, je to drahé
- Chemická (materiálová) recyklace – byla vyvinuta a je možná, zkušebně se
prováděla, ale byla příliš nákladná
POLYACETALY, POLYÉTERY
-
mají kyslík vestavěný v hlavním řetězci
· Polyoxymetylen (polyacetal) - POM
-
monomer: formaldehyd CH2O nebo trioxan (stabilnější)
polymerace: iontová roztoková ― srážecí
lineární, vysoce krystalický, tvoří sférolity
vysoká odolnost vůči oděru
technický plast
před zpracováním vysušit
použití: technické dílce - ozubená kola, západky, ložiska, tlakové nádobky, čerpadla,...
·
Polyfenylenoxid (polyéter) - PPO
- polymerace: polykondenzace, oxidační, vedlejší produkt je voda
- amorfní
- houževnatý
- dobré elektroizolační vlastnosti
- obtížné zpracování pro vysokou viskozitu
- použití: náročné elektroizolace
·
Polyéteréterketon (polyéter) - PEEK
- polymerace: polykondenzace
- krystalický, přirozená barva je šedá
- chemicky odolný
- použití: na výrobky vystavované vysoké teplotě, radiaci a agresivním chemikáliím, v letectví a
vojenské technice
·
Polyetylenoxid (polyéter) – PEOX a polypropylenoxid - PPOX
- lineární i rozvětvený
- rozpustné ve vodě (lépe se rozpouštějí ve studené vodě)
- použití:
- v kosmetickém a farmaceutickém průmyslu – zahušťovadla (oligomery)
- plasty – obaly rozpustné ve vodě (léky)
- surovina pro výrobu polyuretanů
·
Penton (polyéter)
- speciální polymer
· Epoxidové pryskyřice - EP
-
reaktoplast
přidání síťového činidla
amorfní
dobrá chemická odolnost
malá nasákavost vody
použití: lepidla, laky: odstředivé lití, zalévání do forem, lamináty (automobilový, letecký,
kosmický průmysl), tmely
POLYESTERY
-
mají esterové vazby (obr.) v hlavním řetězci
existují 2 základní typy:
- lineární a termoplastické (PET, PC)
- rozvětvené a reaktoplastické
· Polyetylentereftalát - PET
·
monomer: kyselina tereftalová (její dimetylester) a etylenglykol
polymerace: polykondenzace (dvoustupňová) za vzniku vody
lineární, krystalický (40 %) i amorfní
při prudkém zchlazení je amorfní, po dodatečném ohřevu nad teplotu skelného přechodu
zkrystalizuje: Studená krystalizace
je dloužitelný
nasákavý – musí se vysoušet před zpracováním
termoplast
použití: vlákna (PES), fólie, láhve, vstřikované výrobky (plněné skleněným vláknem)
Polybutylentereftalát - PBT
- monomer: kyselina tereftalová (její dimetylester) a butylenglykol
- polymerace: polykondenzace
- lineární, krystalický
- termoplast
- použití: elektronické a elektrické součástky, automobilový průmysl
· Polykarbonát - PC
-
·
monomer: dian (bisfenol A) a fosgen (COCl2)
polymerace: polykondenzace za vzniku NaCl
zcela amorfní, průhledný
termoplast
nasákavý – musí se vysoušet před zpracováním
použití: technické dílce pro mechanické namáhání i za zvýšených teplot, trubky, tyče, profily,
fólie, CD, optika (brýle, kryty lamp, automobilové světlomety,...), stavebnictví
Nenasycené polyesterové pryskyřice - UP
- reaktoplasty
- rozvětvené
- síťují se styrenem
- plněné vlákny – sklolaminát
- použití: konstrukce plošných útvarů, potrubí, stavba vozidel, člunů, lodí, letadel, ve stavebnictví, i
pro amatérskou výrobu
Recyklace polyesterů:
- recykluje se převážně PET, jak mechanicky, tak chemicky
- chemická recyklace PET (tzv. Bottle-to-bottle) má rostoucí tendenci
- mechanicky recyklovaný PET se zpracovává převážně na vlákna
POLYAMIDY
-
lineární polymery obsahující amidovou skupinu (CONH) v hlavním řetězci
1. Alifatické polyamidy
· Polyamid 6 – PA 6 – Silon
-
polykondenzace – odštěpování H2O
monomer kyselina 6-aminokapronová, resp. ε-kaprolaktam - 6 uhlíků
lineární, krystalický
tvoří vodíkové můstky
navlhavý – sušení před zpracováním
použití: textilní vlákna, konstrukční materiál na ložiska, ozubená kola a ovládací elementy (plní se
nejčastěji 30 % skleněných vláken)
· Polyamid 66 – PA 66- Nylon
-
monomer: kyselina adipová, hexametylendiamin – 6 + 6 uhlíků
polykondenzace
lineární, krystalický
méně navlhavý než PA 6
použití: obecné použití, hlavně na vlákna a fólie
· Polyamid 610 – PA 6.10
-
monomer: kyselina sebaková, hexametylendiamin – 6 + 10 uhlíků
polykondenzace
lineární, krystalický
méně navlhavý než PA 6 a PA 66
použití: štětiny a žíně především pro kartáče
·
Polyamid 11 – PA 11
- monomer: kyselina aminoundekanová H2N(CH2)10COOH – 11 uhlíků
- lineární, krystalický
- málo navlhavý
- použití: antikorozní povlaky na kovy, technické dílce
·
Polyamid 12 – PA 12
- monomer: lauryllaktam (cyklický), polymerace stejná jako u PA 6 – 12 uhlíků
- lineární, krystalický
- málo navlhavý
- použití: technické součástky s vyšší houževnatostí a odolností vůči korozi pod napětím
·
·
2. Aromatické polyamidy
- vodíkové můstky
Nonex
- použití: vybavení hasičů (kapuce, kukly)
Kewlar
- použití: armáda (neprůstřelné vesty), sport (tenisové a jiné rakety, kajaky, obleky pro šermíře)
plachtovina (lodě), výztuhy do člunů, kol a letadel
Recyklace polyamidů:
- asi 40 % PA se používá na výrobu koberců, tento PA lze recyklovat fyzikálně i
chemicky
- při fyzikální recyklaci dochází ke zhoršení mechanických vlastností
- recyklovaný PA se pak používá převážně na vstřikované technické díly
POLYURETANY
-
mají uretanovou vazbu (obr.) v hlavním řetězci
· Polyuretany (PUR)
1. Lehčené hmoty
a) měkké
- kvůli vypěnění se přidává voda, vypěnění vznikajícím CO2
- výsledkem je tzv. MOLITAN (použití na matrace, ochrana zboží, atd), vyrábí Gumotex
b) tvrdé
- pro vypěnění se přidává voda, vypěňuje se vzniklým CO2
- použití na tepelné izolace (stavebnictví, elektronika, letectví, ...)
c) polotvrdé
- použití: izolace
d) integrální
- použití: různé rukojeti atd
2. Vlákna a filmy
- termoplastické
- polyadice
- silně krystalické
- použití: technická vlákna na vlasce, kartáče, oblečení atd
3. Polyuretanové eleastomery
- reaktoplastické
- řídké nasíťování
- použití: těsnění, hřiště, lyžařské boty, ...
4. Lepidla
- použití: pro náročné spoje různých materiálů (velmi dobře lepí kovy, kaučuky, sklo atd.)
5. Licí polyuretanové pryskyřice
- použití: lité podlahy, zalévání kabelových koncovek a spár ve stavebnictví, elastomerní typy
pro sportovní dráhy a hřiště
6. Polyuretanové nátěrové hmoty
- Dvousložkové
- Jednosložkové (síťují vzdušnou vlhkostí)
7. Pojiva
- použití: pro výrobu syntetických usní pro obuv a galanterii
Recyklace polyuretanů:
- reaktoplastické polyuretany nelze fyzikálně recyklovat, pouze rozdrtit a použít jako plnivo
- chemická recyklace je možná, provádí se glykolýza smíšeného PUR odpadu (firma
Troy Polymers, Inc.), získají se výchozí monomery pro výrobu PUR
FENOPLASTY, AMINOPLASTY
·
Fenoplasty - PF
- nejstarší a nejrozšířenější reaktoplasty
- bakelit
- monomery:
- Fenol
- Formaldehyd
- výroba:
- rezoly - nenasíťované
- rezitoly - částečně nasíťované
- rezity - hustě nasíťované
- použití: lepidla a pojiva na dřevo, laky, těsnící tmely, vyztužené jako konstrukční materiály,
elektrotechnické materiály (jsou tmavé – fenol)
·
Aminoplasty
- kondenzáty formaldehydu s látkami obsahujícími aminové (-NH) nebo amidové skupiny (-NH2)
a) močovinoformaldehydové pryskyřice – UF
- použití: lisovací hmoty, lepidla, lehčené hmoty, ztužovadla textilu a papíru, lakařská
pojiva (výhoda: bezbarvé)
b) melaminformaldehydové pryskyřice - MF
- použití: lisovací hmoty, vrstvené hmoty (umakart), lepidla, laky, bezbarvé – finální
povrchy stolů, nábytku,…
Recyklace fenoplastů a animoplastů:
- jedná se o reaktoplasty, jejich fyzikální recyklace je prakticky nemožná, dala by se použít jen drť
jako plnivo, nicméně při vysokých zpracovatelských teplotách degraduje
- chemická recyklace je možná, provádí se (firma Sumitomo Bakelite)
Download

Zpracované přednášky 1-11