Plastické hmoty

Dle výchozích surovin: obor plastických hmot vzniká ve 20tých letech 20.stol. - rychlý vývoj, nová pole použití - řada odvětví na plastických hmotách zcela závislá vysokomolekulární organické látky, které lze za určitých podmínek nebo určitém fyzikálně-chemickém stavu tvářet, přičemž výrobek po skončení tvářecího procesu zachovává získaný tvar Dle výchozích surovin: Hmoty vzniklé chemickou přeměnou přírodních surovin, např. přetvořením celulózy vzniká celuloid nebo viskozové vlákno, z mléčné bílkoviny galatit, umělá rohovina. Hmoty vyráběné čistě synteticky z ohromného množství molekul nízkomolekulárních látek za vzniku vysokomoleku-lárních útvarů.

Dle způsobu zpracování: Hmoty tvrditelné teplem - termosety (po vytvrzení teplem již neměknou) Hmoty netvrditelné, teplem vždy znovu měknoucí - termoplasty oba druhy látek jsou makromolekulární - obří molekula se označuje jako polymer či polykondenzát - její původní komponenty se nazývají monomery - pro vlastnosti makromolekulární látky má základní význam tzv. polymerační stupeň P P = M/m M = molekulová hmotnost polymeru m = molekulová hmotnost monomeru

- polymerační stupeň je jedním ze základních parametrů každé plastické hmoty - dle struktury makromolekul dělíme plastické hmoty na: Hmoty lineárně řetězené Hmoty řídce síťované Hmoty plošně síťované Hmoty prostorově síťované - čím hustší je síťování, tím rozpustnost plastické látky v organických rozpouštědlech a tím tavitelnost

Makromolekulární látky jsou přírodní nebo synteticky vyráběné organ. Sloučeniny charakterizované velmi vysokými hodnotami relativní molek. Hmotnosti základem jejich obrovských molekul jsou vždy poměrně jednoduché stavební jednotky, které se mnohonásobně opakují Přírodní ML - základní stavební jednotky rostlin a živočichů (celuloza, bílkoviny), složkou potravy (škrob, bílkoviny), výchozími surovinami pro široké techn. použití (celulóza, kaučuk, přírodní pryskyřice, některé bílkovinné polymery) Syntetické ML - dle způsobu zpracování výchozích surovin 1) Termosety – hmoty tvrditelné teplem (po vytvrzení již neměknou) 2) Termoplasty – hmoty netvrditelné (teplem vždy znovu měknoucí) Molekulová hmotnost ML je velmi vysoká, v obří molekule lze rozeznat velký počet původních malých molekul, obří molekula se označuje jako polymer či polykondenzát, její původní komponenty – monomery.

Polymerační stupeň – základní význam pro vlastnosti makromolekulární látky P = M/m M…molekulová hmotnost polymeru m…molekulová hmotnost monomeru jedním ze základních parametrů každé plastické hmoty dle makromolekulární struktury plastické hmoty a) lineárně řetězené b) řídce síťované c) plošně síťované d) prostorové síťované Čím hustší je síťování, tím je rozpustnost plastické látky v organ. rozpouštědlech a tím tavitelnost. Šířka řetězců oproti délce nepatrná.

Dle způsobu výroby – plastické hmoty vznikající polymerací (radikálová nebo iontová, podle praxe polymerace bloková, suspenzní, emulzní a roztoková) Polyethylen - vyrábí se z ethylenu polymerací, působením zvýšené teploty, tlaku a katalyzátoru - po chemické stránce vysokomolekulární nasycený CH – značnou chem. odolnost, velmi špatně rozpustný v organ. rozpouštědlech - výborným izolantem využití v obalové a krycí technice (láhve, sudy, ochranné povlaky, folie), trubky použitelné do 80 °C vodovodní a teplovodní vedení Polypropylen - polymerací propenu - obdobné vlastnosti a použití jako polyethylen (krycí a obalové folie)

Polyisobutylen. - polymerací 2-methylpropanu Polyisobutylen - polymerací 2-methylpropanu - polymer vytváří lepkavou hmotu, polymer. stupeň > 120 elast. hmota - izolace a do kaučukových výrobků, folie Polystyren - tepelnou polymerací, nebo působením vhodných katalysátorů - čirá sklovitá látka odolná vůči kyselinám nebo zásadám - zahříváním měkne a při 140 °C je dokonale tvarovatelný - polymerační stupeň je 5 - 10 000 - málo tepelně odolný a rozpustný v aromatických CH - použití v potravinářské obalové technice (mléčné výrobky, saláty, kompoty …) - tvoří tvrdou málo pružnou hmotu, jež je za obvyklých teplot hygienicky nezávadná - velmi často se zpěňuje – izolační (stavebnictví) a dekorativní účely - na výrobu iontoměničů, příp. syntetických kaučuků

Polyvinylchlorid - polymery vinylchloridu se připravují radikálovou polymerací - termoplasty s dobrými mechanickými a antikorozivními vlastnostmi - snadno se změkčují na požadovanou konzistenci - dobrá odolnost X rázům - horší odolnost X extrémním teplotám, při mrazu křehnou, při vyšší teplotě příliš měknou - vlastnosti polyvinylchloridu se mění s výší polymeračního stupně - nízké polymery se rozpouštějí v některých organ. rozpouštědlech – použití jako nátěrové hmoty - vyšší polymery se zpracovávají na lisovací prášky, po změkčení fólie - zpracování PVC a) s přísadou plnidel na tvrdý NOVODUR b) s přísadou měkčidel na PVC – správně NOVOPLAST - nutná tepelná stabilizace – polyvinylchlorid se snadno rozkládá při zahřátí nad 100 °C (vystaven při lisování, sváření, ohýbání) - nažloutlá barva, při dokonalé výrobě téměř bílý, barví se nerozpust-nými barvivy, pigmenty

NOVODUR se zpracovává na fólie, desky, trubky (odpadové), tyčový a profilový materiál - lze snadno opracovat a snadno se sváří horkým vzduchem za pomocí elektrody ze stejného materiálu - dá se lisovat na menší výlisky NOVOPLAST se hněte společně se změkčovadlem a plastikuje topených kalandrech – vzniká fólie pro výrobu linolea, koženky, izolační účely (krytí siláže), pláštěnek, izolace drátů a kabelů, hračky, galanterní předměty apod. - PVC fólie se dá výborně svářet ohřevem Polytetraflouren TEFLON - připravuje se polymerací tetraflourethylenu - tvoří bílou termoplastickou hmotu s vynikající tepelnou i chemickou odolností - stálý do 250 °C, nenarušuje se ani zředěnými kyselinami a louhy - prakticky nerozpustný ve vodě i v organ. rozpouštědlech - pro vynikající kluzné vlastnosti je často používán do ložisek, které není třeba mazat, těsnění a speciálních nádob, membrány ventilů apod.

Polytrifluorchlorethylen TEFLEX Polytrifluorchlorethylen TEFLEX - vlastnosti podobné jako Teflon, méně odolný X vysokým teplotám Chloroprenový kaučuk - vzniká polymerací 2-chlor-1,3-butadienu - při nízkých teplotách má lepší vlastnosti než přírodní kaučuk - jeho vyšší chem. odolnost umožňuje výrobu chemicky namáhaných výrobků, ochranných nátěrů a pro povrchovou úpravu ocelových konstrukcí a klimatizačních zařízení Polyacetylen - výborně vede elektr. proud (2x lépe než Cu), vzhledem k hmotnosti, zatím ve stádiu výzkumu - vodivost ztrácí přerušením řetězce nebo porušením symetrie, dvojných vazeb (např. vzdušným O2) Plymethylmetakrylát - tzv. organická skla – polymery esterů kys. methakrylové – termoplast, odolává působení kyselin, rozpustný pouze ve chloroformu a kys.octové - nahrazuje sklo (větší pružnost a pevnost), průhledné kryty

Polyakrylonitrid. - polymery akrylonitrilu o polym Polyakrylonitrid - polymery akrylonitrilu o polym. stupni 1000 – 2000 se spřádají na pevné nemačkavé vlákno (podobné přírodní vlně) - pro textilní výrobu oděvní i např. filtrační tkaniny, rovněž k přípravě uhlíkatých vláken - vyžíháním polyakrylovaných vláken získáváme čistá uhlíková vlákna mimořádné pevnosti až 8x převyšující pevnost oceli – výztuž do velmi namáhaných konstrukcí z plastu (karoserie letadel, závodních lyží, tenisových raket apod.) Silikony - organické polymerní látky jejichž vlastním základem není čtyřvazný C nýbrž Si - podle zvolených alkylů a polymeračního stupně lze připravit hmoty velmi rozdílných vlastností - všechny se vyznačují velkou tepelnou a chemickou stálostí (-80 – 2000 °C) a dobrými dielektrickými vlastnostmi

Silikony dělíme dle konzistence a použití: Silikony dělíme dle konzistence a použití: -Silikonové oleje (vynikající maziva, dále jako chladící a transformátorové oleje) Silikonové tuky Silikonové pryskyřice (ohnivzdorné a elektroizolační nátěry) Silikonové kaučuky (odolávají teplotám do 180 °C s výrobními antikorozivními vlastnostmi a chemickou stálostí Přestože jsou poměrně drahé, rozšiřují se v technické praxi stále větší měrou. Polyvinylacetát - polymerací vinylacetátu o polymeračním stupni 300 – 700 je amorfní, rozpustný v arom. CH, jejich halogenderivátech a v acetonu - základní složkou mnoha lepidel na dřevo, papír a nátěrových hmot

Polyvinylalkohol a jeho acetyly Polyvinylalkohol a jeho acetyly - připravují se odhydrolysováním kyseliny z polyvinylesterů, tak aby vzniklo min. 95% volných OH skupin - síťuje se za tepla, přičemž se stává pevnějším - lineární polymer, rozpustný ve vodě, se zpracovává ve vodném roztoku na technické emulse potřebné na přípravu tkanin a lepidel - polyvinylacetáty, připravované z polyvinylalkoholu a aldehydů (nejčastěji methanolu a butanolu) jsou na světle stálé, odolné proti roztoku elektrolytů a mají vysokou adhesi - vyrábí se z nich laky a většina netříštivých skel Dienové polymery – nejvýznamnější skupina tzv. syntetické kaučuky. Nejjednodušší dienový monomer je 1,3 - butadien velmi podobný přírodnímu kaučuku. Polymerace butadienu se provádí buď tepelně, nebo emulzní polymerací (získá se tzv. latex), z této emulze se polymer vysráží kyselinou nebo solí, vypere a vysuší. Další zpracování se děje podobně jako u přirozeného kaučuku tzv. vulkanizací.

Vulkanizace: podstatou je propojování dlouhých molekul polyisopropenu nebo polybutadienu sirnými můstky - toto umělé příčné řetězení dodá polybutadienu žádané vlastnosti kaučuku - teprve po vulkanizaci je výrobek dostatečně pevný a elastický - provádí se buď za horka (125 – 180 °C) přidáním 1-10% elementární síry nebo za normální teploty přídavkem chloridu sirného. Kaučuky se zpracovávají ve směsi s plnidly (saze, oxid křemičitý apod.), stabilizátory (snižuje citlivost na teplo), barvivy a jinými přísadami. - butadienový kaučuk může nahradit přirozený kaučuk prakticky ve všech výrobcích a řadou svých vlastností jej dokonce předčí Fenoplasty – formaldehydové pryskyřice - nejznámější je bakelit - použití je všeobecně rozšířené - plnidly lze modifikovat vlastnosti lze modifikovat vlastnosti dle účelu použití (plnidla na bázi dřevné moučky) - chem.modifikací kyselé či zásadité pryskyřice (úprava vody)

Aminoplasty – močovinoformaldehydové a melaninové pryskyřice - reakcí močoviny v přítomnosti bazických katalyzátorů vznikají polykondenzáty – odštěpuje se H2O - podle polymeračního stupně a poměru monomerů se získávají látky vhodné pro výrobu lepidel a impregnačních prostředků nebo vysoké polymery pro výrobu licích pryskyřic nebo lisovacích prášků - k výrobě lisovacích hmot, litých pryskyřic, laků, tmelů, lepidel, impregnačních prostředků na tkaniny apod. - dobré elektroizolační vlastnosti vlastnosti dobře odolávající povětrnostním vlivům, snáší teploty do 65 °C Polyamidy - ze všech umělých hmot svou stavbou nejvíce připomínají přirozené látky bílkovin - polyamidy jsou typické termoplasty rohovitého vzhledu a značné tvrdosti - nad 250 °C tají na poměrně řídkou kapalinu - nerozpustné ve většině rozpouštědel

silonové a nylonové vlákno je možné za tepla protáhnout až na 400 % jeho délky (nevratně), dlouhé molekuly se orientují ve směru tahu, vlákno tím neobyčejně získává na pevnosti - to předurčuje polyamidy jako vynikající materiál pro výrobu tkanin, strun a žíní apod. - z větších bloků polyamidů se zhotovují těsnění, ložiska, váčky, ozubená kola jiné výrobky odolávající vyšší teplotě i mrazům - roztoků polyamidů v některých rozpouštědlech lze použít k lití koženek, výrobě impregnačních prostředků, lepidel apod. Polyesterové pryskyřice - vznikají polykondenzací dikyrboxylových kyselin - použití v textilním průmyslu jako vláknotvorný materiál, je stálý na světle a nemačkavý Epoxidové pryskyřice - medovitý meziprodukt, mimořádně pevná lepidla (i na kovy), jako nátěrové hmoty, k přípravě laminátů, k blokovému odlévání a v elektronice

Látky vznikající polyadicí (2 způsoby) Spojování 2 funkčních skupin různých monomerů, přičemž jedna z funkčních skupin musí být nenasycená (např. polyuretany) Otevřením kruhu cyklické slouč. v místě, kde je vázána funkční skupina nebo hetroatom Polyurethany - polyadicí dihydoxyderivátů na diisokyanatany - zpěněním polyurethanové pěny pro výrobu laminátových textilií a isolačních materiálů - podstatou mnoha technických tvrditelných lepidel a vodovzdorných nátěrových hmot

Způsoby zpracování plastických hmot závisí na fyzikálních vlastnostech plastické hmoty - řada plast.hm. se obrábí - zvyšováním teploty se může termoplast stát kapalinou zpracování není vhodné, pouze po ochlazení (např. při soustružení gumy) - některé jiné termoplasty – novodur, polyamidy, polymetakryláty … se obrábí bez jakýkoliv potíží a lze je soustružit, frézovat, vrtat apod. - některé plastické hmoty lze dobře svářet a ohýbat teplem (novodur, polymetakryláty), jinde je vhodnější sváření vysokofrekvenčním ohřevem - při výrobě hotových dílů a výrobků se používá řady výhodných technik, které jsou tomuto odvětví vlastní Termosety – možno zpracovat lisováním, lisostřikem, vytlačováním, případně stříkáním za horka Lisování se provádí v hydraulických lisech do elektricky vyhřívaných forem (používá se práškovitých hmot, které v první fázi teplem zkapalní, pod tlakem zaujmou žádaný tvar a nezvratně vytvrdnou do tvaru.

Lisování vstřikem se provádí v lisech opatřených předehřívací komorou, v níž termoset zkapalní a prochází tryskou vyhřátou na tvrdící teplotu do formy - postup je vhodný pro tenkostěnné výlisky a je velmi náročný (speciální lisy) Tváření vrstevnatých plastických hmot plnivo (papír, textil, dřevěná drť) se nasákne roztokem termosetu a vrstvy se po odpaření vylisují hydr.lisem s topenými deskami (velmi kompaktní desky s vynikajícími vlastnostmi) Zpracování termoplastů stříkáním, litím, vytlačováním, foukáním