Tomáš Görner učitelství chemie a biologie UK v Praze, PřF , KUDCH 2007 Polymery, plasty Tomáš Görner učitelství chemie a biologie UK v Praze, PřF , KUDCH 2007

Dělení plastů Různé způsoby: Podle původu – přírodní, syntetické Podle složení a teplot.chování –termoplasty,reaktoplasty,elastomery Podle výroby – polymeráty, polykondenzáty, polyadukty Podle molekulární struktury – lineární, větvené, síťované Podle aplikací – standardní, hi-tech,… Podle chemického složení

Něco z historie… Celuloid – 1.plast, z celulózy (1862) 1.syntetické polymery –bakelit (1907)

30.léta – Nylon, Silon, PS, PE 60. a 70. léta – komoditní plasty, kevlar 80. léta – kompozity 90. léta – současnost – blendy (plasty na míru) metalloceny – katalyzátory umožňující řídit distribuci délek makromolekul apod.

Metalloceny

Polymery, plasty obecně Syntetické pryskyřice, „umělá hmota“ Homopolymery, kopolymery Vlastnosti: Polymerační stupeň – počet jednotek v řetězci Tvar – termoplasty: lineární, termosety: zesíťované Poloha substituentů Typy vazeb Velikost atomů- srovnání PE a PTFE Vznik polymerací, polyadicí, polykondenzací

Polymerace Spojení mnoha monomerů (násobné vazby) Žádný vedlejší produkt, vedle sebe mono- i polymery Nutný iniciátor – radikály, ionty 3 fáze – iniciace, propagace, terminace

Polyadice Reakce 2 monomerů s různými funkčními skupinami 1 monomer musí obsahovat uvolnitelný H+ Přesun protonu v řetězci Např. polyuretany (molitan, text.vlákna, umělé kůže (např. barex)

Polykondenzace Stejné nebo různé monomery Každý monomer alespoň 2 reaktivní funkční skupiny Vznik zplodin (voda, amoniak,…) Např. polyestery (Tesil), polyamidy (Nylon), bakelit (fenol+formaldehyd)

Produkty těchto reakcí – prášek, granule Různé přísady – změkčovadla, plastifikátory, pigmenty, antioxidanty,… Další zpracování – vytlačování, lisování, vyfukování

Polyetylen Pevný, odolný proti vodě, chemikáliím a mrazu Výborný elektroizolátor PET lahve, Mikroten –obalové folie, potrubí HDPE – vysokohustotní LDPE - nízkohustotní Gramofonové desky Chráničky kabelů, přepravky, kontejnery, sudy Trubky pro rozvod vody

Polypropylen Podobný PE, pevnější Zdravot.potřeby (dá se sterilizovat) Text.vlákna Obaly – na CD Plenkové kalhotky – vrstva, která neprosákne  Moira

Polystyren Výborný vzhled, dobře se barví Spotřební zboží (hračky, kelímky,…), speciální betonové směsi, pěnový PS – izolace Modely letadel Skříňky rádií a TV

PVC Výborně se tvaruje za tepla Není moc odolný proti teplotě nad 45°C a mrazu Neměkčené PVC – Novodur (trubky,desky,nádrže) Měkčené PVC – Novoplast (linolea, hračky, filmy,ubrusy) Kopolymerace vinylchloridu a vinylacetátu – Vinyl Netříditelný – obsahuje Cl – zplodiny Okenní rámy Billboardy, klimatizace

PTFE (teflon) Tepelně a chemicky odolný Těsnění pro chemický průmysl Zdravotnictví – kostní náhrady Pánve – tenká vrstva teflonu Povrchová úprava lyží Ložiska mostů

PVAC Výborná přilnavost Hydrolýza – PVA (lepidla – Herkules) Trubky na pohonné hmoty Výroba latexů – rozpustné ve vodě, nezávadné

PMMA-polymethylmetakrylát Organické sklo (plexisklo) – výborná propustnost světla – světelné reklamy, lampy, zaskl.balkony Kontaktní čočky, zubní protézy,… Rámy oken – na PVC, drží barevnost

Polykondenzace

Polyamidy

Nylon Punčochy, prádlo, košile Vlasce, padáky Nitě pro chirurgy

Silon Podobný nylonu 1941 (Otto Wichterle)                                                                                                             

Polyestery Lineární – textilie (s bavlnou), fleece, lana, filmy, magnetofonové pásky Zesíťované – nátěrové hmoty, lamináty

PET - polyethylentereftalát Syntetická vlákna Obalové materiály

PC - polykarbonát Mantinely, zasklení, bezpečnostní zasklení (neprůstřelné sklo), ochranné štíty

Polyurethan - PU Výplň lednic, izolace Odolnost vůči agresivnímu prostředí Toxický (izokyanát + alkohol) Lyže – výplň Matrace, umělý povrch-stadiony, autosedačky Fotbalové míče Bowlingové koule

Fenoplasty Nejdéle známé plasty (1907) Fenol + formaldehyd Lineární – nátěrové hmoty, lepidla Síťované – nerozpustné pryskyřice – Bakelit (spotřební předměty, elektronika)

Struktura bakelitu

BMV – bakelitové motorové vozidlo

Aminoplasty Formaldehyd + aminosloučeniny Močovinoformaldehydové pryskyřice Tmely, lepidla, nátěrové hmoty Nanášení na vhodný podklad – vrstvený materiál: Umakart (stavebnictví)

Epoxidové pryskyřice Lepidla, tmely Epoxidová skupina + diamin Zesíťovaná struktura Pevné, tvrdé Výborná lepidla (lepí i kovy) Ochranné povlaky Výroba kompozitů

Kaučuky Z kaučukovníku brazilského – bílá šťáva – latex 90% se vyrábí synteticky Poly -1,3 – butadien, polyizopren Butadien – styrenový kaučuk, nejběžnější, podrážky bot, pneumatiky Vulkanizace – S můstky mezi vlákny, tvrdost Měkká pryž – guma na gumování, prezervativy, chirurgické rukavice

Vulkanizace

Polyizobuten: Nepropouští plyny (duše)

Polyizopren: Kaučuk (cis) Gutaperča (trans)

Polychlorpren: Neopren Lepidla (chemopren) První syntetická „guma“ využitá komerčně

Anorganické polymery Polysiloxany (silikony): Si-O – pevná a pružná vazba Silikonové kaučuky a oleje – tepelně odolné Vlasové kondicionery Separátory (oddělení od formy – např. v gumárnách) Různé:

Polysilany: Řetězce Si-Si (analogie uhlík.řetězců) Vedou el.proud I s cínem a germaniem Polystannany – jediné polymery s kovem v řetězci

Literatura: Ducháček V. (2006): Polymery – výroba, vlastnosti, zpracování, použití, VŠCHT Praha, 280 str. Ducháček V. (1996): Základní pojmy z chemie a technologie polymerů, VŠCHT Praha, - tato skripta VŠCHT dostupná na internetu na stránce http://www.vscht.cz/eso/psh/ch008003_cze.html Ostatní odkazy: http://www.ksp.tul.cz/cz/kpt/obsah/vyuka/informace.htm http://www.fbv.fh-frankfurt.de/mhwww/KUT/indexkut.htm http://www.vscht.cz/pol/Fyzika%20polymeru/Fyzika%20polymeru.htm http://www.plasty-eu.cz http://www.jergym.hiedu.cz/~canovm/polymery/polymery.html Obrázky vyhledávány na www.google.com