Rozdělení a použití polymerů

Termoplasty – materiály, které mají schopnost opakovaně ohřevem měknout a ochlazením tuhnout v teplotním intervalu charakteristickém pro daný plast. Reaktoplasty – materiály, které mohou být převedeny do netavitelného a nerozpustného stavu účinkem tepla, záření nebo katalyzátoru. Při tomto pochodu se vytvářejí kovalentní příčné vazby mezi makromolekulami polymeru za vzniku struktury prostorové sítě. Pro síťování se v praxi používá pojem vytvrzování.

Elastomery – základní surovinou pro výrobu pryží jsou kaučuky, které ve svých makromolekulárních řetězcích mají určitá reaktivní místa (např. dvojné vazby), umožňující chemickou síťovací reakci (vulkanizaci). Vulkanizace probíhá při teplotách 150 oC až 200 oC za přítomnosti vulkanizačního činidla (např. síra) s nímž kaučuk spolu s dalšími přísadami (např. saze) tvoří kaučukovou směs. Při vulkanizaci se vytvářejí příčné vazby mezi původně lineárními makromolekulami kaučuku a plasticky tvárný kaučuk se mění na pryž, jejíž základní vlastností je schopnost velké elastické deformace při zatěžování v tahu (stovky %).

Termoplasty 80 % z celkového objemu výroby představuje asi 6 druhů polymerů Polyolefiny, chlorované polymery, styrénové hmoty

Polyethylén Lineární – 80%, rozvětvený – 60 % - odlišné technologie výroby Hustota – 920 kg/m3 Povrch velmi měkký, lze jej snadno narušit, má voskovitý charakter Tm = 110 – 115oC,Tg = - 80oC Zpracování – vstřikování – kbelíky, koše vytlačování – trubky, desky vyfukování – sudy, kanystry, fólie práškové technologie – povlaky na kovových součástech Použití – nejrozšířenější obalový materiál, ale i v lékařství – výstelky keramických kloubů

Polypropylén wk = 50 % Hustota – 910 kg/m3 Tm = 160 -170oC Zpracování – trubky a desky pro chemický průmysl, injekční stříkačky, vrtule a lopatky ventilátorů, nejrozšířenější materiál pro výrobu vláken pro technické aplikace (koberce,čalounictví, provazy), kopolymery PE- PP nádoby autobaterii, Kombinace PP s vyztužujícími vláky – nejčastěji skelnými – využití pro namáhané strojní součásti PP plněný částicovými plnivy

Styrénové plasty Amorfní, tvrdé, křehké, poměrně pevné, hořlavé Standardní PS Lehčený PS Houževnatý PS (S/B) Kopolymery – SAN ABS

Standardní PS Zpracovává se nejčastěji vstřikováním Použití – hračky, hřebeny, krabice na potraviny – předměty běžné denní potřeby

Lehčený PS 50 krát lehčí než voda Nejlepší tepelně izolační hmota 25 mm PS = 45 cm cihlová zeď Použití – chladírenská technika stavebnictví obaly na zboží aranžérství dlouhodobé použití - PS zmenšuje svůj objem vlivem teploty a chemických látek

Houževnatý PS (S/B) Zabudováním molekul kaučuku do PS matrice roubovanou kopolymerací se sníží křehkost a zvýší houževnatost Materiál je heterogenní – tedy mléčně zakalený Použití – pro výrobky, které mají odolávat určitým nárazům, ale kde by bylo použití PA nebo PC značně dražší

Kopolymery – SAN Transparentní materiál s namodralým odstínem Dobré mechanické vlastnosti Používá se tam, kde je u výrobků požadována průhlednost a zároveň odolnost proti nárazům (nádoby mixérů, koncová světla automobilů, odrazová světla) Jako vyztužující materiály se často využívají skelná vlákna

Kopolymery – ABS Ceněný konstrukční plast Lze připravit směsi s velmi odlišnými vlastnostmi Je vhodný pro galvanické pokovování Zpracování – převážně vstřikováním Použití – součásti k automobilům (přední maska, kliky dveří), trubky pro chemický a petrochemický průmysl ABS + 20 % skleněných vláken – vysoká tuhost

Polyvinylchlorid A) neměkčený – amorfní, Tg = 83oC Použití – stavebnictví – vodovodní a odpadní trubky, střešní okapy, nádrže pro chemický průmysl, desky pro galvanizovny B) lehčený – práškový PVC + nadouvadlo – konečný výrobek má pěnovou strukturu Použití ve stavebnictví – méně hořlavý než PS C) měkčený – práškový PVC + změkčovadla – po želatinaci se dál zpracovává na fólie, pláštěnky, ubrusy, koženky, podlahové krytiny

Polytetrafluórethylén Vazby C-F značně pevné Vysoce krystalický s voskovým charakterem, nepolární Odolný vůči vysokým teplotám a chemikáliím, Tg = -80oC, Tm =320oC Mechanické vlastnosti poměrně špatné, součinitel tření μ=0,05 – samomazná ložiska Zpracování obtížnější – nelze použít vstřikování ani vytlačování, ale jen spékání práškového PTFE Použití – povlaky na materiálech, antiadhezní vrstvy

Polymethylmethakrylát Organické sklo – Plexisklo Amorfní, dokonale čirý Tg = 80oC, polární, dobře odolává povětrnosti a UV záření Vyrábí se blokovou polymerací jako desky, které lze pak následně tvarovat Použití – kryty přístrojů, lamp, inkubátory, kopule sportovních letadel Lze jej barvit Zalévací hmota Dentakryl

Polyamidy V důsledku chemického složení a struktury je konečný materiál velmi pevný a má vysokou Tm = 220 – 250oC, Tg = 40 oC wk = 20 – 45 % Houževnatý materiál, vysoká odolnost proti oděru, osvědčený konstrukční plast, malý koeficient tření – výroba ložisek Zpracování – vstřikování – ozubená kola vytlačování – trubky vyfukování – fólie (pevnější než PE) Mnoho druhů PA

Polykarbonáty Materiály spojující houževnatost s dobrou tepelnou odolností Amorfní, Tg = 140 – 170oC Obecně výrobky, které se nesmí rozbít ani při hrubé manipulaci – telefony, stěny televizorů, hornické přilby, CD disky, DVD disky, Makrolon – zasklívání Směsi PC + ABS – díly automobilových karosérií

Materiály pro špičkové aplikace Obecně: minimální rozměrové změny, značně tepelně odolné, vysoké přechodové teploty Využití: matrice kompozitů, elektronika, letecký průmysl, raketová technika, vysokomodulová vlákna Příklady: Polyéther-ether-keton (PEEK) Polyéthersulfon (PES) Polyimidy (PI) Poly-p-benzamid – Kevlar

Reaktoplasty Proti termoplastům jsou vysoce tuhé a tvrdé, tepelně odolné i stálé za tepla, odolné vůči povětrnosti a korozi za napětí, jsou nerozpustné a netavitelné. Nevýhody – malá tažnost, u hmot s práškovými plnivy malá houževnatost. Výroba – lisovací hmoty, vrstvené materiály, lepidla a nátěrové hmoty.

Reaktoplasty - rozdělení Fenoplasty – novolaky, rezoly Aminoplasty Epoxidy Polyestery Silikonové pryskyřice

Fenoplasty Polykondenzáty formaldehydu s fenolem Použití především jako lisovací hmoty Vlastnosti vytvrzených hmot se liší podle použitých plniv Způsob zpracování – lisování, vstřikování Výrobky – bižuterie, galanterie, nábytkové kování, vrstvené hmoty

Aminoplasty Reakční produkty aminosloučenin s aldehydy Zdravotní nezávadností a lepší barevností předčí fenoplasty. Použití – dřevozpracující průmysl – jako lepidla pro výrobu překližek a dřevotřísek, ve stavebnictví – lehčené hmoty s tepelně izolačními vlastnostmi, výroba dekorativních vrstvených hmot pro interiéry (vagóny, autobusy), lisovací hmoty.

Epoxidy Vyznačují se dobrou adhezí k většině materiálů Chemicky odolné Bezbarvé až nažloutlé Tvrdidla – většinou polyaminy Využití – lepidla, nátěrové, zalévací a lisovací hmoty, pojiva skelných tkanin, využití v chemickém i strojírenském průmyslu

Polyestery Využití – nevyztužené výrobky –knoflíky, bižuterie jako pojivo – výroba umělého mramoru, lité podlahy, plastbetony lamináty – skelné tkaniny tmely, lepidla, laky

Silikonové pryskyřice Dobře odolávají povětrnosti, dlouhodobě snášejí teploty do 200oC, krátkodobě do 300oC, dobré elektroizolační vlastnosti Využití – vypalovací laky, skelné lamináty, úpravy pekařských forem a plechů, nástrojů na zpracování plastů i kaučuku i kuchyňského nádobí – vynikající separační vlastnosti Také jako modifikátory epoxidových pryskyřic pro zvýšení odolnosti vůči teplotě a povětrnosti

Kaučuky Pro všeobecné použití Speciální – olejovzdorné teplovzdorné

Kaučuky - pro všeobecné použití Lze z nich vyrábět většinu pryžových výrobků – pneumatiky, hadice, dopravníkové pásy Hlavními představiteli jsou polymery a kopolymery izoprenu a butadienu Plnivo saze, vulkanizační činidlo síra, další přísady – maziva, antidegradanty, změkčovadla, atd.

Kaučuky - pro všeobecné použití Základní typy kaučuků: Izoprenové – IR Butadienstyrenové – SBR – český výrobek Kralex, použití – běhouny pneumatik, běžné výrobky jako jsou podrážky, hadice, kabely, dopravníkové pásy, natírání textilií Butadienové – BR Ethylénpropylénové – EPM – oplášťování kabelů, potravinářský průmysl, lékařství Butylkačuky – IIR

Kaučuky speciální - olejovzdorné Od všeobecných se liší svojí polaritou Chloroprenové – CR – vhodné pro použití v nepolárních olejích, pryž velmi odolná vůči povětrnostnímu stárnutí, použití – kabelářský průmysl. Butadienakrylonitrilové – tzv. nitril kaučuky – NBR – odolné vůči olejům, benzinu, brzdovým kapalinám, použití jako hadice, těsnění, membrány. Akrylátové – ACM – pro výrobky, které mají současně odolávat oleji a zvýšeným teplotám cca 160oC – hadice na olej, pryžové součástky,vyložení nádob.

Kaučuky speciální – teplovzdorné Silikonové kaučuky – MQ Použití – izolace tepelně namáhaných vodičů, elektrotechnika, stavebnictví – tmely, zalévací hmoty, chemický, potravinářský, farmaceutický průmysl, lékařství – implantáty. Fluorouhlíkové kaučuky – FPM – odolné dlouhodobě do 230oC, současně nejvíce odolné vůči olejům a značně agresivním chemikáliím, patří k nejdražším druhům speciálních kaučuků.

Identifikace termoplastů bez použití analytických přístrojů Využívá se charakteristických vlastností polymerů – hustota, chování v plameni, houževnatost. Flotační metoda – využívá rozdílné hustoty plastů, je použitelná i v průmyslovém měřítku k třídění plastových odpadů. Chování v plameni – pozoruje se, jak snadno se vzorek zapaluje, zda po vyjmutí z plamene hoří i nadále, nebo zda nehoří vůbec, jaký zabarvení má okraj a jádro plamene, posuzuje se zápach dýmu po uhašení plamene, charakter příškvarku vzorku, popřípadě chování taveniny.