Titanic Costa Concordia

Transkript

1 18MTY-polymery

2 Titanic Costa Concordia

3 Pro dlouhou historii nesprávného užití jsou plasty vysmívány Pelíšky (1999)

4 Definice polymerů/plastů Organické látky založené na opakující se jednotce (meru) tvořící dlouhé řetězce polymery lze formovat odléváním, spékáním nebo tvářením v tekutém stavu Přírodní polymery: dřevo, bavlna, vlna, hedvábí, kůže, guma

5 Historie polymerů

6 Mikrostruktura polymerů Uhlovodíky: Nasycené etan H H H C C H H H Polymer = mnoho merů nenasycené etylén H H C C H H H C C H acetylén Polyetylén (PE) Polyvinyl chlorid (PVC) Polypropylén (PP) Kovalentní řetězce: lineární větvené sesítněné Prostorová Síť Směr růstu vazebné energie

7 Rozdělení polymerů Dle původu: a) polosyntetické (z celulozy) b) syntetické (z monomerů) Dle základní makromolekulární stavby: a) termoplasty, b) termosety (duroplasty, reaktoplasty), c) elastomery (pryže) Dle dalšího použití: a) Recyklovatelné b) Nerecyklovatelné

8 Vazebné síly Energie vazebných sil (kj/mol) van der Waals vodíkové můstky 50 kovalentní vazby iontové vazby

9 Vliv délky uhlíkového řetězce <5 C atomů > 1000 plyny kapaliny vosky a parafíny plasty metan, etan, propan, butan paliva benzín, petrolej, nafta, oleje, vazelíny (<100)

10 Tahová pevnost Molekulární hmotnost početní průměr váhový průměr Délka řetězce

11 DNA Délka lidské molekuly DNA se odhaduje na 1-3m 3.5 miliardy stavebních elementů

12 Kopolymery

13 Délka makromolekuly

14 Elastomery - vazby

15 Konformace

16 Konfigurace

17 Konfigurace podle dvojné vazby

18 Krystalinita polymerů

19 Krystalinita polymerů sférolity

20 Mechanismy (plastické) deformace plastů

21 Mechanismy zpevnění plastů - Hustota - Polarita - Větvení - Sesítnění - Délka molekul

22 Mechanické vlastnosti polymerů

23 Mechanické vlastnosti polymerů

24 Teplotně závislé mechanické vlastnosti A částečně krystalický termoplast B termoset C amorfní termoplast

25 18MTY-polymery-II

26 Zkouškové okruhy Důležité vazby v polymerech Nejvýznamnější a nejvíce vyráběné polymery Co rozumíme pod pojmem konfigurace? Je konfigurace z chemického hlediska trvalá? Vysvětlete pojem krystalinita Přísady v polymerech Rozdíl mezi termoplasty a reaktoplasty Vysvětlete pojem teplota skelného přechodu Hlavní mechanismy zpevňování polymerů Materiály pro polymerní matrice kompozitů, vlastnosti

27 Mechanické vlastnosti polymerů REAKTOPLASTY TERMOPLASTY ELASTOMERY

28 Vliv teploty a rychlosti deformace

29 Teplotně závislé mechanické vlastnosti A částečně krystalický termoplast B termoset C amorfní termoplast

30 Tepelně závislé mechanické vlastnosti 2-zesítněný reaktoplast 3- částečně krystalický termoplast 4- elastomer s nízkou hustotou sítě 5- elastomer se střední hustotou sítě 1-amorfní termoplast

31 Kondenzační polymerace bakelit

32 Adiční polymerace Iniciace Propagace Terminace polyetylén

33 Využití polymerů

34 Hlavní termoplasty polyethylen (PE) polyvinylchlorid(pvc) polytetrafluoretylén (PTFE) - Teflon polystyren (PS) polyvinylacetát (PVAC) akrylátové sklo(pmma) polyizobutylen (PIB).

35 Vlastnosti vybraných polymerů

36 Polyetylén o nízké hustotě (LDPE) Délka řetězce: igelit Chemicky odolný El. Izolátor Variabilní pevnost Měkké lahve, formy na led, obaly

37 Polyetylén o vysoké hustotě(hdpe) Délka řetězce: 10, ,000

38 Polyetylén s ultradlouhými řetězci (UHMWPE) Délka řetězce: 2-6 million Kloubní náhrady Přilba převody

39 PVC (polyvinyl chlorid) Délka řetězce: 4,000 5,000 Levné, Tuhé ale lze změkčit Tepelné deformace Podlahy El. Izolace hadice Polárnější silnější vazebné síly

40 Polyetylén Tereftalát (PET) - Polyester Délka řetězce: 4,000 8,000 Ester

41 Polystyrén Elektrická izolace Optická čistota Levné Hračky Rámy, kryty svítidel

42 Polypropylén Odolné proti tepelnému působení Chemicky odolný Citlivé na UV Sterilní lékařské výrobky Zavazadla Konstrukční části Fleece vlákna kontaminace řek

43 PTFE - polytetraflóretylén Chemicky odolný Výborná elektroizolace Nízký koeficient tření Těsnění Ložiska, kluzné povrchy Vysokoteplotní elektrické součástky a izolace Gore-Tex 30nm póry teflon

44 Nylon polyamid 66 Vysoká pevnost Odolnost abrazi Ložiska rukojeti Vlákna

45 Aramid - Kevlar Silná síť kovalentních vazeb a Polárních vodíkových můstků

46 Bavlna Celulóza je nejrozšířenější polymer na Zemi Je základem dřeva a papíru Celuloid (CA) Dlouhá vlákna celulózy + vodíkové můstky

47 Biologické polymery škrob DNA cukr bílkoviny

48 Nejvýznamnější reaktoplasty fenolová (formaldehydová) pryskyřice (PF) melaminoformaldehydová pryskyřice (MF) polyuretanové pryskyřice (PUR) Epoxidové pryskyřice lepidlo, odlévání

49 Elastomery kaučuky(syntetické a přírodní)- butylkaučuk( IIR) polysulfidový kaučuk (SR) polyuretanový kaučuk (PUR) silikonový kaučuk (Si)

50 Vulkanizace Kaučukovník - latex Vyztužení sazemi Ebonit

51 Anorganické Polymery Křemík (Si)

52 Přísady do polymerů-aditiva Plniva (saze guma, minerální látky, ) Plastifikátory (snižuje Tg, do PVC), změkčovadla Retardéry hoření Stabilizátory (brání oxidaci, degradaci UV) Maziva Barviva (barviva, pigmenty) - koloranty

53 Zpracování polymerů vytlačování pro trubky, profily, desky a izolace kabelů vstřikování pro výrobky různých, často velmi složitých tvarů jako jsou strojní části, elektrické svíčky a lékařské vybavení (např. stříkačky); termoplasty a termosety vyfukování pro láhve, nádoby a fólie tažení pro tyče, potrubí atd. natírání pro tenké vrstvy na různých podkladech stlačování pro pryskyřice spřádání pro vlákna protlačování pro termosety tvarování tlakem pro termosety vulkanizace pro kaučuky

54 Zpracování polymerů

55 Zpracování polymerů - extruze

56 Polymery další způsoby zpracování Vstřikování

57 fólie

58 Vyfukování PET lahví

59 Principy zpracování Design = žebra

60 Spojování dílů Snap-in spojování Limit pružné deformace u oceli: 0.2%

61 Výhody a nevýhody plastů Nízká hmotnost Výborné zpracovatelské vlastnosti Elektrické izolanty Výborná korozní odolnost Tlumí rázy a chvění Nízké mechanické a časově závislé vlastnosti Ekologická zátěž 38

62 Reologické modely