18MTY 9. přenáška polymery 2

Transkript

1 18MTY 9. přenáška polymery 2

2 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

3 Mechanické vlastnosti polymerů

4 Vliv teploty a rychlosti deformace

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

6 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

7 Kondenzační polymerace bakelit

8 Adiční polymerace Iniciace Propagace Terminace polyetylén

9 Využití polymerů

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

11 Vlastnosti vybraných polymerů Název (zkratka) Opakující se konstituční jednotka Polární (P) Nepolární (N) Amorfní (A) Krystaluzijící (K) Modul pružnosti v tahu [MPa] Mez pevnosti v tahu [MPa] Teplota tání [ C] Teplota skelného přechodu [ C] Hustota [kgm -3 ] Permitivita (1000 Hz] Nasákavost H20, 23 C, 24h) [%] Polyetylentereftalát (PET) P K ,0 0,3 Polykarbonát (PC) P A ,0 0,15 Polyetereterketon (PEEK) P K ,4 0,1 0,14 Polyfenylensulfid (PPS) P K ,1 0,1 0,07

12 Vlastnosti vybraných polymerů Název (zkratka) Opakující se konstituční jednotka Polární (P) Nepolární (N) Amorfní (A) Krystaluzijící (K) Modul pružnosti v tahu [MPa] Mez pevnosti v tahu [MPa] Teplota tání [ C] Teplota skelného přechodu [ C] Hustota [kgm -3 ] Permitivita (1000 [Hz] Nasákavost H 2 0, 23 C, 24h) [%] Polyetylen (PE) N K až ,3 <0,01 Polypropylen (PP) N K ,2 0,01 0,03 Polystyren (PS) N A ,5 0,01 0,03 Polytetrafluorethylen (PTFE) N K ,1 < 0,01

13 Vlastnosti vybraných polymerů Název (zkratka) Opakující se konstituční jednotka Polární (P) Nepolární (N) Amorfní (A) Krystaluzijící (K) Modul pružnosti v tahu [MPa] Mez pevnosti v tahu [MPa] Teplota tání [ C] Teplota skelného přechodu [ C] Hustota [kgm -3 ] Permitivita (1000 Hz] Nasákavost H20, 23 C, 24h) [%] Polyvinylchlorid (PVC) P A ,8 3,05 0,04 0,4 Polymetylmetaklyrát (PMMA) P A ,7 3,7 0,3 Polyoxymetylen (POM) P K ,1 0,12 0,25 Polyamid 6 (PA 6) P K ,4 1,3 1,9

14 Vlastnosti vybraných polymerů Název (zkratka) Opakující se konstituční jednotka Polární (P) Nepolární (N) Amorfní (A) Krystaluzijící (K) Modul pružnosti v tahu [MPa] Mez pevnosti v tahu [MPa] Teplota tání [ C] Teplota skelného přechodu [ C] Hustota [kgm -3 ] Permitivita (1000 [Hz] Nasákavost H20, 23 C, 24h) [%] Polyamid 66 (PA 66) P K ,8 Polyfenylether (PPE) P A ,6 0,2

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

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

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

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

19 Změkčování PVC Vůně nového auta

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

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

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

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

24 Nylon polyamid 66 Vysoká pevnost Odolnost abrazi Ložiska rukojeti Vlákna

25 Aramid - Kevlar Silná síť kovalentních vazeb a Polárních vodíkových můstků Náhradní chrupavka Gel s kevlarovými vlákny

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

27 Biologické polymery škrob DNA cukr bílkoviny

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

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

30 Vulkanizace Kaučukovník - latex Vyztužení sazemi Ebonit

31 Anorganické Polymery Křemík (Si)

32 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

33 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 (laky, barvy, povlaky) stlačování pro pryskyřice spřádání pro vlákna protlačování pro termosety tvarování tlakem pro termosety vulkanizace pro kaučuky

34 Zpracování polymerů Termoplasty Polymer Reaktoplasty Nízkomolekulární polymer Míchání a granulaci Přísady Míchání impregnace granulát Směs v dodavatelské formě lisovací hmoty prepregy Fyzikální process ohřev do stavu taveniny a následné tuhnutí Výrobek nebo polotovar Zpracování Výrobek nebo polotovar Chemická reakce vznik nových kovalentních vazeb Výrobek nebo polotovar

35 Zpracování polymerů - extruze

36 Polymery další způsoby zpracování Vstřikování

37 fólie

38 Vyfukování PET lahví

39 Principy zpracování Design = žebra

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

41 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

42 Reologické modely

43 Reologie Maxwellův model Voigt-Kelvinův model Relaxace Reakce na zatížení