18MTY-polymery
Titanic 15. 4. 1912 Costa Concordia 13. 1. 2012
Pro dlouhou historii nesprávného užití jsou plasty vysmívány Pelíšky (1999)
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
Historie polymerů
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
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
Vazebné síly Energie vazebných sil (kj/mol) van der Waals 0.08 4.0 vodíkové můstky 50 kovalentní vazby 60 600 iontové vazby 560 1000
Vliv délky uhlíkového řetězce <5 C atomů 5-19 100-1000 > 1000 plyny kapaliny vosky a parafíny plasty metan, etan, propan, butan paliva benzín, petrolej, nafta, oleje, vazelíny (<100)
Tahová pevnost Molekulární hmotnost početní průměr váhový průměr Délka řetězce
DNA Délka lidské molekuly DNA se odhaduje na 1-3m 3.5 miliardy stavebních elementů
Kopolymery
Délka makromolekuly
Elastomery - vazby
Konformace
Konfigurace
Konfigurace podle dvojné vazby
Krystalinita polymerů
Krystalinita polymerů sférolity
Mechanismy (plastické) deformace plastů
Mechanismy zpevnění plastů - Hustota - Polarita - Větvení - Sesítnění - Délka molekul
Mechanické vlastnosti polymerů
Mechanické vlastnosti polymerů
Teplotně závislé mechanické vlastnosti A částečně krystalický termoplast B termoset C amorfní termoplast
18MTY-polymery-II
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
Mechanické vlastnosti polymerů REAKTOPLASTY TERMOPLASTY ELASTOMERY
Vliv teploty a rychlosti deformace
Teplotně závislé mechanické vlastnosti A částečně krystalický termoplast B termoset C amorfní termoplast
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
Kondenzační polymerace bakelit
Adiční polymerace Iniciace Propagace Terminace polyetylén
Využití polymerů
Hlavní termoplasty polyethylen (PE) polyvinylchlorid(pvc) polytetrafluoretylén (PTFE) - Teflon polystyren (PS) polyvinylacetát (PVAC) akrylátové sklo(pmma) polyizobutylen (PIB).
Vlastnosti vybraných polymerů
Polyetylén o nízké hustotě (LDPE) Délka řetězce: 1000-2000 igelit Chemicky odolný El. Izolátor Variabilní pevnost Měkké lahve, formy na led, obaly
Polyetylén o vysoké hustotě(hdpe) Délka řetězce: 10,000 100,000
Polyetylén s ultradlouhými řetězci (UHMWPE) Délka řetězce: 2-6 million Kloubní náhrady Přilba převody
PVC (polyvinyl chlorid) Délka řetězce: 4,000 5,000 Levné, Tuhé ale lze změkčit Tepelné deformace Podlahy El. Izolace hadice Polárnější silnější vazebné síly
Polyetylén Tereftalát (PET) - Polyester Délka řetězce: 4,000 8,000 Ester
Polystyrén Elektrická izolace Optická čistota Levné Hračky Rámy, kryty svítidel
Polypropylén Odolné proti tepelnému působení Chemicky odolný Citlivé na UV Sterilní lékařské výrobky Zavazadla Konstrukční části Fleece vlákna kontaminace řek
PTFE - polytetraflóretylén Chemicky odolný Výborná elektroizolace Nízký koeficient tření Těsnění Ložiska, kluzné povrchy Vysokoteplotní elektrické součástky a izolace Gore-Tex 30nm póry teflon
Nylon polyamid 66 Vysoká pevnost Odolnost abrazi Ložiska rukojeti Vlákna
Aramid - Kevlar Silná síť kovalentních vazeb a Polárních vodíkových můstků
Bavlna Celulóza je nejrozšířenější polymer na Zemi Je základem dřeva a papíru Celuloid (CA) Dlouhá vlákna celulózy + vodíkové můstky
Biologické polymery škrob DNA cukr bílkoviny
Nejvýznamnější reaktoplasty fenolová (formaldehydová) pryskyřice (PF) melaminoformaldehydová pryskyřice (MF) polyuretanové pryskyřice (PUR) Epoxidové pryskyřice lepidlo, odlévání
Elastomery kaučuky(syntetické a přírodní)- butylkaučuk( IIR) polysulfidový kaučuk (SR) polyuretanový kaučuk (PUR) silikonový kaučuk (Si)
Vulkanizace Kaučukovník - latex Vyztužení sazemi Ebonit
Anorganické Polymery Křemík (Si)
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
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
Zpracování polymerů
Zpracování polymerů - extruze
Polymery další způsoby zpracování Vstřikování
fólie
Vyfukování PET lahví
Principy zpracování Design = žebra
Spojování dílů Snap-in spojování Limit pružné deformace u oceli: 0.2%
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
Reologické modely