POLYMERY PRINCIPY, STRUKTURA, VLASTNOSTI Doc. ing. Jaromír LEDERER, CSc.
O čem budeme mluvit Úvod do chemie a technologie polymerů Makromolekulární řetězce Struktura, fázový stav a základní vlastnosti polymerů Mechanismy vzniku Principy průmyslových syntéz Hlavní typy polymerů
Obecné vlastnosti polymerů pevné nebo elastické transparentní, průsvitné nebo neprůsvitné tvrdé nebo měkké odolné vůči povětrnostním vlivům nebo degradabilní odolné vůči vysoké nebo nízké teplotě.
Použití polymerů Plasty obalová technika stavebnictví strojírenství elektrotechnika, elektronika nábytkářství Nátěrové hmoty (filmotvorné polymery + pigmenty + plniva + ředidla) Lepidla a tmely lepidla termoplastická a reaktivní Vlákna přírodní, chemická Kaučuky
Oblast aplikace polymerů
Spotřeba polymerů v Evropě
Použití polymerů Plasty obalová technika stavebnictví strojírenství elektrotechnika, elektronika nábytkářství Nátěrové hmoty (filmotvorné polymery + pigmenty + plniva + ředidla) Lepidla a tmely lepidla termoplastická a reaktivní Vlákna přírodní, chemická Kaučuky
Použití PUR v automobilech
Úvod do chemie a technologie polymerů POLYMERY Elastomery Plasty Termoplasty Reaktoplasty (Termosety) Pryskyřice
Trochu historie Indiáni v Jižní Americe. plačící dřevo..přírodní kaučuk Goodyear vulkanizace Dr.Dunlop.. Pneu (1888) Igelit (1925) PVC Celuloid (1873) J.Hyatt Bakelit (1909) L.Beakland Nylon (1935) W.Carothers Ziegler Natta koordinační katalyzátory
Hlavní typy polymerů ABS (AKRYLONITRIL, BUTADIEN A STYREN) ASA (AKRYLONITRIL, STYREN A AKRYLÁTY) SBR (BUTADIEN STYRENOVÝ KAUČUK) CA (ACETÁT CELULOSY) EP (EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE) E/P (KOPOLYMER ETHYLENUA PROPYLENU) EPDM (ETHYLEN-PROPYLENOVÝ KAUČUK S DIENEM) EVA (KOPOLYMEN ETHYLEN- VINYLACETÁT) SI (SILIKON) UF (MOČOVINOFORMALDEHYDOVÁ PRYSKYŘICE) MF (MELAMINOFORMALDEHYDOVÁ PRYSKŘICE) HDPE (POLYETHYLEN O VYSOKÉ HUSTOTĚ) LDPE (POLYETHYLEN O NÍZKÉ HUSTOTĚ) LLDPE(POLYETHYLEN O NÍZKÉ HUSTOTĚ S LINEÁRNÍ STRUKTUROU) PA (POLYAMIDY) PAN (POLYAKRYLONITRIL) PC (POLYKARBONÁTY) PET (POLYETHYLENTEREFTALÁT) PF (FENOLFORMALDEHYDOVÁ PRYSKYŘICE) POP (POLYFENYLENOXID) PP (POLYPROPYLEN) PS (POLYSTYREN) PUR (POLYURETAN) PVC (POLYVINYLCHLORID) UP (NENASYCENÁ POLYESTEROVÁ PRYSKYŘICE)
Co jsou polymery a co je charakterizuje? Složení Velikost molekul Tvar molekul polymeru Organizovanost molekul polymeru Vliv na vlastnosti
Hlavní monomery ethylen (g) b.v. 101 C propylen (g) b.v. 44 C buteny (g) b.v. 9 C styren (l), b.v. 145 C divinylbenzen (l), b.v. 184 C alfa-methylstyren (l), b.v. 172 C vinylchlorid (g), b.v. 14 C kyselina akrylová (l) b.v. 141 C k.methakrylová (l) b.v. 163 C akrylonitril (l) b.v. 77 C vinylacetát (l) b.v. 73 C 1,3 butadien (g) isopren (l) b.v. 34 C anilin (s) b.t. 89 C fenol (s) b.t. 41 C bisfenol A chloropren (l) b.v. 60 C formaldehyd (g) b.v. 19 C acetaldehyd (l) b.v. 20 C epsilon kaprolaktam (s) b.t. 64 C dimethyldichlorsilan tolylendiisokyanát bis(4-isokyanátofenyl)methan kyselina adipová (s) b.t. 153 C maleinanhydrid (s) b.t. 53 C ftalanhydrid (s) b.t. 131 C kyselina tereftalová (s) b.t. 427 C ethylenglykol (l) b.v. 198 C glycerol (l) b.v. 290 C hexamethylendiamin (s) b.t. 42 C močovina(s) b.t. 132 C melamín (s) b.t. 354 C
Základní struktura polymerů OObrázek : Základní struktura polymerů AA) BB) CC) lineární polymer rozvětvený polymer prostorově zesíťovaný polymer
Chemické složení AB kopolymerů A) homopolymer B) nepravidelný kopolymer C) blokový kopolymer D) alternující kopolymer
Chemické složení polymerů AA) BB) CC) homopolymer nepravidelný kopolymer blokový kopolymer DD) alternující kopolymer /směsné polymery = směsi polymerů/
Molární hmotnost polymeru Molární hmotnost syntetických polymerů může nabývat hodnot od několika 10 000 g/mol až do několika 1 000 000 g/mol. Obrázek ukazuje jako příklad distribuční křivky molární hmotnosti (MMD) několika různých polymerních standardů.
Plasty a polymery
Co je polymer?
Rozdělení polymerů, krystalizace
Co rozhoduje o vlastnostech polymeru?
Složení polymerů
Vznik polymeru adiční a kondenzační polymerace NÁSOBNÁ VAZBA 2 A VÍCE FUNKČNÍ SKUPINY POLYADIČNÍ POLYMERACE POLYURETANY
Velikost molekuly polymeru
Distribuce velikostí molekul polymeru
Vyjádření rozsahu velikostí molekul polymeru
Polydisperzita
Význam polydisperzity
Co je krystalinita polymeru?
O čem rozhoduje hustota? Tuhost Bod tání Smrštivost Tvrdost Odolnost k otěru Zakalenost Chemická odolnost
Vnitřní organizace molekul
Organizovanost molekul polymeru amorfní a semikrystalické Čirost zákal Propletenostorganizovanost molekul Bod tání Smrštivost při chlazení taveniny Isotropie- Anisoptropie Chemická odolnost
Struktury makromolekulárních řetězců lineární rozvětvená zesíťovaná
Termomechanická křivka T(g)-teplota zeskelnění T(m) t.tání T(f) t.toku 1.amorfní polymer 2,3..krystalický polymer
Tok taveniny skrze vstřikovací tryskou Molekuly se převalují protahují..vysoké protažení vratný pochod
Hodnocení tokových vlastností polymerů Tok : nevratná deformace způsobená smykovým napětím Napětí: síla působící na jednotkovou plochu Smykové napětí: napětí působící ve směru tečny k namáhanému tělesu Smyková deformace: charakterizuje změnu tvaru polymeru při působení smykového napětí
Model toku
Viskozita Smykové napětí smyková rychlost
Viskozita..odpor k toku
Vliv struktury na viskozitu polymerů
Chlazení taveniny amorfního polymeru
Chlazení taveniny semikrystalického polymeru
SHRNUTÍ SUMMARY