18MTY 9. přenáška polymery 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
Mechanické vlastnosti polymerů
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 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 3100 50-80 334 1370 4,0 0,3 Polykarbonát (PC) P A 2100 2400 56 72 114 1200 3,0 0,15 Polyetereterketon (PEEK) P K 2250 70 103 288 175 1320 2,4 0,1 0,14 Polyfenylensulfid (PPS) P K 3300 3400 48 86 285 290 88 1340 3,1 0,1 0,07
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 200-1400 8-35 120-137 -110 až -122 914-960 2,3 <0,01 Polypropylen (PP) N K 1100-1300 21 37 176-24 900-907 2,2 0,01 0,03 Polystyren (PS) N A 2275 3275 36-65 92 1050 2,5 0,01 0,03 Polytetrafluorethylen (PTFE) N K 410 14-36 327-110 2150 2200 2,1 < 0,01
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 2400 4200 40-60 75 1390 1959 2,8 3,05 0,04 0,4 Polymetylmetaklyrát (PMMA) P A 2500 3500 60-85 105 1190 1959 2,7 3,7 0,3 Polyoxymetylen (POM) P K 2600 2900 62-70 181-40 1250 1506 3,1 0,12 0,25 Polyamid 6 (PA 6) P K 1200-1400 70 85 220 40 1130 3,4 1,3 1,9
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 1600 2000 77 84 265 65 1140 4 1 2,8 Polyfenylether (PPE) P A 2400 2700 70 78 210 1100 2,6 0,2
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 milionů 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
Změkčování PVC Vůně nového auta
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 Náhradní chrupavka Gel s kevlarovými vlákny
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 (laky, barvy, povlaky) stlačování pro pryskyřice spřádání pro vlákna protlačování pro termosety tvarování tlakem pro termosety vulkanizace pro kaučuky
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
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
Reologické modely
Reologie Maxwellův model Voigt-Kelvinův model Relaxace Reakce na zatížení