1

Ochrona Środowiska

Semestr I

Tworzywa sztuczne.

Wśród tworzyw sztucznych możemy wyróżnić tworzywa otrzymane na drodze czysto syntetycznej, oraz tworzywa wyodrębnione z surowców naturalnych, które zostały poddane różnym modyfikacjom w celu ulepszenia ich właściwości chemicznych, czyli tzw. polimery naturalne.

Wśród polimerów naturalnych możemy wyróżnić celulozę. Jest ona składnikiem większości organizmów roślinnych. Najczystszą celulozę otrzymuje się z włókien bawełny w wyniku ich ekstrakcji alkoholem i eterem. Włókna uwalnia się na tym etapie od zanieczyszczeń, następnie przemywa się wrzącym rozcieńczonym roztworem NaOH i w końcowym etapie przemywa się rozcieńczonym roztworem kwasu octowego i wodą.

Do najważniejszych produktów otrzymywanych z celulozy należy zaliczyć sztuczny jedwab i celofan. Szerokie zastosowanie mają także pochodne celulozy takie jak octan i azotan celulozy (używany do produkcji materiałów wybuchowych).

Do innych tworzyw pochodzenia naturalnego należy zaliczyć:

-pochodne kauczuku ( np. Chlorokauczuk- będący produktem chlorowania kauczuku naturalnego)

-tworzywa białkowe ( np. Galalit- tworzywo kazeinowe)

-substancje powłokotwórcze ( np. Pokosty- otrzymywane przez modyfikację chemiczną olejów roślinnych).

Drugą grupę tworzyw stanowią tworzywa syntetyczne produkowane ze związków wielkocząsteczkowych otrzymanych na drodze polireakcji, poddanych odpowiednim modyfikacjom w celu poprawienia ich właściwości chemicznych, fizycznych, mechanicznych. W celu poprawienia właściwości tworzyw używa się następujących dodatków modyfikujących:

-wypełniacze, które obniżają cenę wyrobów, a ponadto poprawiają właściwości mechaniczne i cieplne ( mączka drzewna, kreda, włókna szklane, celulozowe)

2

-nośniki- zwiększają wytrzymałość mechaniczną, są szkieletem tworzywa

-plastyfikatory ( zwiększają elastyczność produktów)

-pigmenty i barwniki- nadają żądany kolor

-stabilizatory- zapobiegają rozkładowi tworzywa podczas jego obróbki i użytkowania

-środki antyelektrostatyczne- zapobiegają elektryzowaniu się wyrobów

-antypireny - zapobiegają zapalaniu się wyrobów.

Tworzywa sztuczne ze wzlędu na sposób otrzymywania dzielimy na:

1) Tworzywa polimeryzacyjne- otrzymywane na drodze polimeryzacji.

Polimeryzacja jest procesem, który polega na łączeniu się wielu cząsteczek monomerów w polimer bez wydzielania produktów ubocznych.

Do najbardziej znanych tworzyw polimeryzacyjnych zaliczamy:

-polietylen- tworzywo otrzymywane na drodze polimeryzacji etylenu.

Polietylen można łatwo przetwarzać metodami typowymi dla termoplastów (wtrysk, wtłaczanie, prasowanie), ponadto daje sie dobrze obrabiać mechanicznie. Polietylen stosuje się: jako materiał izolacyjny, do produkcji opakowań, pojemników, zabawek, części urządzeń, rur i wielu innych rzeczy.

-polistyren- otrzymywany w wyniku polimeryzacji styrenu.

Wyroby z polistyrenu odznaczają sie dobrymi właściwościami dielektrycznymi, polimer ten daje sie łatwo kleić i barwić, a ponadto jest odporny na działanie większości cieczy nieorganicznych.Polistyren daje sie łatwo przerabiać metodą wtryskową. Do głównych wad tego tworzywa należy zaliczyć jego małą wytrzymałość na podwyższoną temperaturę, oraz kruchość i podatność na zarysowanie. Polistyren znalazł zastosowanie do produkcji opakowań, do wyrobów optycznych, do wyrobu matryc i czcionek, do wyrobu części aparatury chemicznej, guzików, grzebieni, zabawek. Piankowy polistyren czyli styropian znalazł zastosowanie jako materiał izolacyjny w budownictwie

-polichlorek winylu, czyli tzw. PCV- jest otrzymywany na drodze polimeryzacji chlorku winylu. Polichlorek winylu jest ciałem termoplastycznym, odpornym na działanie wielu rozpuszczalników organicznych oraz mocnych kwasów i zasad. Wyróżnia się dwa rodzaje polichlorku winylu:

-twardy nazywany winidurem

3

-miękki nazywany igielitem

PCV znalazł zastosowanie do wyrobu wanien elektrolitycznych, do produkcji rur kanalizacyjnych, przewodów wentylacyjnych, zbiorników na kwasy i alkalia, odzieży ochronnej, materiałów izolacyjnych, butelek, płytek podłogowych.

-polimetakrylan metylu (tzw. szkło organiczne) jest otrzymywany na drodze polimeryzacji metakrylanu metylu. Jest tworzywem bezbarwnym, o dużej przejrzystości. Znalazł zastosowanie do produkcji szyb, soczewek, pryzmatów i innych zespołów optycznych, okularów...

-polioctan winylu-otrzymywany z octanu winylu. Stosowany jest do produkcji klejów, farb wodnych, gum do żucia.

Ponadto istnieje bardzo wiele innych tworzyw i w dalszym ciągu powstają nowe, coraz doskonalsze, o coraz lepszych właściwościach. Można jeszcze wymienić:

-polichlorek winilidenu

-alkohol poliwinylowy

-poliakrylonitryl

-poliizobutylen

-polipropylen

-politetrafluoroetylen (teflon)

-polibutadien

-poliformaldehyd

2) Tworzywa polikondensacyjne- otrzymywane na drodze polikondensacji.

Proces polikondensacji polega na łączeniu się cząsteczek monomerów posiadających charakterystyczne grupy funkcyjne ( np. Hydroksylową, aminową, estrową), przyczym powstają produkty uboczne.

Spośród wielu tworzyw polikondensacyjnych możemy wyróżnić:

-poliamidy-otrzymywane w reakcji polikondensacji kwasów dikarboksylowych i diamin

-poliestry- otrzymywane na drodze reakcji poliestryfikacji kwasów wielofunkcyjnych z alkoholami wielowodorotlenowymi

-silikony

-fenoplasty- utwardzone produkty polikondensacji fenolu lub krezolu i formaldehydu

• aminoplasty- otrzymywane w reakcji mocznika lub melaniny z formaldehydem

3) Tworzywa otrzymywane na drodze reakcji poliaddycji.

4

Reakcja poliaddycji polega na łączeniu monomerów w polimer, w reakcji tej zachodzi przegrupowanie atomów wodoru.

Możemy tu wymienić:

-poliuretany-otrzymuje się je z dioli diizicyjanianów

-żywice epoksydowe -otrzymywane w dwóch etapach:

-polikondensacji dianu i epichlorohydryny

-poliaddycji żywicy nieutwardzonej z aminą

Podział tworzyw ze względu na właściwości:

1.Termoplasty- są to tworzywa które można formować na dowolne kształty w podwyższonej temperaturze. Po ochłodzeniu tworzywa te ponownie stają się twarde i sztywne. Należy jednak pamiętać że po przekroczeniu pewnej temperatury charakterystycznej dla danego tworzywa następuje nieodwracalny rozkład chemiczny.

Do tworzyw termoplastycznych zalicza się:

Polietylen, polistyren, polichlorek winylu, poliamidy i poliestry.

2.Duroplasty, które dzieli sie na tworzywa termoutwardzalne i chemoutwardzalne. Tworzywa termoutwardzalne - zaliczamy tu galalit, fenoplasty i aminoplasty. Tworzywa chemoutwardzalne osiągają swoją ostateczną postać w wyniku reakcji chemicznej z dodanymi specjalnie utwardzaczami, zalicza sie tu żywice epoksydowe poliestrowe i poliuretanowe.

Literatura:

Podstawy chemii ćwiczenia laboratoryjne. Praca zbiorowa pod redakcją Mariana Kucharskiego

Chemia polimerów. Janusz Pęcherz

Chemia organiczna. Robert T. Morrison Robert N. Boyd

---