1. Cechy charakterystyczne:

Polimeryzacja:

• reakcja łańcuchowa,

• reakcja nieodwracalna,

• w procesie mamy do czynienia z niestabilnym makrorodnikiem lub makrojonem,

• nie wydzielają się małocząsteczkowe produkty uboczne, dlatego

• skład taki sam przed procesem jak i po procesie.

Polikondensacja:

• reakcja stopniowa,

• reakcja odwracalna,

• reakcja, w której rosnąca makrocząsteczka jest w trakcie wzrostu, i jest stabilna,

• w każdym etapie reakcji wydziela się małocząsteczkowy produkt uboczny, dlatego

• skład ilościowy produktu gotowego jest różny od produktu wchodzącego.

Poliaddycjacja:

• reakcja stopniowa (jak polikondensacja),

• reakcja nieodwracalna (jak polimeryzacja,

• reakcja stabilna (jak polikondensacja),

• nie wydzielają się małocząsteczkowe produkty uboczne, dlatego

• skład ilościowy polimeru jest taki sam jak skład ilościowy substratów.

2. Klasyfikacja polimerów ( zależnie od pochodzenia związku wielkocząsteczkowego )

- naturalne - występujące w przyrodzie (modyfikowane):

* pochodne kauczuku (chlorokauczuk, cyklokauczuk),

* pochodne celulozy (octan celulozy, octano - maślan celulozy),

* celuloza regenerowana,

* tworzywo białkowe (galalit).

- syntetyki - zależą od metody otrzymywania, tzn.:

* polimeryzacyjne ( polietylen, polipropylen, polistyren….)

* polikondensacyjne ( fenoplasty, aminoplasty),

* poliaddacyjne (epoksydy, polimetany).

wulkanizujące niewulkanizujące

bezpostaciowe krystaliczne

termoutwardzalne

chemoutwardzalne

Elastomery - wykazują w temp. pokojowej odkształcenia wysokoplastyczne już przy małych naprężeniach, podczas próby rozciągania w temp. pokojowej wykazują wydłużenie powyżej 100%, w temp. szklenia Tg jest niższa od pokojowej.

Plastomery - jw., ale przy odpowiednio dużych naprężeniach: wydłużenie poniżej 100%, przy niewielkim obciążeniu ulegają nieznacznym odkształceniom, poddane obciąż. zaczynają się odkształcać plast., a nast. ulegają mech. zniszczeniu, temp. szklenia Tg większa od temp. Pokojowej, zakres temp. użytkowej w obszarze stanu szklistego.

Termoplasty - mogą być wielokrotnie przetwarzane, bo w wyniku temp. zachodzą w nich odwracalne przemiany, powodujące obniżenie sił spójności między cząsteczkami.

3. Środki pomocnicze

( Napełniacze )

* stałe związki nieorganiczne jak i organiczne:

− drobnorepresyjne - z cząsteczkami ziarnistymi (sadza, dwutlenek krzemu, mączka drzewna, kreda, kaolina)

- drobnodyspersyjne - z cząsteczkami płytkowymi (blaszkowymi) (talk, grafit, mika)

- włóknistych stosowanych w formie elementarnych włókien, nici, przędzy, taśm, tkanin, mat, siatek

* w zależności od postaci napełniacza wyróżnia się:

- tworzywa warstwowe - w postaci arkuszy lub wstęg (NOŚNIKI) które nasycone upłynniają lub uplastyczniona żywice stanowią w tworzywie rodzaj szkieletu zwiększającego jego wytrzymałość

- nie warstwowe.

* napełniacze winny:

− wykazywać możliwość mieszania się z polimerem lub dyspersowania w nim z utworzeniem makro cząsteczki kompozycji

− wykazywać powinowactwo do stopu lub roztworów polimeru które zapewniłoby zwilżenie napełniacza żywicą; jest to warunek uzyskania efektu wzmocnienia

− charakteryzować się stabilnością właściwości przy przetwórstwie i eksploatacji

− mieć rozwiniętą powierzchnie i minimalna porowatość

* wady stosowania napełniaczy:

− napełniacze powodują wzrost lepkości kompozycji polimerowej

− w wielu przypadkach otrzymuje się układy niejednorodne co powoduje niejednorodność materiału pod względem właściwości

− wiele napełniaczy szczególnie proszkowych powoduje zwiększoną nasiąkliwość wody a tym samym powoduje szybsze zużycie form i maszyn przetwórczych

( Plastyfikatory ) - (zmiękczacze)

Istota jest wprowadzenie takich zmian do struktury polimeru aby obszar w którym wykazuje on właściwości elastyczne przypadł na zakres temperatury użytkowania.

Cząsteczki plastyfikatora wnikają miedzy łańcuchy polimeru i oddają je od siebie w wyniku czego zwiększa się ruchliwość poszczególnych segmentów makrocząsteczek co pociąga za sobą obniżenie temp zeszklenia oraz topnienia

Dodatek plastyfikatora do określonych polimerów ułatwia ich przetwórstwo oraz obniża niezbędną temp formowania wyrobów. Większa ruchliwość segmentów makrocząsteczek powoduje ze tworzywo staje się bardziej elastyczne (malej moduł, wzrasta wydłużenie) zwiększa się jego udarność i odporność na działania niskich temp. Jednocześnie obecność plastyfikatora powoduje obniżenie spójności polimeru, co pociąga za sobą zmniejszenie wytrzymałości mechanicznej pogorszenie właściwości elektrycznych

( Stabilizatory )

Zadaniem ich jest zwiększenie odporności polimerów na degradacje lub destrukcje zachodzącą pod wpływem ogrzewania ścierania napromieniowania lub utleniania zarówno podczas formowania wyrobów jak i w czasie ich użytkowania

Rozróżnia się:

stabilizatory termiczne (stosuje się do wielu gum) i

stabilizatory świetlne (stosuje się do większości polimerów) i te jeszcze dzielimy na antystatyczne i absorbery promieni UV

( Środki barwiące )

pigmenty - wykazują zdolność barwienia w stanie nie rozpuszczonym w postaci depresji:

* organiczne (przewyższają pigmenty nieorganiczne intensywnością barwy i żywością odcieni; ze wzgl. na niska odporność na temp stosuje się je tylko do tworzyw o niskiej temp płynięcia)

* nieorganiczne (stosowane są częściej niż organiczne, maja wysoka odporność termiczna)

* metaliczne (proszki o wys. stopniu rozdrobn. otrzym. z Al, ,Sn, Cu, lub metali nieżelaznych

* węglowe (proszki, których substancja barwna jest rozdrobniony węgiel (czernie, sadze)

* perłowe

barwniki - organiczne (związki organiczne o różnorodnej budowie chemicznej) są całkowicie rozpuszczalne w polimerze dzięki czemu możliwe jest uzyskanie przezroczystego wybarwienia, stosowane głównie do barwienia polimerów przezroczystych np. polistyrenu

( Środki antystatyczne )

Działania środków antystatycznych polega na zmniejszeniu liczby ładunków elektrycznych nagromadzonych na powierzchni wyrobu są to związki będące dobrymi przewodnikami elektryczności np. grafit.

Antystatyki zewnętrzne - nanoszone powierzchn. głównie na wyroby z tkanin syntetycznych.

Antystatyki wewnętrzne - wprowadza się bezpośrednio do masy tworzywa.

( Środki smarujące )

w celu ułatwienia przetwórstwa polimerów wprowadza się do nich środki smarujące:

* zmniejszające lepkość uplastycznionego tworzywa

* zmniejszające tarcie zewnętrzne ( przyczepność tworzywa do gorących powierzchni)

* uzyskuje się wyroby o większej gęstości i połysku

* wpływają korzystnie na stabilność termiczna

( Środki zmniejszające palność - antypiryny )

Efekt samo gaśnięcia tworzywa może wywołać przez wprowadzenie do niego związków (antypirenów), które przy paleniu wydzielają dużą ilość gazów niepalnych, odcinających dopływ tlenu do płonącego tworzywa, zawierających chlorowiec (chlor lub brom) fosfor lub antymon, mieszanych z tworzywem (np. chlorowane woski trójtlenek antymonu pięciobromotlenem) lub wbudowyw. w grupy funkcyjne w makrocząsteczki na etapie syntezy (różne dla różnych tworzyw np. chlorowane fenole, chlorowane bezwodniki kwasów

( Środki tiksotropujace )

Wprowadzane głównie do nienasyconych żywic poliestrowych i żywic epoksydowych w celu nadania im właściwości tiksotropujących, czyli zapobieżeniu spływaniu z pionowych powierzchni. Żywice tego typu są stosowane do wytwarzania powierzchni warstw laminatów poliestrowych i epoksydowych (tzw. żelkotów) oraz do laminowania pionowych powierzchni. Do najczęściej stosowanych należą: krzemionka aktywna, talk, szkło mielone, drobno sproszkowany polietylen)

( Środki spieniające ) - Porofory - wprowadzane do polimerów w celu nadania im budowy komórkowej; powinny charakteryzować się odpowiednia szybkością rozkładu, temp rozkładu zbliżoną do temp płynięcia (żelowania) polimeru oraz wydzielaniem przy rozkładzie dużej ilość gazu obojętnego o małej przenikalności przez polimer W zależności od mechanizmu spieniania rozróżnia się:

- porofory chemiczne (związki organiczne lub nieorganiczne które po ogrzaniu ulęgają rozkładowi termicznemu wydzielając duże ilości gazów)

- porofory fizyczne (ciecze niskowrzące

4. Rodzaje makrocząsteczek

* liniowe - o krótkim łańcuchu,

* rozgałęzione - o długim łańcuchu,

- grzebieniowe o krótkim łańcuchu

- grzebieniowe o długim łańcuchu

- krzaczaste

* usieciowane - krzaczaste.

5. Wpływ stopnia usieciowania na własności polimerów.

odporność

chemiczna twardość

i termiczna wytrzymałość

własności

polimerów przyczepność

elastyczność

pęcznienie

stopień usieciowania

Ze wzrostem średniego ciężaru cząsteczki polimeru (długość łańcucha makrocząsteczki), wzrasta:

• lepkość,

• wytrzymałość,

• wydłużenie zrywające,

• udarność,

• odporność termiczna,

• temperatura topnienia i temp. płynięcia,

• odporność chemiczna.

Gęstość polimeru nie zależy od średniego ciężaru cząsteczkowego !!!

6. Konfiguracje makrocząsteczek: ułożenie w przestrzeni atomów lub grup atomów, wzgl. Elementu w łańcuchu głównym polimeru, np. centrum asymetrycznego łańcucha lub segmentu, bez uwzględnienia zmian wywołanych obrotem dokoła wiązań pojedynczych.

izotaktyczne - grupa boczna - w sposób regularny nad lub pod płaszczyzną utworzoną przez łańcuch węglowy,

syndiotaktyczne - grupa boczna - w sposób regularny, przemienny, nad i pod płaszczyzną utworzoną przez łańcuch węglowy.

ataktyczne - przypadkowe ułożenie grupy bocznej wzgl. Płaszczyzny utworzonej przez łańcuch węglowy.

7. Wpływ budowy łańcucha głównego na termostabilność i chemostabilność.

Od atomów budujących szkielet łańcucha głównego zależy odporność cieplna i chemiczna.

Polimery o łańcuchu węglowym wykazują większą temo- i chemostabilność od polimerów zawierających atomy tlenu, mniejszą natomiast od polimerów zawierających silnie związane atomy krzemu i tlenu.

Stabilność cieplną wyraźnie zwiększa wbudowanie do łańcucha pierścieni benzenowych

Łańcuch główny

* -C-C- (polietylen,polipropylen,teflon)

* -C-O- (poliestry)

* _C-N- (poliamidy )

* -C-S- (polisiarczki)

* -Si-O-

8. Wpływ średniego ciężaru cząsteczkowego na właściwości przetwórcze i użytkowe.

Ze wzrostem średniego ciężaru cząsteczkowego polimeru (długość łańcucha makrocząsteczki), wzrasta:

• lepkość,

• wytrzymałość,

• wydłużenie zrywające,

• udarność,

• odporność termiczna,

• temperatura topnienia i temp. płynięcia,

• odporność chemiczna.

9. Mechanizm krystalizacji polimerów wg teorii Avramiego.

intensywność

procesu

Tg Tf

temp. zeszklenia temp. płynięcia

Krystalizacja zachodzi poniżej temp. zeszklenia i poniżej temp. płynięcia.

Zależność temperaturowa natężenia procesu enukleacji wzrostu krystalitu i wypadkowa krystalizacji:

• proces enukleacji,

• proces wzrostu krystalitów,

• wypadkowa krystalizacja,

• temperatura krystalizacji.

10. Czynniki determinujące zdolność krystalizacyjną polimerów.

1) budowa fizyko-chemiczna polimerów - ogólna zasada :im bardziej prosta i regularna jest budowa makrocząsteczki tym większa zdolność krystalizacyjna polimeru

POLARNOSC MAKROCZASTECZKI - im bardziej polarna tym zdolność krystalizacyjna większa (np. poliamidy).

BUDOWA MAKROCZASTECZKI

* makrocząsteczki maja największa zdolność do krystalizacji - np. PE niskociśnieniowy czyli PE-HD

* makrocząsteczki rozgałęzione maja mniejsza zdolność do krystalizacji (im więcej rozgałęzień oraz im są one dłuższe tym zdolność krystalizacyjna mniejsza) - np. PE wysokociśnieniowy czyli PE-LD

* makrocząsteczki usieciowane nie krystalizują np. utwardzone żywice epoksydowe lub nienasycone żywice poliestrowe

* długość łańcucha im wyższy średni ciężar cząsteczkowy polimeru tym mniejsza zdolność do krystalizacji

WIELKOSCI GRUP BOCZNYCH - im większe grupy boczne tym zdolność do krystalizacji mniejsza - np. PVC, PTFE (teflon)

KONFIGURACJA ŁAŃCUCHOWA

* polimery taktyczne - stereoregularne - maja czystą zdolność do krystalizacji

* polimery izotaktyczne - mają wysoką zdolność do krystalizacji,

* syndiotaktyczne - mają mniejszą zdolność do krystalizacji

* ataktyczne - nie krystalizują (np. polipropylen PP).

2) historia termiczna polimerów - szybkość chłodzenia

* szybkie chłodzenie - zmniejsza udział fazy krystalicznej

* wolne chłodzenie - zwiększa ilość fazy krystalicznej

3) obecność wtrąceń i zanieczyszczeń - zarodki krystalizacji, np. Al₂O₃ lub inhibitory krystalizacji, tj. octan glinu - inhibitor krystalizacji PA6.

11. Wpływ stopnia krystalizacji na właściwości polimerów.

wzrasta	maleje
wytrzymałość na rozciąganie i granica pl;astyczności	wytrzymałość wydłużeniowa i zmęczeniowa
moduł Younga	wytrzymałość zmęczeniowa
sztywność podczas zginania i skręcania	rozszerzalność cieplna
gęstość	udarność
twardość i odporność na ścieranie	zdolność pochłaniania wody
odporność termiczna i termostabilność	rozpuszczalność
odporność chemiczna	powinowactwo do barwników

12. Definicje:

Korozja metali - stopniowe niszczenie wskutek chemicznego lub elektrochemicznego oddziaływania na środowisko, czego skutkiem mogą być wżery, pęknięcia, zmatowienie oraz kruchość.

Pasywacja metali - proces elektrochemiczny, przeprowadzany w celu ochrony przed korozją; polega na tworzeniu bezpośrednio na powierzchni metali warstewki glinu, zwykle szczelnie przylegającej i chroniącej metal przez dalszym utlenianiem (zachodzi pod wpływem utleniaczy - np. tlen atmosf.); przykładem - zielony nalot na miedzi.

13. Szereg napięciowy metali

Każdy metal zanurzony w elektrolicie posiada potencjał, związany z reakcją utleniania lub redukcji metalu, bądź też orientacją cząsteczek w roztworze, i jest równy różnicy potencjału na granicy metal / roztwór. Praca przejścia przez granicę faz jonów lub elektronów posiada naturę chemiczną i elektryczną, dlatego nazywamy go potencjałem elektrochemicznym. Wymiana ładunków jest związana z reakcją utleniania (oddawania elektronów) i redukcji (pobierania elektronów).

Potencjał normalny metalu jest to potencjał równowagowy, jaki wykazuje metal zanurzony w roztworze jonów własnych, gdy aktywność tych jonów wynosi 1 i mierzony jest względem normalnej elektrody wodorowej.

Metale uszeregowane wg rosnącej wartości potencjału normalnego tworzą szereg napięciowy metali.

W świetle położenia metalu w szeregu napięciowym zrozumiałym staje się przebieg reakcji elektrochemicznych, takich jak reakcje metali z kwasami lub wypierania jonów metali z roztworów.

Szereg napięciowy metali informuje o własnościach chemicznych metali:

• metale o niskim potencjale normalnym są aktywne chemicznie, chętnie pozbywają się swoich elektronów przechodząc w postaci jonów do roztworu (łatwo utleniają się, natomiast trudno redukują się),

• metale o dodatnich potencjałach normalnych są bierne chemicznie tym bardziej, im wyższy jest potencjał normalny metalu - zatem trudno je otrzymać w formie jonowej (łatwo się redukują, a trudno je utlenić),

• metal o niższym potencjale normalnym wypiera z roztworu metal o wyższym potencjale, sam natomiast przechodzi do roztworu - zatem metale o bardziej ujemnych potencjałach mają zdolności redukujące względem innych metali mniej aktywnych, np. Zn + Cu²⁺ = Zn²⁺ + Cu

• metale aktywne (o ujemnym potencjale normalnym) roztwarzając się w kwasach wypierają z nich wodór, np. Zn + 2 HC = ZnCl₂ + H₂

• metale o dodatnim potencjale normalnym roztwarzają się tylko w kwasach utleniających (n[. stężony H₂SO₄, HNO₃ ), nie wypierając przy tym wodoru z tych kwasów, np. 9 Cu + 8 HNO₃ = 3 CU ( NO₃)₂ + NO + 4 H₂O

Elektroda	Potencjał	Elektroda	Potencjał
Li/Li^+	- 3,05	Ni/Ni^2+	- 0,24
Ca/Ca^2+	- 2,84	Sn/Sn^2+	- 0,14
Na, Na^+	- 2,71	Pb/Pb^2+	- 0,13
Mg/Mg^2+	- 2,37	H2/H^+	- 0,00 z definicji
Al/Al^3+	- 1,66	Cu/Cu^2+	+ 0,345
H2O/H2, OH^-	-0,42przy pH =7	O2/OH^-	+ 0,40 +0,82 przy pH = 7
Zn/Zn^2+	- 0,76	Hg/Hg^2+	+ 0,854
Cr/Cr^3+	- 0,71	Ag/Ag^+	+ 0,800
Fe/Fe^2+	- 0,44	O2, H^+/H2O	+ 0,123 +0,82 przy pH = 7
Cd/Cd^2+	- 0,43	Au/Au^+	+ 1,420

Przedstawiona tabela ma swoje praktyczne znaczenie. A mianowicie wartość potencjału standardowego jest miarą zdolności utleniająco - redukujących pary utleniacz - reduktor. Znak i wartość potencjału standardowego określają zdolności redukujące cząstek.

14. Powłoki ochronne

Powłoka ochronna - warstwa materiału nałożona na powierzchnię części metalowej lub niemetalowej w celu zabezpieczenia jej przed korozją lub uszkodzeniami. Powłoka metalowa powłoka z metalu na powierzchni chronionego tworzywa; w zależności od sposobu nakładania powłoki rozróżnia się powłoki: elektrolityczne, metalizacyjne, platerowe, kontaktowe.
Powłoka tlenkowa - powłoka wytworzona w sposób naturalny lub sztuczny na metalu lub stopie, w skład której wchodzą tlenki metali podłoża
Powłoka malarska - powłoka wytworzona wskutek zestalania się ciekłego powłoko twórczego materiału malarskiego (farby olejnej,1akieru itp.), rozprowadzonego na powierzchni pokrywanego materiału (np. metalu) w postaci przylegającej do niej warstewki.
Powłoka anodowa - powłoka z metalu, który w określonym środowisku korozyjnym jest mniej szlachetny niż metal podłoża, a więc jego potencjał elektrochemiczny jest bardziej ujemny niż potencjał chronionego metalu. Powłoka chroni metal podłoża nie tylko w sposób mechaniczny,1ecz i elektrochemiczny.
Powłoka katodowa - powłoka z metalu, który w określonym środowisku korozyjnym jest bardziej szlachetny niż chroniony metal, a więc wykazuje potencjał elektrodowy bardziej dodatni niż potencjał chronionego metalu. Powłoka chroni metal tylko mechanicznie i zapewnia ochronę tylko wówczas, gdy jest całkowicie szczelna.
Powłoka chemiczna - powłoka z metalu lub stopu wytworzona w wyniku redukcji chemicznej, najczęściej stosowanym reduktorem jest podfosforyn sodowy, a najczęściej osadzaną powłoką jest powłoka niklowa.
Powłoka galwaniczna - powłoka elektrolityczna z metalu lub stopu nałożona na inny metal lub stop, powstająca w wyniku redukcji prądem elektrycznym (na katodzie) jonów metali do metalu
Powłoka konwersyjna - powłoka niemetalowa wytworzona na powierzchni metalu w wyniku obróbki chemicznej,1ub elektrochemicznej, stanowiąca dodatkową warstewkę, w skład której wchodzą związki metalu Takimi powłokami są np.: powłoki chromianowe na cynku, kadmie, srebrze, powłoki tlenkowe na stali.
Powłoka ceramiczna - powłoka z materiału ceramicznego. Powłokę uzyskuje się przez nałożenie sproszkowanego szkliwa na wytrawioną lub w inny sposób przygotowaną powierzchnię metalu a następnie ogrzanie tego metalu w piecu do takiej temperatury, w której szkliwo mięknie i wiąże się z podłożem.

2

1

POLIMERY

ELASTOMERY

PLASTOMERY

TERMOPLASTY

DUROPLASTY

---