Numer grupy |
Imię i nazwisko
|
Data 1999-04-14 |
4 |
Temat ćwiczenia Badania tworzyw sztucznych. |
Ocena |
Tworzywa sztuczne
Tworzywami sztucznymi nazywamy materiały, których głównym składnikiem jest polimer, czyli związek chemiczny wielkocząsteczkowy, składający się z powtarzających się jednostek chemicznych (grup atomów) zwanych merami. Innymi składnikami tworzyw sztucznych są napełniacze, zmiękczacze (plastyfikatory), pigmenty i barwniki, stabilizatory, opóźniacze palenia, antyutleniacze, termo- i fotostabilizatory, antystatyki i ewentualne środki porotwórcze.
Tworzywa sztuczne można klasyfikować wg różnych kryteriów. Najczęściej jest stosowany podział wg struktury na:
Elastoplasty
Plastometry (które dzielą się na):
termoplasty
duroplasty
termoutwardzalne
chemoutwardzalne
Mer jest podstawową cząsteczką konstytucyjną polimeru. Składa się z wielu atomów lub grup atomów, takich jak: H, C, O, Si, Cl, F, N. Mery łączą się w łańcuchy dzięki temu, że mają pojedyncze wiązania atomowe między atomami węgla, tworząc polimery. W monomerze występują podwójne wiązania atomowe między atomami węgla, a w merach pojedyncze.
Rodzaje polimerów
Całkowicie bezpostaciowe
Częściowo bezpostaciowe, częściowo krystaliczne
Polikondensacja
Polega na stopniowej kondensacji monomerów, zachodzi z wydzieleniem produktów ubocznych, np. wody, amoniaku, dwutlenku węgla i metanolu.
Polikondensacja dzieli się na:
homopolikondensację,
gdy reakcja zachodzi z udziałem jednego monomeru
heteropolikondensację
gdy reakcja zachodzi z udziałem dwóch monomerów
Poliaddycja
Poliaddycja (polimeryzacja addycyjna) polega na wytworzeniu makrocząsteczki w skutek przemieszczenia się ruchliwego atomu wodoru, bez wydzielenia się produktu ubocznego. Powstały produkt nazywa się poliadduktem.
Polimery sztuczne
Polimery addycyjne
polietylen
Polietylen jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych polimerów.
Otrzymuje się go przez polimeryzację etylenu. Własności końcowego produktu takie jak: gęstość, własności mechaniczne i cieplne w istotny sposób zależą od warunków polimeryzacji. Rozróżniamy polietyleny:
niskociśnieniowy (budowa liniowa, więcej obszarów krystalicznych, lepsze własności mechaniczne, lepsza odporność chemiczna);
wysokociśnieniowy (otrzymuje się przez polimeryzację etylenu pod ciśnieniem 150 - 200 MPa, rozgałęziona budowa łańcuchowa, mały stopień krystaliczności, bardziej miękkii giętki, mniej odporny chemicznie, doskonałe własności dielektryczne. Stosowany do produkcji folii, materiałów izolacyjnych, wyrobów powszechnego użytku)
b) polipropylen
Otrzymuje się go podobnie jak polietylen. Posiada włąsności zbliżone do polietylenu niskociśnieniowego, może posiadać budowę stereoregularną, lepsze własności użytkowe: wyższa temperatura topnienia, większy moduł sprężystości, wyższa twardość. Polipropylen stereoregularny jest polimerem wysoce krystalicznym, o dobrych własnościach mechanicznych, elektroizolacyjnych i dobrej odporności chemicznej. Stosowany samodzielnie w postaci folii lub włókien, także w kopolimeerach z etylenem
c) Polichlorek winylu (PCW)
PCW jest białym, trudnopalnym proszkiem, mięknącym w temperaturze 70 °C. Jest stosunkowo odporny chemicznie, nietoksyczny, termoplastyczny. Formuje się go przez prasowanie, wtrysk lub odlewanie. Produkowany w postaci twardego PCW (windur) lub zmiękczonego. Windur znajduje zastosowanie jako tworzywo konstrukcyjne oraz wykładziny antykorozyjne, które można ciąć, kleić, spawać płomieniowo. PCW zmiękczony jest tworzywem miękkim, elastycznym i mniej odpornym chemicznie od winduru. Można go barwić na dowolne kolory. Stosowany jest do wyrobu uszczelek, izolacji, opakowań, wykładzin itp.
d) Politetrafluoroetylen (PTFE)
Termoplastyczny polimer tetrafluoroetylenu jest krystaliczną substancją barwy białej, oznaczają się unikalnymi własnościami: odpornością na działanie prawie wszystkich agresywnych chemikaliów, nierozpuszczalnością w żadnym rozpuszczalniku, niepalnością, wysoką temperaturą rozkładu. Można go stosować do temp. 250 °C. Charakteryzuje się bardzo małym współczynnikiem tarcia, wyjątkowo małą zwilżalnością, bardzo dobrymi własnościami dielektrycznymi. Nie można go formować wtryskowo ani wytłaczać. Wyroby z PTFE odkształcają się pod wpływem niewielkich nawet naprężeń już w temperaturach pokojowych.
e) Polistyren
Przeźroczyste tworzywo termoplastyczne , mało odporny na działanie rozpuszczalników organicznych. Kruchy i nie odporny termicznie, stosowany jako surowiec do produkcji przedmiotów powszechnego użytku. W postaci polistyrenu spienionego znalazł zastosowanie jako materiał izolacyjny i dźwiękochłonny
f) Polioctan winylu
Termoplastyczny produkt polimeryzacji octanu winylu. Nie jest rozpuszczalny w wodzie. Ze względu na dobrą adhezję do papieru, skóry, drewna i tkanin stosowany jest do wyrobu klejów, farb i lakierów, oraz jako surowiec wyjściowy do produkcji polialkoholu winylowego
g) Polialkohol winylowy
Jest dobrze rozpuszczalny w wodzie. Nie jest odporny na działanie gorącej wody i środków chemicznych. Stosuje się jako emulgator, spoiwo i materiał powłokotwórczy.
Polimetakrylan metylu
Termoplastyczne ciało stałe, twarde o doskonałej przeźroczystości. Odporny na działanie światła i chemikaliów. Dość łatwo rozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych. Daje się obrabiać mechanicznie. Znany jako szkło organiczne - plexi.
Poliakrylonitryl
Termoplastyczny polimer rozpuszczalny tylko w specjalnych rozpuszczalnikach. W postaci włókna ma własności podobne do wełny. Stosowany jako składnik w celu poprawienia własności wytrzymałościowych, odporności na podwyższoną temperaturę i środowiska agresywne.
Poliformaldehyd
Termoplastyczna substancja białego koloru. W temp. Pokojowej nie rozpuszczalna w żadnym rozpuszczalniku. Nie zbyt odporna na działanie kwasów i zasad. Ze względu na dużą wytrzymałość mechanicznę może on zastępować metale kolorowe w przemyśle motoryzacyjnym.
Kauczuki
Jest to duża grupa tworzyw polimerowych o własnościach elastoplastycznych. Gumy otrzymywane z kauczuków syntetycznych charakteryzują się cennymi własnościami: odpornością na działanie benzyny i smarów, starzenie atmosferyczne, działanie ozonu i podwyższonej temperatury.
Polimery polikondensacyjne:
a) fenoplasty
Są tworzywami fenolowo-formaldehydowymi otrzymywanymi na drodze kondensacji fenoli z formaldehydem w obecności katalizatorów. Powstałe fenoloalkohole reagują między sobą oraz z formaldechydem tworząc kilkupierścieniowe ugrupowania. Ten rodzaj polimeru nosi nazwę rezolu. Stałe i ciekłe żywice rezolowe są topliwe i rozpuszczalne w rozpuszczalnikach.
Fenoplasty znalazły zastosowanie do wyrobu tłoczyw, klejów i spoiw.
b) aminoplasty
Są to tworzywa otrzymywane na bazie żywic aminowo-aldehydowych. Najważniejsze z nich to żywice mocznikowo-formaldehydowe. Powstają one w wyniku kondensacji mocznika i formaldehydu w środowisku zasadowym. Liniowe polimery ulegają sieciowaniu przez podgrzanie lub wprowadzenie katalizatorów utwardzających. Aminoplasty znalazły zastosowanie do wyrobu laminatów, klejów, spoiw, substancji impregnujących oraz przedmiotów formowanych.
c) poliestry
Są to polimery zawierające w swym głównym łańcuchu powtarzającą się grupę estrową. Otrzymywane są przez polikondensację nasyconych i nienasyconych kwasów dikarboksylowych z alkoholami wielohydroksylowymi. Znalazły zastosowanie jako żywice lane (guziki, wyroby elektrotechniczne) i lakiery.
d)poliamidy
Są to pochodne aminokwasów lub kwasów dikarboksylowych i diamin. Najbardziej znanym wyrobem poliamidowym jest nylon będący prouktem polikondensacji kwasu adypinowego i hexametylenodiaminy. Poliamidy stosowane są do wyrobu włókien, folii i jako tworzywa do wytłaczania i wtrysku. Odporne są na działanie benzyny, tłuszczów, rozcieńczonych kwasów i zasad.