Laboratorium z
Przetwórstwa tworzyw sztucznych
Temat:
Charakterystyka tworzyw sztucznych
Tworzywa sztuczne - zwane także plastomerami, są tworzywami na podstawie polimerów syntetycznych, otrzymywanych w wyniku polireakcji z produktów chemicznej przeróbki węgla ropy naftowej i gazu ziemnego lub polimerów naturalnych, uzyskiwanych przez chemiczną modyfikację produktów pochodzenia naturalnego (celuloza, kauczuk, białko). Zwykle zawierają określone dodatki barwników lub pigmentów, katalizatorów, napełniaczy, zmiękczaczy (plastyfikatorów), antyutleniaczy .
Podział tworzyw sztucznych :
1) Tworzywa z surowców naturalnych - (drewno,bawełna,mleczko kauczukowe, mleko).
Substancje te zawierają związki chemiczne potrzebne do wyrobu tworzyw sztucznych. Mleko zawiera dużo kazeiny którą wykorzystuje się do produkcji klejów białkowych i niebiałkowych. Kauczuk jest wykorzystywany do wyrobu gum. Coraz częściej kauczuk zastępuje się kauczukiem syntetycznym który zachowuje cechy fizyczne kauczuku, różniąc się pod względem chemicznym. Ebonit jest materiałem otrzymywanym z kauczuku naturalnego lub niektórych kauczuków syntetycznych, zawierających 20-33%siarki. Stosuje się go na antykorozyjne wykładziny, naczynia akumulatorowe, części aparatury chemicznej, wyroby elektrotechniczne. Głównym składnikiem przemysłowym drewna jest celuloza. Zamieniamy ją na polimery (spęczanie w solach nieorganicznych a następnie prasowanie w celu uzyskania arkuszy). Dodatkowo możemy otrzymać celafon, włókna wiskozowe itp. Estryfikacja odpowiednim kwasem (bezwodnikiem) da nam np. nitrocelulozę która z kamforą tworzy folię fotograficzną .
2) Klasyczne tworzywa kondensacyjne - inaczej zwane duroplastami (żywice utwardzalne). Duroplasty stosuje się w postaci mieszanek do tłoczenia (żywica +napełniacz), laminatów, tworzyw piankowych, tworzyw wzmacnianych (np. włóknem szklanym), żywic technicznych, klejów, lakierów. Nieodwracalne przejście ze stanu plastycznego w utwardzony zachodzi podczas formowania wyrobów, bądź podczas stosowania w postaci klejów, lakierów itd. Do najważniejszych duroplastów należą: fenoplasty, aminoplasty, polimery nienasycone, żywice epoksydowe i niektóre żywice silikonowe. Cechuje je sztywność, stabilność wymiarowa, nierozpuszczalność i nietopliwość i nietopliwość oraz doskonałe własności elektroizolacyjne.
Wyróżniamy także takie surowce jak ropa naftowa, gaz ziemny, gaz koksowniczy i węgiel. Jeżeli ropą czy węglem podziałamy na te gazy to otrzymamy izobutan, propan. Z nich otrzymujemy alkohol: izobutylen, propylen, etylen, acetylen.
3) Tworzywa z produktów wielofunkcyjnych: najbardziej popularnymi tworzywami tego typu są poliamidy. Są odporne na działanie wielu rozpuszczalników organicznych, olejów i tłuszczów, nie są odporne na działanie kwasów i zasad. Poliamidy są wytwarzane w postaci różnie barwionych tłoczyw do wtrysku, folii, włókien, żyłek, bloków do obróbki mechanicznej oraz proszku do pokrywania metali przez natrysk płomieniowy. Innym bardzo popularnym polimerem jest poliuretan. Jego podstawową zaletą jest możliwość występowania w różnych postaciach (twardej, miękkiej, sprężystej itp.). Najczęściej spotykany w postaci pianki. Do polimerów zalicza się także silikon. Jest on bazą dla smarów, które dobrze przewodzą ciepło. Substraty tych produktów to olej rycynowy, smoła z węgla kamiennego, nienasycone węglowodory, krzemionka.
Polimery :
- elastomery ( w temp. pokojowej dobrze się odkształcają, można je wydłużyć o 300% )
- plastomery ( w temp. pokojowej są twarde, nieplastyczne )
Elastomery:
- wulkanizujące ( dużo siarki od której zależy twardość )
- niewulkanizujące ( występują bez siarki )
Plastomery :
- termoplasty ( podgrzane do wysokiej temp. są rozciągliwe )
- duroplasty termoutwardzalne (twardnieją w zależności od temp. )
- duroplasty chemoutwardzalne (twardnieją przez utwardzacz )
Przyporządkowanie polimerów
Elastomery wulkanizujące - kauczuk butadienowo - sterynowy (GRS ), kauczuk naturalny (IR), polizobutylen (PIB ), kauczuk butylowy (GRI), kauczuk nitrylowy (GRN), polichloroprent (CR), poliuretany niesieciowane (PU), silikony (SL)
Elastomery niewulkanizujące - poliuretany liniowe (PUR), PVC zmiękczony, elastomery polietroamidowe
Elastomery termoplastyczne - politlenek fenylenu (PPO), tworzywa celulozowe (azotan celulozy AC )
Termoplasty - poliolafiny, polietylen (PE), polichlorek winylu (PVC), styreny (BP), polisulfony (PSF), poliamidy (PA), polimetakrylan metylu, poliacetale (PF), poliwęglany celulozy (OC), tworzywa fluorowe, politetrafluoroetylen (PTFE), politrifluoroatylen (PCTFE), kopolimery
Duroplasty chemoutwardzalne - żywice epoksydowe (EP), poliestry nienasycone (PN), żywice poliuretanowe (PV)
Duroplasty termoutwardzalne - żywice fenolowoformaldehydowe, żywice aminowe, mocznikowoformahydowe, melaminowoformaldehydowe, żywice alkilowe, poliamidy
Przykładowe struktury tworzyw sztucznych
- struktura rozgałęziona - struktura liniowa
- struktura ukierunkowana
Wnioski :
Dzięki właściwością fizycznym i chemicznym tworzystwa sztuczne mają szerokie zastosowanie w przemyśle. Są coraz częściej stosowane zamiast innych droższych materiałów, dzięki czemu nowoczesne produkty są tańsze, lżejsze i często mają lepsze własności wytrzymałościowe. Technologie tworzyw sztucznych podobnie jak technologie krzemowe stają się coraz bardziej skomplikowane, a co się z tym wiąże wydajniejsze. Mają coraz większy wpływ na rozwój cywilizacji . Znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, elektronice, urządzeniach gospodarstwa domowego i innych. Materiały z tworzyw sztucznych są materiałami XXI wieku.
Polimery
Plastomery
Elastomery
Elastomery
Niewulkanizujące
Elastomery
Wulkanizujące
Duroplasty
Utwardzalne
Termoplasty
kauczuk
Chemoutwardzalne
Termoutwardzalne
kauczuk naturalny
polizobutylen
żywice epoksydowe
żywice fenolowe
polistery
żywice aminowe
kauczuk butylowy
żywice polimetanowe
żywice allilowe
kauczuk nitrylowy
polimidy
polichloropren
poliuretany
poliolefiny
silikony
polietylen
polichlirek winylu
Poliuretany
liniowe
polipropylen
styleny
elastomery termoplastyczne
Elastomery
poliestrowe
politlenek winylu
Elastomery
polieteroamidowe
tworzywa celulozowe
tworzywa fenolowe
poliamidy
polimetakrylanmetylu
poliacetale
poliwęglany
poliestry
poliesterosulfony
poliamidy aromatyczne