Przeglad tworzyw własciwosci i zastosowanie, wieleba konspekt

Przegl d tworzyw

sztucznych

Wła ciwo ci i zastosowanie

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

Wydział Mechaniczny

Opracował: D.Capanidis, W.Wieleba

Umowne kryterium podziału polimerów

Kauczuki:

SBR, IR,

NBR,

PU, SI

Termoplasty:

PUR, PVC

PC, PMMA,

PA, POM,

PPO

PE, PP,

PVC, PS,

ABS, SAN

EP,

UP,

PF,

UF, MF,

TERMOPLASTY

ELASTOMERY

DUROPLASTY

polimery chemo-

i termoutwardzalne

Masowe

polimery

wysokoudarowe

Tworzywa

in ynieryjne

Tworzywa

specjalne

PET, PSU,

PPS, PTFE,

PVD, PVDF

PI, PEEK

Polimery termoplastyczne

- cechy charakterystyczne

Mi kn podczas ogrzewania a po ostygni ciu
staj si sztywne,
Ich przetwarzanie jest prawie całkowicie
odwracalne,
Nieodwracalna degradacja nast puje wówczas,
gdy roztopiony polimer termoplastyczny jest
ogrzewany do temperatury krytycznej, w której

p kaj wi zania w ła cuchu polimerowym.

-----------------------------------------------------------------------------------------

Polietylen (PE)

Polietylen małej g sto ci (wysokoci nieniowy) PE-LD

C C C C C C

H H H H H H

Polietylen du ej g sto ci (niskoci nieniowy) PE-HD

Polietylen o ultra du ym ci arze cz steczkowym

PE-UHMW

redni ci ar cz steczkowy 3 000 000–6 000 000

redni ci ar cz steczkowy 60 000–3 000 000

Mer

Podstawowe odmiany:

5 krótkich odgał zie na

1000 atomów w gla

Masowe polimery wysokoudarowe

Polietylen (PE)

Podstawowe wła ciwo ci

0,93

÷ 0,94

0,94

÷ 0,96

0,91

÷ 0,93

G sto [Mg/m

]

-200

÷ +80 ºC

-30

÷ +85 ºC

-30

÷ +70 ºC

Temperatura

u ytkowania

÷ 32

÷ 12

Wytrzymało na

rozci ganie R

[MPa]

750

600

÷ 1400

200

÷ 400

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

0,78

÷0,80

0,74

÷ 0,81

0,77

÷ 0,80

Cena [ /kg]

PE-UHMW

PE-HD

PE-LD

Polietylen (PE)

Wła ciwo ci

Łatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie,
Dobra odporno chemiczna
Du a udarno PE-HD (bez karbu wg Charpy nie p ka)
Przepuszcza tlen i azot, nie przepuszcza pary wodnej
Posiada wła ciwo ci elektrostatyczne (w specyficznych
zastosowaniach wymagany dodatek rodków antystatycznych)

Nazwy handlowe

• Malen E, Petrolen (PE-LD) – Petrochemia Płock S.A.

• Politen (PE-LD) – Zakłady Tworzyw POLI-CHEM Blachownia

• Hostalen G (PE-HD) – Elenac, Hostalen GUR (PE-UHMW)

• Vestolen A (PE-UHMW) – Hüls AG (RFN)
• Lupolen (PE-HD) – BASF Aktiengesellschaft (RFN), ENSINGER

-----------------------------------------------------------------------------------------

Polietylen (PE)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Polipropylen (PP)

Odmiany

Polipropylen izotaktyczny,
Polipropylen wzmocniony - wysokoudarowy

Kopolimer blokowy propylen-etylen

C C C C C C

H H H H H H

H CH

Mer

H CH

Polipropylen (PP)

Podstawowe wła ciwo ci

-10 ÷ +105 ºC

÷ 38

1100

÷ 1550

0,91

0,87

÷ 1,23

(kopolimer PP/PE)

-5 ÷ +105 ºC

÷ 34

1100

÷ 1550

0,89

÷ 0,90

0,87

÷ 1,23

(homopolimer)

G sto [Mg/m

]

Temperatura

u ytkowania

Wytrzymało na
rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

Polipropylen (PP)

Wła ciwo ci

łatwe przetwórstwo – wytłaczanie, wtryskiwanie

dobra odporno chemiczna

odporny na uderzenia, du a udarno

(bez karbu wg Charpy nie p ka)
tworzy tzw. zawiasy „filmowe”

(wytrzymuj miliony przegi )

Nazwy handlowe

• Malen P - Petrochemia Płock S.A.

• Moplen - Montell Polyolefins, Wł.

• Hostalen PP – Targor, RFN
• Polipro J – Mitsui, Japonia

• Vestolen P - Hüls AG, RFN

„ZAWIAS FILMOWY”

Strefa zorientowania

makrocz steczek

-----------------------------------------------------------------------------------------

Polipropylen (PP)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Polistyren (PS)

Odmiany

Polistyren wysokoudarowy PS–HI (kopolimer styrenu

z butadienem),
Kopolimery styrenu:

terpolimer ABS (akrylonitryl/butadien/styren)
terpolimer MBS (metakrylan metylu/batadien/styren)
kopolimer SAN (styren z akrylonitrylem)

H C

Mer

H C

Polistyren (PS) i jego kopolimery

Podstawowe wła ciwo ci

-20

÷ +80

÷ 45

1380

÷2420

1,02

÷1,04

1,65

ABS (HI)

1,06

÷1,08

1,04

÷1,05

1,04

÷1,05

G sto [Mg/m

]

-20

÷ +90

-40

÷ +75

-10

÷ +90

Temperatura

u ytkowania [ºC]

÷ 80

÷ 48

÷ 60

Wytrzymało na

rozci ganie R

[MPa]

3500

÷3800

1800

÷2500

3000

÷3500

Moduł

spr ysto ci

E [MPa]

1,09

0,73

÷0,78

0,68

÷0,74

Cena [ /kg]

SAN

–

Polistyren (PS) i jego kopolimery

Wła ciwo ci

Łatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie,
Dobra odporno chemiczna
Du a udarno

Mo liwo nanoszenia

powłok galwanicznych (ABS)

Nazwy handlowe

• PS: Styropol – Zakłady Chemiczne Dwory S.A. w O wi cimiu,

Styron – Dow Europe, Ultrastyr – Enichem Deutsch. GmbH

• PS-HI: Owispol K, G – Zakł. Chem. Dwory S.A. w O wi cimiu

Polystyrol – BASF (RFN),

Styrolux – Westlake Plastics Co. (RFN),

Kopolimery:

• ABS: Cycolac – General Electric Plastics Europe B.V.,

Novodur – ENSINGER Polska Sp. z o.o.,

Sconater – Bauna AG, Toyolac – Toray Industries Inc. Tokyo,

• SAN: Owisan S – Zakłady Chemiczne Dwory S.A. w O wi cimiu

Luran – BASF Aktiengesellschaft (RFN)

-----------------------------------------------------------------------------------------

Zastosowanie

Polistyren (PS)

-------------------------------------------------------------

Kopolimery ABS, SAN

-------------------------------------------------------------

Poli(chlorek winylu)

(PVC)

PVC twardy – zawieraj cy do 5% plastyfikatora

Cl H

PVC mi kki – zawieraj cy 40% do 70% plastyfikatora

Odmiany:

Mer

Otrzymuje si przez polimeryzacj chlorku winylu

trzema metodami:

1 – polimeryzacja emulsyjna – PVC pastotwórczy (ziarna gładkie)

2 – polimeryzacja suspensyjna – PVC suspensyjny (ziarna porowate)
3 – polimeryzacja w masie – najczystszy polimer PVC (na folie)

Poli(chlorek winylu), (PVC)

Podstawowe wła ciwo ci

-20

÷ +42 ºC

÷ 28

÷ 50

1,19

÷ 1,28

0,64

PVC

(mi kki)

-10 ÷ +70 ºC

34,5

÷ 62

2410

÷ 4140

1,35

÷ 1,55

0,79

PVC

(twardy)

G sto [Mg/m

]

Temperatura

u ytkowania

Wytrzymało na

rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

Poli(chlorek winylu), (PVC)

Wła ciwo ci

Łatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie,
Dobra odporno chemiczna (bardziej na st one kwasy
i zasady ni na ich wodne roztwory)
Mała wytrzymało cieplna

Nazwy handlowe

• PVC-E (emulsyjny) – Zakł. Chem. Dwory S.A. w O wi cimiu

• Tarwinyl S (PVC suspensyjny) – Zakłady Azotowe w Tarnowie

• Polvinyl S (PVC suspensyjny) – firma Anwil S.A. (Włocławek)

Vestolit – Hüls, RFN, Vipla – Montedision (Włochy)
Hostalit – Hoechst (RFN), Vinika – Mitsubishi (Japonia)

• Kopolimery PVC (chlorku winyli z octanem winylu):

Winicet – Zakłady Chemiczne w O wi cimiu

Vilit – Hüls (RFN), Vinylite – Bakelite Corporation (USA)

Vinnol – Wacker Chemie (RFN)

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poli(chlorek winylu), PVC

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poliw glany (PC)

– s polimerami

bezpostaciowymi (w odpowiednich warunkach
krystalizuj ) zawieraj ce w ła cuchu głównym
ugrupowanie:

-R-O-CO-O-

R- w glowodory aromatyczne

PC ł cz bardzo dobre własno ci:

– mechaniczne – termiczne

– elektryczne – optyczne

Przepuszczaj 90% wiatła widzialnego – zbli ona do szkła

C
O

Termoplastyczne tworzywa in ynieryjne

Poliw glany (PC)

Podstawowe wła ciwo ci

-100

÷ +130 ºC

÷ 75

2000

÷ 2400

1,20

2,98

÷ 3,75

G sto [Mg/m

]

Temperatura

u ytkowania

Wytrzymało na

rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

Poliw glany (PC)

Wła ciwo ci

Bardzo wysoka udarno – zwłaszcza z karbem,
Mała chłonno wody i odporno na hydroliz (sterylizacja)

Dobra wytrzymało cieplna

Dobre własno ci dielektryczne

Trudno ci w przetwórstwie (ograniczenie zawarto ci wilgoci

w granulacie PC do 0,015%)

Nazwy handlowe
• Bistan AW (wtryskowy) – Zakł. Chem. „Zachem” w Bydgoszczy

• Bistan AF (na folie) –

Zakł. Chem. „Zachem” w Bydgoszczy

Importowane:

Makrolon – Bayer, RFN

Lexan – General Electric, USA

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poliw glany (PC)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poli(metakrylan metylu) (PMMA)

Tworzywo to znane jest najcz ciej z bardzo dobrej
przepuszczalno ci wiatła widzialnego powy ej 92%

- PMMA przepuszcza około 70% promieni UV,

szkło zwykłe przepuszcza tylko około 5 % UV

dlatego PMMA nazywany jest szkłem organicznym

Popularna nazwa PMMA to „

pleksi” lub „pleksiglas”

COOCH

– otrzymuje si przez polimeryzacj monomeru

metod blokow (zwykle) podczas formowania

wyrobu

Poli(metakrylan metylu) (PMMA)

Podstawowe wła ciwo ci

-40

÷ +90 ºC

÷ 76

1800

÷ 3100

1,17

÷ 1,20

2,16

÷ 2,67

PMMA

G sto [Mg/m

]

Temperatura

u ytkowania

Wytrzymało na

rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

Poli(metakrylan metylu) (PMMA)

Wła ciwo ci

Bardzo trudne przetwórstwo,
Mała udarno (stała w temperaturze od -20 do +60 ºC)
Najwy sza odporno na zarysowania w ród polimerów
prze roczystych
Powstawanie mikrop kni (przy obróbce mechanicznej)

Nazwy handlowe

• Metapleks – Zakłady Chemiczne Dwory w O wi cimiu

odmiany: N – bezbarwny, prze roczysty (otrzymywany metod blokow )

B – barwiony (otrzymywany metod blokow )

S – płyta (otrzymywana metod wytłaczania)

Importowane:

Degalan – Degussa, RFN Plexiglass – Röhm GmbH

Urtal – Montedision, Włochy Lucite – Du Pont, USA

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poli(metakrylan metylu) (PMMA)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poliamidy (PA)

– s to zwi zki wielko-

cz steczkowe zawieraj ce w ła cuchu głównym
ugrupowania aminowe:

-CO-NH-

Ze wzgl du na du ilo substancji wyj ciowych
(monomerów) stosowanych do otrzymywania PA,
rozró nia si wiele odmian tych tworzyw:
PA 6 PA 4.6 PA 6.6 PA 11 PA 12 PA 6.10
Poliamidy s semikrystaliczne – stopie krystalicz-

no ci zawiera si najcz ciej od 30 do 50% w zale -
no ci od parametrów przetwórstwa (szybko ci

chłodzenia).

Poliamidy (PA)

Podstawowe wła ciwo ci

-70

÷ +80

1100

÷1400

1,04

÷1,05

PA 11

1,01

÷1,02

1,13

÷1,15

1,12

G sto [Mg/m

]

-70

÷ +80

-30

÷+105

-70

÷+100

Temperatura

u ytkowania [ºC]

÷ 55

÷ 85

÷ 84

Wytrzymało na

rozci ganie R

[MPa]

1270

÷2600

1700

÷2000

2000

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

5,94

2,72

÷3,44

Cena [ /kg]

PA 12

PA 6.6

PA 6

Poliamidy (PA)

Wła ciwo ci

Łatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie odlewanie,
Dobra własno ci wytrzymało ciowe i tribologiczne
Du a chłonno wody: PA6 (9-11%), PA11 i PA12 (2,5%)

- zmiana wymiarów

Nazwy handlowe
PA 6: Tarnamid T – Zakłady Azotowe w Tarnowie

Stilamid – Zakłady Wł. Szt. „Stilon” w Gorzowie Wlkp.

PA 6.6: Ultramid A – BASF (RFN), Zytel E – Du Pont (USA)

Maranyl – ICI (W.Bryt.), Technyl A – Rhone Poulenc (Fr.)

PA 11: Rilsan B – ATO Chimie (Francja)

PA 12: Vestamid – Hüls (RFN), Rilsan A – ATO Chimie (Francja)

Grilamid – Emser Werke (Szwajcaria)

PA 6.10: Technyl D – Rhone Poulenc (Francja)

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poliamidy (PA)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poliacetale (POM)

(lub: polioksymetylen , poliformaldehyd)

Homopolimer formaldehydu

C O C O C O

Kopolimer formaldehydu

Mer

C O C O C O

...

O C

Komonomer

Odmiany

Poliacetale (POM)

Podstawowe wła ciwo ci

-60

÷ +120 ºC

÷ 68

2500

÷ 3000

1,41

÷ 1,42

2,17

÷ 2,23

POM

kopolimer

-60

÷ +110 ºC

÷ 72

2900

÷ 3500

1,41

÷ 1,42

2,47

÷ 2,98

POM

homopolimer

G sto [Mg/m

]

Temperatura

u ytkowania

Wytrzymało na
rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

Poliacetale (POM)

Wła ciwo ci

Dobre własno ci wytrzymało ciowe ( w – 40

C wytrzymało

zm czeniowa zmniejsza si tylko o 20%)
Dobre wła ciwo ci tribologiczne (odporno na materiały p dne)
Dobra stabilno wymiarowa i dokładne odwzorowanie kształtów
Mała chłonno wody (ok. 0,3%) – niewra liwo na wilgo

Nazwy handlowe

• Homopolimery formaldehydu:

Delrin – Du Pont (USA), Du Pont Deutschland GmbH

Tenac (licencja Du Pont) – Asahi, Japonia

• Kopolimery formaldehydu:

Tarnoform – Zakłady Azotowe w Tarnowie

Hostaform – Ticona GmbH (Hoechst), Ultraform – BASF, RFN
Celkon – Celanese (USA),

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poliacetale (POM)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Polioksyfenylen (PPO)

inaczej: poli(tlenek fenylu) – jest polimerem
termoplastycznym o budowie liniowej maj cym
stosunkowo du odporno ciepln .

Tworzywo to pod wzgl dem wła ciwo ci u ytkowych
jest konkurencyjne w stosunku do poliw glanu (PC),

ma tylko mniejsz udarno – zwłaszcza z karbem.
PPO wykazuje dobre własno ci mechaniczne do

temperatury 150

Polioksyfenylen (PPO)

Podstawowe wła ciwo ci

-100

÷ +120 ºC

÷ 66

2200

÷ 2600

1,06

2,97

÷ 2,98

PPO

G sto [Mg/m

]

Temperatura

u ytkowania

Wytrzymało na

rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

Polioksyfenylen (PPO)

Wła ciwo ci

Dobre własno ci mechaniczne (nawet do 150 ºC)
Dobra stabilno wymiarowa (mała podatno na pełzanie)
Mały współczynnik rozszerzalno ci liniowej
Trudnopalno i nietoksyczno
Mała g sto ( rednio 1,06 Mg/m

Nazwy handlowe

• Biapen 100 – PPO Zakłady Chemiczne w O wi cimiu

• Biapen 300 – PPO modyfikowany PS (stop polimerów)
Importowane:

Noryl (stop: 50% PPO i 50% PS) – General Electric (USA)

-----------------------------------------------------------------------------------------

Polioksyfenylen (PPO)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Politereftalany (PET, PBT) s zaliczane do

grupy poliestrów termoplastycznych

Znaczenie techniczne jako tworzywa konstrukcyjne

maj dwa rodzaje politereftalanów:

1. Poli(tereftalan etylenu), PET

2. Poli(tereftalan butylenu), PBT

C
C

Termoplastyczne tworzywa specjalne

Politereftalany (PET i PBT)

Podstawowe wła ciwo ci

-30

÷ +120 ºC

÷ 60

2600

÷ 2700

1,29

÷ 1,31

2,62

÷ 3,39

PBT

Poli(tereftalan butylenu)

-40

÷ +100 ºC

3100

1,37

2,55

PET

Poli(tereftalan etylenu)

G sto [Mg/m

]

Temperatura

u ytkowania

Wytrzymało na
rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

Politereftalany (PET, PBT)

Wła ciwo ci

Własno ci mechaniczne i cieplne PET s nieco lepsze ni PBT
PET krystalizuje bardzo wolno (500 razy wolniej od PE)
co powoduje trudno ci w przetwórstwie
Du a twardo i sztywno
Du a odporno chemiczna (na oleje, smary benzyn )
Stabilno wymiarów (mała chłonno wody 0,02%)

Nazwy handlowe (PET):

Elitel – Zakłady Włókien Chemicznych ELANA S.A.

Elpet (na butelki), Elana (PET włóknotwórczy)

Arnite – Akzo (USA), Krastine – Ciba (Szwajcaria)

Ulreadur – Bayer (RFN), Supec– GE Plastics (USA)

Nazwy handlowe (PBT):

Valox – GE Plastics (USA), Vestodur – Hüls (RFN),

-----------------------------------------------------------------------------------------

Politereftalany (PET, PBT)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Polisulfony

Znaczenie techniczne maj trzy rodzaje polisulfonów:

1. Polisulfon,

PSU

2. Polieterosulfon,

PES

3. Poliakrylosulfon,

PPSU

Poliakrylosulfony maj struktur amorficzn , s
bardziej odporne termicznie ni PSU.

Temperatura pracy ci głej wynosi od –240 do +260 ºC
(a krótkotrwałej do +300 ºC).

PPSU s trudnopalne, samogasn ce, nie kapi w
płomieniu.
S odporne na korozj zm czeniow oraz na

promieniowanie.

-----------------------------------------------------------------

Polisulfony PSU, PES

Podstawowe wła ciwo ci

+200 ºC

2 600

1,37

Polieterosulfon

PES

-50

÷ +150 ºC

2 690

1,24

Polisulfon

PSU

G sto [Mg/m

]

Temperatura
u ytkowania

Wytrzymało na

rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

Polisulfony (wzmocnione)

Podstawowe wła ciwo ci

-50

÷ +200 ºC

170

9000

÷11800

1,6

10,3

PES + 30% wł.sz.

-100

÷ +150 ºC

125

8 300

1,45

10,3

PSU + 30% wł.sz.

G sto [Mg/m

]

Temperatura

u ytkowania

Wytrzymało na
rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

Polisulfony

Wła ciwo ci

Wykazuj bardzo mał skłonno do pełzania nawet w podwy -

szonej temperaturze (zwłaszcza PSU z włóknem szklanym)
Stabilne własno ci mechaniczne i dielektryczne w szerokim

zakresie temperatury
Du a odporno chemiczna
Wada – wysoka temperatura przetwórstwa (360

÷ 400 ºC)

Nazwy handlowe

PSU Udel – Amoco (USA),

Ultrason S – BASF (RFN)

PES Radel – Amoco (USA)

PPSU Astrel 360

Polisulfony

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

Poli(siarczek fenylenu) (PPS)

polimer o cz ciowo rozgał zionym ła cuchu
(krystalizuje)

PPS w stosunku do poliw glanu (PC) ma wi ksz :
wytrzymało na zginanie, twardo i moduł spr y-

sto ci, natomiast jego udarno jest mniejsza, która
jednak nie zmienia si w zakresie 140

÷ 180

w atmosferze tlenu lub azotu nie obserwuje si ubytku
masy.

Poli(siarczek fenylenu) (PPS)

Podstawowe wła ciwo ci

-50

÷ 170 (240)

÷ 152 (65 dla PPS)

12000

÷ 16000 (3300 dla PPS)

1,6 (1,3 dla PPS)

6,88

PPS+40% wł.szkl.

G sto [Mg/m

]

Temperatura u ytkowania

Wytrzymało na

rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

Poli(siarczek fenylenu) (PPS)

Wła ciwo ci

Dobre własno ci mechaniczne (nawet do 240 ºC)
Mały skurcz (0,2-0,3%), ale du y skurcz wtórny
Mała stabilno wymiarowa – z podwy szeniem temperatury

zwi ksza si wydłu enie (dodatek włókna szklanego stabilizuje

wydłu enie w zakresie od -40 ºC do + 260 ºC)
Jest trudno palny
Ma mał chłonno wody

Nazwy handlowe

• Ryton-6 – Philips Petroleum (USA)

• Ryton-4 – odmiana wzmocniona włóknem szklanym (40%)
• Fortron – Ticona (USA)

• Supec– General Electric Plastics (USA)

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poli(siarczek fenylenu) (PPS)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Polimery fluorow glowe

Politetrafluoroetylen

PTFE -[CF

-CF

]

Polichlorotrifluoroetylen

PCTFE -[CF

-CFCl]

Poli(fluorek winylu)

PVF -[CF

-CHF]

Poli(fluorek winylidenu)

PVDF -[CH

-CF

]

Ta grupa polimerów fluorow glowych zwana jest równie

polimerami fluorowymi lub poliolefinami fluorowanymi.
Stanowi ona do du grup polimerów termoplastycz-
nych zawieraj cych fluor w ła cuchu głównym, do której

nale mi dzy innymi:

redni ci ar cz steczkowy 400 000 – 9 000 000

C C C C C C

F F F F F

F F

Mer

Politetrafluoroetylen PTFE

PTFE

• stanowi 90 % produkcji tej grupy tworzyw i ma

najwi ksze znaczenie techniczne

• charakteryzuje si doskonał odporno ci chemiczn ,

dobr odporno ci ciepln (niepalny),

• nie jest odporny na pełzanie (płynie na zimno pod

niedu ym obci eniem,

•

Wad jest trudne i skomplikowane przetwórstwo

Podstawowe wła ciwo ci

-40

÷ +150 ºC

÷ 57

2100

÷ 2900

1,78

14,4

PVDF

Poli(fluorek winylidenu)

-200

÷ +250 ºC

÷ 36

410

÷750

2,15

÷ 2,20

13,7

PTFE

Politetrafluoroetylen

G sto [Mg/m

]

Temperatura

u ytkowania

Wytrzymało na

rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

Polimery fluorow glowe

Wła ciwo ci

Znakomita odporno chemiczna na wszelkie chemikalia

porównywalna z metalami szlachetnymi
Dobra odporno cieplna
Dobre wła ciwo ci lizgowe (

µ=0,05 ÷ 0,09 na sucho po stali)

Mała odporno na zu ycie tribologiczne
Stosunkowo trudne przetwórstwo i utylizacja odpadów

Nazwy handlowe (PTFE):

Tarflen – Zakłady Azotowe Tarnów- Mo cice S.A.

Teflon – Du Pont, ENSINGER GmbH

Tecaflon – ENSINGER GmbH, Hostaflon TF – Dyneon,

Algoflon – Ausimont Deutschland GmbHGE

Nazwy handlowe (PVDF):

Solef – Solway Deutschland GmbHGE

Dyflor – Hüls AG (RFN)

Polimery fluorow glowe

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poliimidy (PI)

PI stanowi du grup polimerów

termostabilnych

o wła ciwo ciach zarówno polimerów termoplastycznych

(amorficznych), jak i chemoutwardzalnych, zawieraj cych

charakterystyczne ugrupowanie imidowe:

Do grupy tych polimerów zalicza si :

a) Poli(amido – imidy) PAI
b) Poli(estro – imidy)
c)

poli(etero – imidy) PEI

poli(heterocykliczne imidy)

-OC-N-CO-

W wyniku polimeryzacji otrzymuje si polimer o wzorze:

Podstawowe wła ciwo ci

-50

÷ +170 ºC

105

÷ 145

3 000

÷ 9 000

1,27

÷ 1,34

10,32

PI (PEI)

Poli(etero – imid)

+300 ºC (400 ºC)

÷ 100

2 500

÷ 4 000

1,43

PI (PAI)

Poliimid

G sto [Mg/m

]

Temperatura

u ytkowania

Wytrzymało na
rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

Poliimidy (PI)

Wła ciwo ci

Dobre własno ci mechaniczne nawet do 300 ºC (przez miesi c)
w temp. 400 ºC (kilka godzin), w temp. 500 ºC (kilka minut)

oraz w temperaturach kriogenicznych
Mały współczynnik rozszerzalno ci cieplnej
Bardzo dobre własno ci dielektryczne i izolacyjne
Znakomita odporno chemiczna
S trudnoprzetwarzalne i drogie

Nazwy handlowe PI:

• Kapton, Pyralin, Vespel – Du Pont (USA)

• Produkt 2225 – Bayer (RFN)

Nazwy handlowe PEI:

• Ultem – General Electric Plastics (USA)

• Torlon– Amoco (USA)

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poliimidy (PI)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poliakryloketony (PEK i PEEK)

Do grupy tych polimerów zalicza si :

Poliakryloketony lub polieteroketony aromatyczne
s polimerami termoplastycznymi zawieraj cymi

w ła cuchu pier cienie aromatyczne poł czone
mostkami eterowymi

–

i ketonowymi

=C=O.

Polieteroketon PEK

- grupy eterowe i ketonowe s uło one naprzemiennie

Polieteroeteroketon PEEK

- na dwie grupy eterowe i przypada jedna

grupa ketonowa

Polieteroeteroketon (PEEK)

Podstawowe wła ciwo ci

-50

÷ +260 ºC

3650

1,32

73,4

PEEK

G sto [Mg/m

]

Temperatura

u ytkowania

Wytrzymało na

rozci ganie

[MPa]

Moduł spr ysto ci

E [MPa]

Cena [ /kg]

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poliakryloketony (PEK i PEEK)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

s tworzywami elastycznymi powstałymi
w wyniku wulkanizacji kauczuku naturalnego

lub syntetycznego.
cechuj si du odkształcalno ci dochodz ca do

1200% oraz niewielkim modułem spr ysto ci
1

÷4 MPa.

charakteryzuj si pami ci kształtu, nie topi si ,

nie zgrzewaj i nie rozpuszczaj . Mog by
sp czane i wulkanizowane na gor co.

Elastomery wulkanizuj ce (gumy)

ELASTOMERY

Oznaczenia elastomerów (kauczuków)

– kauczuk naturalny (100

C),

– kauczuk butadienowy (100

C),

SBR – kauczuk butadienowo-styrenowy (110

C),

NBR – kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy (120

C),

– kauczuk chloroprenowy (120

C),

IIR

– kauczuk butylowy (130

C),

– kauczuk polieterowy (130

C),

CSM – kauczuk chlorosulfonowany (130

C),

EPDM – kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy 140

ACM – kauczuk akrylowy (160

C),

EAM – kauczuk etylenowo-octanowinylowy (170

C),

FVMQ

– kauczuk metylofluorosilikonowy

(180

MVQ – kauczuk metylowinylosilikonowy (200

C),

FKM – kauczuk fluorowy (210

C),

zmieniaj si w szerokich granicach w zale no ci od rodzaju

kauczuku, ilo ci i składu dodatków oraz warunków wulkanizacji:

a) wytrzymało gumy na rozci ganie 2

÷40 MPa

b) wydłu enie przy zerwaniu dla kauczuków: 100

÷1000 %.

c) twardo gumy: 25

÷95

wg Shore’a (dodatek sadzy zwi ksza

twardo gumy).

d) temperatura długotrwałego stosowania: 100

÷210

e) odporno na cieranie (bie niki opon, gumowe uszczelnienia

ruchowe) zale y od rodzaju kauczuku i napełniacza (dodatek

krzemionki i sadzy o drobnych cz stkach powoduje wzrost

odporno ci na cieranie).

f) odporno

na odkształcenia trwałe (szczególnie wa ne dla

uszczelnie gumowych) posiadaj kauczuk naturalny

i niektóre kauczuki syntetyczne (zawieraj ce sadz
o wi kszych cz stkach).

Elastomery wulkanizuj ce

Wła ciwo ci

Kauczuk silikonowy wulkanizuj cy na zimno

wyst puje w postaci kitów, past, płynu lub pianki.

Jest on odporny na dzia

łanie temperatury do 200

C, a krótkotrwale do 250

Utwardzenie tego kauczuku (wulkanizacja) przebiega na wskutek dodatku

utwardzacza (ok. 5 %) wci gu kilkunastu godzin.

Materiał ten znalazł zastosowanie jako formy do odlewania niskotopliwych

metali, ywic syntetycznych i protez dentystycznych, uszczelki, izolacje

elektryczne i kleje odporna na temperatur do ceramiki, metali itd.

Kauczuk silikonowy wulkanizuj cy na gor co

mieszanina kauczuku silikonowego z napełniaczami, pigmentami

i katalizatorami,

Wulkanizacja zachodzi po podgrzaniu do temperatury 120

÷180

C, a nast pnie

hartowaniu w temperaturze 200

÷250

C przez kilkana cie godzin.

Mo e by stosowny w temperaturze do 300

Materiał ten stosuje si na uszczelki, okładziny, izolacje kabli i elementów

grzejnych i w e dla przemysłu spo ywczego i medycyny.

Elastomery wulkanizuj ce wysokotemperaturowe

Elastomery

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poliuretany (PUR)

(CH

)

Cech charakterystyczn poliuretanów jest specyficzna segmentowa,

blokowa budowa ła cucha. Makrocz steczki składaj si naprzemien-

nie z segmentów sztywnych i elastycznych (gi tkich).

Przykładowy wzór poliuretanu jest nast puj cy:

Elastomery

Termoplastyczne

Poliuretany (PUR)

Wła ciwo ci

PUR sztywne wykazuj du y moduł spr ysto ci, wytrzyma-
ło na zginanie i rozci ganie oraz dobr udarno w szerokim
zakresie temperatur
Odporne na hydroliz oraz działanie materiałów p dnych
Wyj tkowa odporno na cieranie
Dobre wła ciwo ci termoizolacyjne (pianki)

Nazwy handlowe (PUR):

Desmopan, Urepan, Volkullan – Bayer (RFN)

Elastollan – BASF (RFN)

W Polsce wi kszo ci systemów PUR producentami s :

- Zakł. Chem. ORGANIKA-ZACHEM w Bydgoszczy

- Zakł. Chem. ROKITA-S.A. w Brzegu Dolmym

Poliuretany (PUR)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Poli(chlorek winylu) mi kki , PVC

– zawieraj cy 40% do 70% plastyfikatora

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Podział

duroplastów

POLIMERY

CHEMOUTWARDZALNE

POLIMERY

TERMOUTWARDZALNE

ywice

epoksydowe

ywice

nienasycone

poliestrowe

ywice fenolowo

-formaldehydowe

ywice

silikonowe

AMINOPLASTY

- ywice melaminowe

- ywice mocznikowe

DUROPLASTY

Duroplasty - polimery chemo-

i termoutwardzalne

ywice epoksydowe (EP)

Ogólny wzór dianowej ywicy epoksydowej:

Utwardzanie w temperaturze pokojowej (na zimno)

- wad tego sposobu jest mała odporno cieplna EP.

Utwardzania w temperaturze podwy szonej,
do 80-100

C (na ciepło)

Utwardzanie w wy szych temperaturach, 120-180 ºC
(na gor co)

Ilo utwardzacza zale y o zawarto ci grup epoksydowych.

ywice epoksydowe (EP)

Podstawowe wła ciwo ci

-100

÷ +80 (180) ºC

÷ 79 (70 ÷1 400)

115

÷ 165

3700

÷17 000

(21 000

÷52 000)

1,15

2,0

÷ 2,2

(EP + wł szkl.)

G sto [Mg/m

]

Temperatura u ytkowania

(zale y od temperatury utwardzania)

Wytrzymało

na rozci ganie R

[MPa]

na ciskanie

[MPa]

Moduł spr ysto ci E [MPa]

Cena [ /kg]

(dla kompozytu z włóknem szklanym)

ywice epoksydowe (EP)

Wła ciwo ci

Doskonała przyczepno do wi kszo ci materiałów
Du a wytrzymało mechaniczna (na ciskanie i rozci ganie)
Bardzo dobra odporno na starzenie (UV, woda, czynniki
chemiczne)
Dobre wła ciwo ci dielektryczne

Nazwy handlowe

• Epidian – Zakłady Chemiczne ORGANIKA - SARZYNA
Epidiany o numerach 010-016, 1, 2 – maj du y ci ar cz steczkowy

i s to ciała stałe, termoplastyczne o temp. mi knienia 63-105

Epidiany o numerach 3, 4, 5, 6 – s to zwi zki małocz steczkowe,

ciecze o du ej lepko ci.

Epidian 11 – ywica niepalna, zawieraj ca ok. 18% bromu.

ywice epoksydowe (EP)

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Nienasycone ywice poliestrowe UP

- zawieraj w ła cuchu głównym ugrupowania estrowe

–COOR i wi zania podwójne

Ogólny wzór poliestrów nienasyconych:

C C

• -----------------------------------------------------------------

•-----------------------------------------------------------------

Nienasycone ywice poliestrowe UP

Podstawowe wła ciwo ci

-100

÷ +150 ºC

÷ 250

14 000

÷20 000

1,17

÷ 1,26

1,6

÷ 1,9

G sto [Mg/m

]

Temperatura u ytkowania

Wytrzymało

na rozci ganie

[MPa]

na ciskanie

[MPa]

Moduł spr ysto ci E [MPa]

Cena [ /kg]

(dla kompozytu z włóknem szklanym)

Nienasycone ywice poliestrowe UP

Wła ciwo ci

Bardzo dobre własno ci mechaniczne i mała g sto
Odporno na korozj i gnicie
Łatwo formowania du ych
wyrobów o skomplikowanych kształtach
za pomoc prostego oprzyrz dowania
Stosunkowo niska cena
Du a mo liwo regulowania wła ciwo ci (wg wymaga )

Nazwy handlowe

• Polimal – Zakłady Chemiczne ORGANIKA-SARZYNA

o ró nych własno ciach (numerowane od 100 do 162)

• Estromal – Zakłady Tworzyw Sztucznych ERG S.A. w Pustkowie

stosowane jako spoiwa do laminatów

ywica

mata szklana

antyadhezyjny

-----------------------------------------------------------------------------------------

Nienasycone ywice poliestrowe UP

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Fenoplasty PF

( ywice fenolowo-formaldehydowe)

Ogólny wzór rezolu ma posta :

produkty polimeryzacji stopniowej (polikondensacji)

fenolu z formaldehydem dwoma sposobami:

- przez zastosowanie nadmiaru formaldehydu w stosunku do

fenolu otrzymuj c produkt nazywany

rezolem

- przez zastosowanie nadmiaru fenolu w stosunku do

formaldehydu otrzymuj c produkt nazywany

nowolakiem

Fenoplasty PF

( ywice fenolowo-formaldehydowe)

sieciowanie ywic

REZOL

REZITOL

stadium B

cz ciowo usieciowane

REZIT

stadium C

usieciowane przestrzennie

( kruche, nietopliwe, nierozpuszczalne )

ogrzewanie

I etap

ogrzewanie do temp. 150-170

II etap

ywice fenolowo-formaldehydowe

Podstawowe wła ciwo ci

-100

÷ +110 ºC

÷ 25

÷ 240

5600

÷12000

1,40

÷ 1,80

G sto [Mg/m

]

Temperatura u ytkowania

Wytrzymało

na rozci ganie R

[MPa]

na ciskanie

[MPa]

Moduł spr ysto ci E [MPa]

Cena [ /kg]

ywice fenolowo-formaldehydowe

Wła ciwo ci

S stosowane jako spoiwo do

laminatów (tworzyw

warstwowych) oraz do

tłoczyw (z napełniaczami proszkowymi)

Z tłoczyw odwzorowuje si dokładne kształty metodami wtrysku
lub prasowania
Posiadaj br zowo-brunatne zabarwienie

Nazwy handlowe

•

płyty warstwowe – ZTS IZO-ERG S.A. w Gliwicach

– Rezokart – papierowo-fenolowe (PcFE)

– Rezotekst B – tkaninowo-fenolowe (TcFE)

– Rezotekst S – szklano-fenolowe

•

tłoczywa – ZTS ERG S.A. w Pustkowie

– Polofen – z m czk drzewn , mik

– Modofen – z włóknem szklanym

ywice fenolowo-formaldehydowe

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Aminoplasty

Tłoczywa aminowe przetwarza si metod prasowania

tłocznego lub przetłocznego, a tak e coraz cz ciej metod

formowania wtryskowego.

Do wytwarzania tłoczyw stosuje si takie napełniacze, jak:

- włókna szklane

- tkaniny szklane

- bielona celuloza drzewna

- otrzymuje si je w wyniku polikondensacji formaldehydu

z niektórymi zwi zkami typu aminowego:

a) z melamin : ywica melaminowa

b) z mocznikiem: ywica mocznikowa

Aminoplasty MF , UF

Podstawowe wła ciwo ci

-100

÷ +80 ºC

200

7000

÷ 10500

1,50

ywica

mocznikowa

-100

÷ +100 ºC

170

÷ 310

1,48

÷ 1,50

ywica

melaminowa

G sto [Mg/m

]

Temperatura u ytkowania

Wytrzymało

na rozci ganie R

[MPa]

na ciskanie R

[MPa]

Moduł spr ysto ci E [MPa]

Cena [ /kg]

Wła ciwo ci

Doskonałe wła ciwo ci elektroizolacyjne, zwłaszcza na
działanie łuku elektrycznego i pr dów pełzaj cych
(w warunkach du ej wilgotno ci)
Dobra odporno na chemikalia (porównywalna do
fenoplastów)
Wytrzymało mechaniczna tłoczyw szybko maleje ze
wzrostem temperatury (gor ce kształtki mo na
uszkodzi przy wyjmowaniu z formy)
Mo liwo barwienia na trwałe pastelowe kolory
(z zachowaniem prze roczysto ci lub z efektem krycia)
– MF i UP napełnione celuloz

-----------------------------------------------------------------------------------------

Zastosowanie

Nazwy handlowe
• Melotekt S – Z T S ORGANIKA-SARZYNA

- płyty wytwarzane przez sprasowanie na gor co arkuszy

tkaniny szklanej powleczonej ywic melaminow

• Unilam - ZTS IZO-ERG S.A. w Gliwicach

- laminaty dekoracyjne (wykładziny cian, mebli)

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Polisiloksany

(

ywice silikonowe)

Si O

W zale no ci od budowy chemicznej monomerów

krzemoorganicznych i warunków reakcji silikony
mog mie wła ciwo ci olejów, polimerów
termoutwardzalnych,

termoplastycznych

lub

elastomerów (kauczuków)

zwi zki krzemoorganiczne zawieraj ce w ła cuchu

głównym powtarzalne ugrupowanie siloksanowe:

Z atomami krzemu poł czone s rodniki organiczne np.
grupy metylowe lub fenylowe

Silikony termoutwardzalne

–

s to przede wszystkim ywice metylofenylo-

silikonowe, maj ce wzór o postaci np.:

Wła ciwo ci

Odporno cieplna w zakresie do 300

C (w atmosferze

beztlenowej nawet do 500

Doskonałe wła ciwo ci elektroizolacyjne (do 200

C) przy du ej

wilgotno ci oraz dobra odporno chemiczna
Wła ciwo ci antyadhezyjne (brak przyczepno ci lepkich
substancji)
Hydrofobowo – wła ciwo ci ochronne przed zwil aniem wod
WADA – słaba wytrzymało mechaniczna, sieciowanie zachodzi
podczas kilkugodzinnego ogrzewania w temp. 200

÷ 300

Nazwy handlowe
• Silak 30 – Zakłady Tworzyw Sztucznych ORGANIKA-SARZYNA

- ywica termoutwardzalna, stosowana jako lakier lub spoiwo do

laminatów stosowane jako spoiwa do laminatów

-----------------------------------------------------------------------------------------

ywice silikonowe

Zastosowanie

-------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------

Kompozyty polimerowe

Definicja materiału kompozytowego

Kompozyty s materiałami wielofazowymi
- zwykle wyst puj dwie fazy:

Faza osnowy (matryca)

• Faza ci gła, otaczaj ca inne fazy

Faza dyspersyjna

•

Faza nieci gła

Matryca (jasna)

Faza dyspersyjna (ciemna)

Kompozyty zwykle wykazuj wła ciwo ci obu faz.

Jednocze nie posiadaj lepsze wła ciwo ci od

ka dej z faz

Klasyfikacja kompozytów polimerowych

Dyspersyjne

Du e

cz steczki

Cz steczki

wzmacniaj ce

Strukturalne

Laminaty Kompozyty

przekładkowe

Ci głe

Włókniste

Nieci głe

Ukierunkowane

Losowe

Do czego słu y polimerowa osnowa ?

-------------------------------------------------------------

Najcz ciej stosowane napełniacze

Proszkowe (dyspersyjne)

proszki niemetali: kwarc, talk, m czka drzewna, skrobia

(polimery biodegradowalne)

grafit, dwusiarczek molibdenu,
Proszki metali (br z, aluminium, stal nierdzewna)

Włókniste

włókno szklane, w glowe, grafitowe, aramidowe (Kevlar) itp.

włókna metaliczne

-----------------------------------------------------------------------------------------

Wła ciwo ci wybranych włókien

72,5

3,5

2,58

szklane

228–724

1,5–4,8

1,78–2,15

w glowe

700–1500

10–20

4,0

tlenek glinu

407

2,9

19,3

wolframowe

210

2,4

7,9

stalowe

Włókna metaliczne

117

2,6

0,97

PE-UHMW (Spectra 900)

400

3,6

2,57

borowe

131

3,6–4,1

1,44

aramidowe (Kevlar 49)

Włókna długie

480

3,2

w glik krzemu

350–380

5–7

3,2

azotek krzemu

Włókna krótkie (whiskersy)

E [GPa]

[GPa]

[Mg/m

]

Materiał

Wła ciwo ci wybranych włókien

100

200

300

400

500

Włókno w glowe

o du ej sztywno ci

Wysokowytrzymałe włókno w glowe

PE-UHMW

(

Spectra 900

)

Włókna metaliczne

Włókno szklane

Kevlar

Moduł wła ciwy

E [GPa] / [Mg/m

]

ał

ła

] /

]

Azotek

krzemu

Tlenek glinu

W glik

krzemu

Whiskersy

Od czego zale wła ciwo ci kompozytów ?

-------------------------------------------------------------

Kompozyty strukturalne

a) Typowa struktura laminatu

b) Kompozyt przekładkowy

z rdzeniem piankowym

c) Kompozyt przekładkowy

z rdzeniem o strukturze
plastra miodu

-----------------------------------------------------------------------------------------