Temat 3:

Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

Materiały

inżynierskie i

techniki

wytwarzania

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

dr inż. Dariusz Zasada

konsultacje środa 15

środa 15

00

00

-17

-17

00

00

piątek 8

piątek 8

00

00

-9

-9

00

00

(w przypadku braku

(w przypadku braku

zajęć)

zajęć)

Literatura:

L. Dobrzański, Metalowe materiały inżynierskie, WNT, 2004

L. Dobrzański, Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo,
WNT, 2006

A. Szummer, A. Ciszewski, T. Radomski, Badania własności i
mikrostruktury materiałów. Ćwiczenia Laboratoryjne, Oficyna
Wydawnicza PW Warszawa 2000

D. Żuchowska „

D. Żuchowska „

Polimery konstrukcyjne”

Polimery konstrukcyjne”

WNT, 2000

WNT, 2000

J. Pielichowski, A Puszyński „Technologia Tworzyw
Sztucznych” WNT

W. Szlezyngier „Tworzywa Sztuczne” WO FOSZE

W.W. Korszak „Technologia Tworzyw Sztucznych” WNT

Z. Floriańczyk , S. Penczek „ Chemia Polimerów” OW PW

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

PRZYKŁADY TWORZYW

PRZYKŁADY TWORZYW

SZTUCZNYCH

SZTUCZNYCH

PLASTIK

- popularne określenie TWORZYWA SZTUCZEGO

TWORZYWA SZTUCZEGO

,

też masa plastyczna.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

DEFINICJA TWORZYWA

DEFINICJA TWORZYWA

SZTUCZNEGO

SZTUCZNEGO

TWORZYWA SZTUCZNE

– to materiały,

których podstawowym składnikiem są

polimery syntetyczne

polimery syntetyczne

, zastępujące

tradycyjne materiały takie jak drewno,

ceramika, metal, kauczuk naturalny oraz

stanowiące grupę zupełnie nowych

materiałów, nie mających swoich

naturalnych odpowiedników.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

PRODUKCJA TWORZYW

PRODUKCJA TWORZYW

SZTUCZNYCH

SZTUCZNYCH

Tworzywa sztuczne

Tworzywa sztuczne

- materiały

organiczne, które zostały otrzymane
przez

chemiczną modyfikację

produktów

pochodzenia naturalnego lub też metodą
syntezy z produktów przeróbki:

węgla

węgla

ropy

ropy

naftowej

naftowej

gazu

gazu

ziemnego

ziemnego

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

HISTORIA TWORZYW SZTUCZNYCH „ŚWIAT”

HISTORIA TWORZYW SZTUCZNYCH „ŚWIAT”

•

1850–75 próby chemicznego modyfikowania związków

1850–75 próby chemicznego modyfikowania związków

wielkocząsteczkowych,

wielkocząsteczkowych,

•

1872 pierwsze syntetyczne tworzywo sztuczne

1872 pierwsze syntetyczne tworzywo sztuczne

- żywica fenolowo-formaldehydowa,

- żywica fenolowo-formaldehydowa,

•1872 - otrzymano celuloid,
•1897 - uruchomiono produkcję galalitu,
•1909 - uruchomiono produkcję żywicy fenolowo-

formaldehydowej,

•1928–31 rozpoczęto produkcję tworzyw poliwinylowych,
•1937 - tworzywa poliamidowe,
•1939 - polietylen wysokociśnieniowy,
•1942-46 - tworzywa poliestrowe,silikon, poliformaldehydu
•1956-57 - polietylen niskociśnieniowy, poliwęglany,

•

1957 - polipropylen.

1957 - polipropylen.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

ROZWÓJ TWORZYW SZTUCZNYCH W POLSCE

ROZWÓJ TWORZYW SZTUCZNYCH W POLSCE

• lata 20. XX w.;

• 1931 produkcja folii z regenerowanej

celulozy

- opakowania;

• 1934 produkcja tworzyw

fenolowo-formaldehydowych i galalitu;

• synteza styrenu - K. Smoleński -

Politechnika Warszawska.

• masowa produkcji tworzyw sztucznych w

Polsce po II wojnie światowej.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

BUDOWA TWORZYW SZTUCZNYCH

BUDOWA TWORZYW SZTUCZNYCH

Tworzywa

sztuczne

Tworzywa

sztuczne

-

makrocząsteczki

chemiczne

powstałe

w

wyniku

łączenia

powtarzających się ugrupowań atomowych

merów !!!

merów !!!

.

• 200-100000 merów
• długość 10

-4

mm,

• grubość 10

-7

mm.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

POLIMER

POLIMER

me
r

me
r

me
r

me
r

me
r

me
r

me
r

me
r

me
r

Polimer jest to związek chemiczny

zawierający dużą liczbę elementów

budowy, zwanych merami.

me
r

me
r

me
r

me
r

me
r

POLIMER

POLIMER

POLI - dużo

POLI - dużo

MER - cząsteczka podstawowa

MER - cząsteczka podstawowa

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Mer

Mer to najprostszy, jaki da się

wyróżnić, stale powtarzający się

fragment (cząsteczka) polimerów.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

MONOMER

MONOMER

Monomer

Monomer

związek chemiczny posiadający

grupę funkcyjną zdolną do reakcji stosowany
do produkcji polimerów.

A = B  -A-

B

Monomer

Monomer

Mer

Mer

– czynniki fizyczne (temperatura ,
promieniowanie),
– czynniki chemiczne (rodniki , katalizatory),

Dariusz Zasada, Temat :3„ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

MONOMER

MONOMER

Grupa funkcyjna

Grupa funkcyjna

(podstawnik) to szczególnie

aktywna część związku chemicznego która jest
odpowiedzialna za jej sposób reagowania w
danej reakcji.

H

R

H

R

I

I

I

I

C

=

C



-

C

-

C

-

I

I

I

I

H

H

H

H

R= (H, Cl, CH

3

,COOR itp.)

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

MONOMER

MONOMER

Podział monomerów:

•

monomery winylowe

monomery winylowe

są to związki posiadające

wiązania wielokrotne węgiel-węgiel, (jak np.

CH

2

=CH

2

), które pękając w trakcie reakcji

polimeryzacji prowadzą do powstawania poliolefin

•

monomery cykliczne

monomery cykliczne

są to związki posiadające

naprężone układy

cykliczne

(np. cyklobutan), które

mogą pękać w trakcie polimeryzacji - otrzymuje się
w ten sposób wiele polimerów np. poliamidy.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

MONOMER

MONOMER

monomery funkcyjne

monomery funkcyjne

są to związki, które posiadają

minimum

dwie reaktywne grupy funkcyjne

, które

reagując z sobą w prowadzą do otrzymania polimerów

posiadających charakterystyczne układy wiązań np.

poliueratanów.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

OGÓLNY PODZIAŁ POLIMERÓW

OGÓLNY PODZIAŁ POLIMERÓW

budowę chemiczną

budowę chemiczną

POLIMER

Y

pochodzenie

pochodzenie

topologię (budowę i

topologię (budowę i

ukształtowanie

ukształtowanie

łańcucha głównego)

łańcucha głównego)

cząsteczek, czyli ich

cząsteczek, czyli ich

ogólny kształt

ogólny kształt

przestrzenny

przestrzenny

jednorodność

jednorodność

budowy

budowy

właściwości

właściwości

reologiczne

reologiczne

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

PODZIAŁ POLIMERÓW

PODZIAŁ POLIMERÓW

ZE WZGLĘDU NA

ZE WZGLĘDU NA

POCHDZENIE

POCHDZENIE

Podział ze względu na pochodzenie:

• naturalne

(np. kauczuk, celuloza, skrobia), które są

przetwarzane chemicznie lub fizykochemiczne;
polimery naturalne nie są używane zazwyczaj w
formie, w jakiej występują w przyrodzie.

• syntetyczne

, które otrzymuje się w wyniku

syntezy chemicznej ze związków chemicznych,
zwanych monomerami.

• modyfikowane

są to polimery naturalne, które

jednak

zostały

sztucznie

zmodyfikowane

chemicznie, zwykle w celu zmiany ich własności
użytkowych.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Podział ze względu na

topologię

topologię

Liniowe

Rozgałęzion

e

- bocznołańcuchowe

- rozgałęzione wielokrotnie

- gwiazdowe

- dendrymery

Usieciowane

- drabinkowe

- silnie usieciowane

- cykliczne

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Liniowe

Liniowe - są to polimery, w których łańcuchy

główne

są proste i nie mają żadnych rozgałęzień

np: wysokociśnieniowy polietylen,

Polimery liniowe

Polimery liniowe

• najważniejsza grupa tworzyw sztucznych,

• duże siły wiązań kowalencyjnych wewnątrz

łańcuchów

(pomiędzy merami

pomiędzy merami

) i znacznie mniejsze siły

międzycząsteczkowe (van der Vaalsa) między

łańcuchami,

• niska temperatura krzepnięcia i mięknienia.

-A-

-A-

-A-A-A-A-A-A-

-A-A-A-A-A-A-

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

-

bocznołańcuchowy;

-

rozgałęziony wielokrotnie;

-

gwiazdowy;

-

dendrymer.

Polimery rozgałęzione

Polimery rozgałęzione

• występowanie rozgałęzionych poprzecznie łańcuchów

silnie

powiązanych siłami kowalencyjnymi,

• znaczna wytrzymałość i twardość ,

• niewielka plastyczność i sprężystość.

Rozgałęzione

Rozgałęzione - są to polimery, w których łańcuchy

główne są w ten czy inny sposób rozgałęzione:

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

•

drabinkowe;

drabinkowe;

•

silnie usieciowane

silnie usieciowane

- są to polimery, które tworzą

przestrzenną

ciągłą sieć, w której nie da się już wyróżnić pojedynczych
cząsteczek.

•

cykliczne.

cykliczne.

Polimery usieciowane

Polimery usieciowane

- powstają z monomerów

mających więcej

niż dwa aktywne wiązania

, prowadzi to do

powstania cząsteczki na ogół przestrzennej,

•silne wiązania kowalencyjne,

•wykazują minimalne mięknienie podczas ogrzewania,

•ulegają rozkładowi przed stopieniem.

Usieciowane

Usieciowane - są to polimery, w których łańcuchy

połączone są kowalencyjnymi wiązaniami

poprzecznymi i tworzą sieć przestrzenną w postaci

jednej olbrzymiej cząstki:

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Podział ze względu na jednorodność budowy chemicznej:

Homopolimer

Homopolimer

- polimer zbudowany z jednego rodzaju monomerów

(merów)

-A-A-A-A-A-A-A-A-

Kopolimer

Kopolimer

- polimer zbudowany z dwóch rodzajów

monomerów:

•

statystyczne

– przypadkowe rozmieszczenia 2 rodzajów

merów

-A-A-B-A-B-A-B-

•

przemienne

-A-B-A-B-A-B-A-

PODZIAŁ POLIMERÓW

PODZIAŁ POLIMERÓW

ZE WZGLĘDU NA

ZE WZGLĘDU NA

JEDNORODNOŚĆ BUDOWY

JEDNORODNOŚĆ BUDOWY

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

•

blokowe

blokowe

-A-A-A-A-B-B-B-B-

• szczepione

szczepione

–

łańcuch główny zbudowany z jednego rodzaju

monomerów a poboczne z drugiego rodzaju

Terpolimer

Terpolimer

PODZIAŁ POLIMERÓW

PODZIAŁ POLIMERÓW

ZE WZGLĘDU NA

ZE WZGLĘDU NA

JEDNORODNOŚĆ BUDOWY

JEDNORODNOŚĆ BUDOWY

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

PODZIAŁ POLIMERÓW

PODZIAŁ POLIMERÓW

ZE WZGLĘDU

ZE WZGLĘDU

NA WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE

NA WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE

ELASTOMER

ELASTOMER

Y

Y

PLASTOMERY

PLASTOMERY

TERMOPLASTY

DUROPLASTY

BEZPOSTACIOWE

KRYSTALICZNE

CHEMOUTWARDZALNE

TERMOUTWARDZALNE

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

PODZIAŁ POLIMERÓW

PODZIAŁ POLIMERÓW

ZE WZGLĘDU

ZE WZGLĘDU

NA WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE

NA WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE

ELASTOMERY

ELASTOMERY

Są to polimery, które nawet po znacznych
odkształceniach wracają do swej pierwotnej
postaci lub bardzo do niej zbliżonej. Zdolność
do

odkształceń

podczas

rozciągania

u

elastomerów wynosi

nawet do kilkuset

procent

.

Przykłady elastomerów: kauczuki syntetyczne,
niektóre odmiany polichlorku winylu.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

PODZIAŁ POLIMERÓW

PODZIAŁ POLIMERÓW

ZE WZGLĘDU

ZE WZGLĘDU

NA WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE

NA WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE

PLASTOMERY

PLASTOMERY

Są to polimery, które pod wpływem naprężeń
wykazują bardzo małe odkształcenia

(mniejsze

niż 1 %)

.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

TERMOPLASTY

TERMOPLASTY

-

- tworzywa

termoplastyczne, tworzywa sztuczne o
liniowej lub rozgałęzionej budowie
makrocząsteczek, odznaczające się zdolnością

do wielokrotnego przechodzenia w

do wielokrotnego przechodzenia w

podwyższonej temperaturze w stan plastyczny

podwyższonej temperaturze w stan plastyczny

.

• po oziębieniu zachowują kształt nadany im

podczas ogrzewania;

• na ogół rozpuszczalne w rozpuszczalnikach

organicznych;

• polietylen, polipropylen, polistyren, poli(chlorek

winylu), poliamidy, poli(metakrylan metylu);

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

DUROPLASTY

DUROPLASTY

-

- tworzywa utwardzalne,

grupa tworzyw sztucznych, które po
utwardzeniu w wyniku nieodwracalnego
procesu sieciowania

nie ulegają powtórnemu

nie ulegają powtórnemu

uplastycznieniu

uplastycznieniu

(

zmięknięciu

) po ogrzaniu.

•

tworzywa termoutwardzalne

tworzywa termoutwardzalne -

utwardzanie zachodzić pod

wpływem ogrzewania;

•

tworzywa chemoutwardzalne

tworzywa chemoutwardzalne

- utwardzanie zachodzi w

wyniku działania związków chemicznych tzw. utwardzaczy;

• typowymi duroplastami są fenoplasty, aminoplasty, żywice

epoksydowe i żywice poliestrowe;

• z duroplastów wytwarza się utwardzone laminaty

konstrukcyjne z nośnikiem papierowym lub z tkanin, kleje
termo- i chemoutwardzalne, żywice lakiernicze, pianki oraz
włókna.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

OTRZYMYWANIE TWORZYW

OTRZYMYWANIE TWORZYW

SZTUCZNYCH

SZTUCZNYCH

Tworzywa sztuczne otrzymuje się z monomerów w wyniku reakcji

chemicznych zwanych

polireakcjami.

polireakcjami.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

OTRZYMYWANIE TWORZYW

OTRZYMYWANIE TWORZYW

SZTUCZNYCH

SZTUCZNYCH

POLIADDYCJA

POLIADDYCJA

• Łączenie się wielu małych cząsteczek monomeru

(jednego lub kilku) w jedną makrocząsteczkę bez

bez

wydzielenia produktu ubocznego !!!!

wydzielenia produktu ubocznego !!!!

.

• Przyłączanie cząsteczki monomeru do rosnącej

makrocząsteczki

odbywa

się

kosztem

przegrupowania atomu (najczęściej H) lub grupy
atomów.

• Chemiczny skład polimeru powstającego w wyniku

tego procesu

jest identyczny

ze składem monomeru

(monomerów).

• Jest to reakcja nieodwracalna.

• Wzrost

łańcucha

znacznie

szybszy

niż

w

polikondensacji.

• Katalizatorami reakcji są sole, kwasy, zasady oraz

woda.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

OTRZYMYWANIE TWORZYW

OTRZYMYWANIE TWORZYW

SZTUCZNYCH

SZTUCZNYCH

Proces polimeryzacji

addycyjnej (łańcuchowej)

składa się z trzech etapów:

•

inicjowania (zapoczątkowania, konieczny jest

inicjowania (zapoczątkowania, konieczny jest

inicjator lub katalizator) reakcji tzn. powstanie

inicjator lub katalizator) reakcji tzn. powstanie

wolnego rodnika lub jonu,

wolnego rodnika lub jonu,

•

wzrostu łańcucha,

wzrostu łańcucha,

•

zakończenia procesu, gdy makrocząsteczka

zakończenia procesu, gdy makrocząsteczka

rosnąca traci aktywność i przekształca się w

rosnąca traci aktywność i przekształca się w

makrocząsteczkę obojętną.

makrocząsteczkę obojętną.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Polikondensacja

(polimeryzacja

Polikondensacja

(polimeryzacja

kondensacyjna)

kondensacyjna)

jest reakcją łączenia się

jest reakcją łączenia się

wielu cząsteczek (monomerów) w cząsteczki

wielu cząsteczek (monomerów) w cząsteczki

polikondensatu,

z

jednoczesnym

polikondensatu,

z

jednoczesnym

wytworzeniem

się

niskocząsteczkowych

wytworzeniem

się

niskocząsteczkowych

produktów ubocznych !!!

produktów ubocznych !!!

typu; woda,

typu; woda,

chlorowodór

lub

inne

proste

związki

chlorowodór

lub

inne

proste

związki

chemiczne.

chemiczne.

Polimeryzacja

kondensacyjna

nie

jest

procesem

samorzutnym

i

wymaga

doprowadzania

energii z zewnątrz

. Proces

kontrolowany jest ilością doprowadzanego
ciepła

i

odprowadzeniem

produktów

ubocznych oraz katalizatorami.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

OTRZYMYWANIE TWORZYW

OTRZYMYWANIE TWORZYW

SZTUCZNYCH

SZTUCZNYCH

Ze względu na techniczny sposób

Ze względu na techniczny sposób

przeprowadzania polimeryzacji rozróżnia się:

przeprowadzania polimeryzacji rozróżnia się:

Rodzaje polimeryzacji;

Rodzaje polimeryzacji;

•

w masie,

w masie,

•

suspensyjna,

suspensyjna,

•

emulsyjna,

emulsyjna,

•

w roztworze.

w roztworze.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

DODATKI

DODATKI

USZLACHETNIAJĄCE

USZLACHETNIAJĄCE

TWORZYWA SZTUCZNE

TWORZYWA SZTUCZNE

Tworzywa sztuczne otrzymuje się w wyniku

połączenia

polimerów ze związkami

pomocniczymi

, takimi jak:

• wypełniacze,

• plastyfikatory,

• stabilizatory,

• środki zmniejszające palność,

• pigmenty,

• barwniki.

Wprowadzane dodatki modyfikują właściwości

tworzywa i często umożliwiają szerszy zakres
zastosowania danego polimeru.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Wytwarza się je głównie przez wzajemne

Wytwarza się je głównie przez wzajemne

łączenie

(polimeryzację)

substancji

łączenie

(polimeryzację)

substancji

podstawowych

(monomerów)

będących

podstawowych

(monomerów)

będących

związkami o małym ci

związkami o małym ci

ęż

ęż

arze cząsteczkowym.

arze cząsteczkowym.

w wyniku tego

w wyniku tego

powstają d

powstają d

ł

ł

ugie

ugie

ł

ł

ańcuchy

ańcuchy

.

.

Tworzywa termoplastyczne

Tworzywa termoplastyczne

wysoka

odporność

chemiczna

dobre

właściwości

elektryczne

mała gęstość

i

wodochłonno

ść

niezbyt

wysoka

odporność

cieplna

i

mechaniczna

Cechy

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Podstawowe

tworzywa tej

grupy

PP

polipropylen

PA

poliamidy

PS

polistyren

PMMA

Polimetakrylan

metylu

PE

polietylen

PC

poliwęglany

POM

poliformaldeh

yd

inne

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Polietylen, PE

Polietylen, PE

-

-

trzymuje się przez

trzymuje się przez

polimeryzację etylenu (uzyskiwany z gazu

polimeryzację etylenu (uzyskiwany z gazu

ziemnego

ziemnego

lub ropy naftowej)

lub ropy naftowej)

PELD

PELD

Polietylen małej

gęstości

(wysokociśnieni

owy)

0.91-0.93 g/cm

3

150-350 MPa,

350°C

Polietylen

średniociśnienio

wy

3,5-7 MPa, 150-

200C

PEHD

PEHD

Polietylen dużej

gęstości

(niskociśnieniow

y)

0.95 g/cm

3

0.3-0.5 MPa, 50-

70°C

C

H

H

H

C

H

n

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Cechy:

Cechy:

-

łatwopalność,

-

podatność do elektryzowania się,

-

odporność na działanie czynników chemicznych (kwasów,

zasad),

-

dobre właściwości elektryczne,

-

mała odporność na pełzanie.

Metody przetwórstwa:

Metody przetwórstwa:

-wyciskanie, wtrysk, rozdmuchiwanie, powlekanie,
laminowanie.

Zastosowanie:

Zastosowanie:

• opakowania (pojemniki, folie), wyciskanie lub wtryskanie
• ogrodnictwo (folie o różnym przeznaczeniu),
• gospodarstwo domowe (zabawki, obudowy urządzeń
elektrotechnicznych),

• powlekanie przewodów elektrycznych,
• przewody wodociągowe.

Polietylen

Polietylen

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Polipropylen,

Polipropylen,

PP

PP

-

-

otrzymuje się przez

otrzymuje się przez

polimeryzację propylenu w obecności

polimeryzację propylenu w obecności

katalizatorów metaloorganicznych w

katalizatorów metaloorganicznych w

temp. 100

temp. 100





C

C

I

I

zotaktyczny

zotaktyczny

uporządkowan

uporządkowan

a

a

budo

budo

wa

wa

przestrzenn

przestrzenn

a

a

i

i

wysoki

wysoki

stop

stop

ień

ień

krystalizacji

krystalizacji

(

(

najlepsze

najlepsze

właściwości i

właściwości i

odporność

odporność

cieplna

cieplna

)

)

Stereoblokowy

o właściwościach

pośrednich

między PP

izotaktycznym i

ataktywnym

Ataktyczny

Ataktyczny

nieuporządkowan

nieuporządkowan

a

a

struktur

struktur

a

a

przestrzenn

przestrzenn

a

a

(

(

właściwości

właściwości

podobne do

podobne do

niewulkanizowane

niewulkanizowane

j gumy

j gumy

)

)

CH

3

C

C

H

H

H

n

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Cechy:

Cechy:

- bardzo mała gęstość (ok. 0.9g/cm

3

),

- podatność na pękanie w temp. ujemnych,

- dobra odporność chemiczna,

- mała odporność na działanie czynników atmosferycznych,

- łatwopalność.

Metody przetwórstwa:

Metody przetwórstwa:

-wyciskanie, wtrysk, rozdmuchiwanie, powlekanie,
laminowanie.

Zastosowanie:

Zastosowanie:

• opakowania farmaceutyczne (pojemniki, folie),
• pojemniki produktów chemicznych,
• gospodarstwa domowe (wiadra, pojemniki, worki)
• wyroby z połączeniami podlegającymi przegięciu (zawiasy)

• przemysł spożywczy.

Poli

Poli

propylen

propylen

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Twardy

Twardy

do 5%

do 5%

zmiękczaczy

zmiękczaczy

winidur

Z

Z

miękczony

miękczony

20-30 (70) %

20-30 (70) %

plastyfikatorów

plastyfikatorów

winiplast

C

C

H

H

H

n

Cl

Polichlorek winylu, PVC

Polichlorek winylu, PVC

-

-

otrzymuje się przez

otrzymuje się przez

polimeryzację chlorku winylu. Surowcami

polimeryzację chlorku winylu. Surowcami

wyjściowymi do otrzymania mogą być węgiel i

wyjściowymi do otrzymania mogą być węgiel i

sól kamienna

sól kamienna

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Cechy:

Cechy:

- gęstość 1.35-1.47 g/cm

3

,

- niskie koszty i prosta technologia wytwarzania,

-

właściwości samogasnące,

- doskonała odporność na nieorganiczne związki chemiczne,

- mała odporność na działanie światła słonecznego (termiczny

rozpad czystego PVC pow. 135°C z wydzielaniem
chlorowodoru),

Metody przetwórstwa:

Metody przetwórstwa:

- wtrysk, wytłaczanie, powlekanie, maczanie i odlewanie.

Zastosowanie:

Zastosowanie:

• rury i węże do: wody, przemysłu chemicznego, gazu,

przewodów elektrycznych układanych w ziemi, zastosowań
medycznych - transfuzji krwi,

• elementy i profile budowlane (osłony poręczy, listwy),
• folie do produkcji opakowań środków spożywczych i

technicznych,

• izolacja przewodów elektrycznych,

Polichlorek

Polichlorek

winylu

winylu

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Polistyren

Polistyren

, PS -

, PS -

otrzymuje się na

otrzymuje się na

drodze polimeryzacji styrenu

drodze polimeryzacji styrenu

(benzenu i

(benzenu i

etylenu) w podwyższonej temperaturze

etylenu) w podwyższonej temperaturze

(ok. 80

(ok. 80





C).

C).

Polistyren

Polistyren

niskoudarow

niskoudarow

y

y

PS

PS

Polistyren

Polistyren

wysokoudaro

wysokoudaro

wy

wy

PS-HI

PS-HI

C

C

H

H

H

n

Styropian

Styropian

materiał składający się z kuleczek,

materiał składający się z kuleczek,

z których każda zawiera dziesiątki

z których każda zawiera dziesiątki

tysięcy komórek wypełnionych

tysięcy komórek wypełnionych

powietrzem

powietrzem

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Cechy:

Cechy:

- dobre opanowanie metod otrzymywania, niski koszt

wytwarzania,

- dobre właściwości fizyczne,
- łatwość przetwórstwa,
- wysoka jakość powierzchni,
- przezroczystość,
- duża odporność na działanie wody kwasów i zasad ale brak

odporności na działanie benzyny, toluenu (węglowodorów
aromatycznych)

- możliwość użytkowania w temp. -40- do +75 (85)C.

Metody przetwórstwa:

Metody przetwórstwa:

- wtrysk, wytłaczanie, powlekanie, maczanie i odlewanie.

Zastosowanie:

Zastosowanie:

• wyroby gospodarstwa domowego,
• obudowy urządzeń elektrycznych, telefonicznych

PS -

PS -

Polistyren

Polistyren

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Poli(metakrylan metylu) PMMA

Poli(metakrylan metylu) PMMA

(szkło organiczne)

(szkło organiczne)

Otrzymywanie

Otrzymywanie

-

-

przez polimeryzację

przez polimeryzację

metakrylanu metylu (estru metylowego kwasu

metakrylanu metylu (estru metylowego kwasu

metakrylowego)

metakrylowego)

COOCH

COOCH

3

3

C

C

H

CH

3

H

n

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Cechy:

Cechy:

- dobra przepuszczalność światła,
- odporność na działanie niskich temperatur,
- niska odporność na ścieranie,
- odporność na działanie rozcieńczonych kwasów i stężonych

alkaliów i olejów,

- brak odporności na estry, etery, węglowodory, alkohole, kwasy

organiczne.

Metody przetwórstwa:

Metody przetwórstwa:

- wtrysk, kształtowanie próżniowe, wytłaczanie

Zastosowanie:

Zastosowanie:

• oszklenia kabin,
• budownictwo,
• osłony świateł i odbłyśników samochodowych,
• elementy aparatury optycznej i kontrolno-pomiarowej.

PMMA

PMMA

-

-

szkło

szkło

organiczne

organiczne

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Poliwęglany

Poliwęglany

, PC - o

, PC - o

trzymuje się je na drodze

trzymuje się je na drodze

polikondensacji, stosując jako monomery

polikondensacji, stosując jako monomery

różne związki wyjściowe. Najczęściej

różne związki wyjściowe. Najczęściej

syntetyzuje się polimery poddając

syntetyzuje się polimery poddając

polikondensacji bisfenol A z fozgenem.

polikondensacji bisfenol A z fozgenem.

 

 

n

R

O

C

O

O

Alifatyczn

Alifatyczn

e

e

Aromatycz

Aromatycz

ne

ne

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Cechy:

Cechy:

- wysoka przepuszczalność światła,
- duża udarność,
- dobre właściwości mechaniczne,
- samogasnące,
- odporność na działanie kwasów, alkoholu etylowego i

węglowodorów aromatycznych.

Metody przetwórstwa:

Metody przetwórstwa:

- wtrysk, kształtowanie próżniowe, wytłaczanie

Zastosowanie:

Zastosowanie:

• elektronika, elektrotechnika, (taśmy magnetofonowe,

przełaczniki)

• przemysł motoryzacyjny, lotnictwo (obudowy lamp),
• gospodarstwo domowe (naczynia, butelki),
• szyby.

PC - poliwęglany

PC - poliwęglany

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Cechy:

Cechy:

- gęstość 2.15-2.2 g/cm

3

,

- zakres pracy -200 do +250C.
- wyjątkowa odporność chemiczna,
- doskonałe właściwości dielektryczne,
- odporność na działanie niskiej i podwyższonej temperatury,

-

bardzo mały współczynnik tarcia 0.04,

bardzo mały współczynnik tarcia 0.04,

- właściwości antyadhezyjne.

Zastosowanie:

Zastosowanie:

• elementy ślizgowe w budowie maszyn,
• pierścienie uszczelniające,
• elektrotechnika,
• w gospodarstwach domowych

(patelnie).

PTFE -

PTFE -

Tworzywa fluorowe

Tworzywa fluorowe

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Poliamidy, PA

Poliamidy, PA

-

-

otrzymywane w wyniku

otrzymywane w wyniku

reakcji polikondensacji lub

reakcji polikondensacji lub

poli

poli

addycji.

addycji.

Monomery łączą się ze sobą wskutek

Monomery łączą się ze sobą wskutek

obecności w nich dwóch rodzajów grup

obecności w nich dwóch rodzajów grup

funkcyjnych: aminowej i karboksylowej

funkcyjnych: aminowej i karboksylowej

 

 

n

R

N

C

O

Alifatyczne

Alifatyczne

(-CH

(-CH

2

2

-)

-)

T

T

t

t

150-300

150-300

°

°

C

C

Aromatyczne

Aromatyczne

Pierścienie

Pierścienie

aromatyczne:

aromatyczne:

(fenylowe, naftalowe,

(fenylowe, naftalowe,

itp.)

itp.)

T

T

t

t

do 500

do 500

°

°

C

C

H

Ugrupowanie

amidowe

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Cechy:

Cechy:

- krystaliczność 30-50%,
- wysokie właściwości mechaniczne,
- wysoka udarność,
- zdolność tłumienia drgań,
- chłonność wody,
- odporność na działanie związków nieorganicznych z wyjątkiem

kwasów i zasad,

- starzenie pod wpływem tlenu w podwyższonej temperaturze.

Zastosowanie:

Zastosowanie:

• produkcja włókien i żyłek (spadochrony, sieci, liny)
• elementy mechanizmów (koła zębate, łożyska, korpusy

narzędzi, zbiorniki ),

• elementy mebli.

PA

PA

-

-

Poliamidy

Poliamidy

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Tworzywa utwardzalne zwane również
żywicami utwardzalnymi cechują się budową

budową

o przestrzennym usieciowaniu

o przestrzennym usieciowaniu

, tworzącą

się pod wpływem:

Tworzywa utwardzalne

Tworzywa utwardzalne

podwyższonej

podwyższonej

temperatury

temperatury

tworzywa

tworzywa

termoutwardzalne

termoutwardzalne

czynników

czynników

chemicznych

chemicznych

tworzywa

tworzywa

chemoutwardzalne

chemoutwardzalne

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Otrzymywanie

wyrobów

z

tworzyw

Otrzymywanie

wyrobów

z

tworzyw

utwardzalnych

jest

procesem

utwardzalnych

jest

procesem

dwuetapowym i obejmuje:

dwuetapowym i obejmuje:

Tworzywa utwardzalne -

Tworzywa utwardzalne -

wytwarzanie

wytwarzanie

wytworzenie

średniocząsteczkowych

substancji

termoplastycznych

oligomerów

nieodwracalne przejście

ze stanu plastycznego w

utwardzony

(usieciowanie

makrocząsteczek)

Wiązania kowalencyjne są tak silnie, że materiały te nie

wykazują znacznego mięknienia podczas ogrzewania, a przed

stopieniem ulegają rozkładowi.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Tworzywa utwardzalne

Tworzywa utwardzalne

Cechy:

- sztywność, stabilność wymiarowa, - nierozpuszczalność
i
nietopliwość,
- doskonałe właściwości elektroizolacyjne,
- kruchość,
- niemożność powtórnego formowania.

Zastosowanie

 w postaci mieszanek do tłoczenia (żywica + napełniacz),



laminatów,

tworzyw

piankowych,

tworzyw

wzmacnianych (np.
włóknem szklanym),

 żywic technicznych, klejów, lakierów itp.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Najważniejsze

duroplasty

Tworzywa utwardzalne

Tworzywa utwardzalne

Fenoplasty

Fenoplasty

Poliestry

nienasycon

e

Aminoplasty

żywice

epoksydow

e

żywice

sylikonowe

inne

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Tworzywa utwardzalne -

Tworzywa utwardzalne -

Tworzywa

fenolowe

Tworzywa fenolowe (fenoplasty) - tworzywa termoutwardzalne
syntetyczne powstałe w wyniku polikondensacji fenoli (C

6

H

5

OH) z

formaldehydem (HCHO).
Zastosowanie przemysłowe jako bakelit (dr Baekeland) - 1909r.

Właściwości:

•odznaczają się dużym modułem sprężystości, dużą odpornością na
odkształcenie termiczne,

•wysoką twardością i wytrzymałością na ściskanie,

•łatwością przetwórstwa (prasowanie 15-30MPa, 130-200C),

•stosunkowo niską ceną wytwarzania.

Właściwości żywic zmieniają się w szerokim zakresie zależnie

od stosunku

modyfikujących, katalizatorów, stopnia odwodnienia.

Zastosowanie na:

 żywice techniczne do wyrobu tłoczyw, żywice lane, kleje, kity i

lakiery,

 żywice modyfikowane (do wyrobu lakierów i emalii).

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Tworzywa utwardzalne -

Tworzywa utwardzalne -

Aminoplasty

Aminoplasty - tworzywa termoutwardzalne na podstawie żywic
mocznikowych

i

melaminowych

otrzymywanych

w

wyniku

polikondensacji związków aminowych (moczniku - CO(NH

2

)

2

lub

melaminy - C

3

N

3

(NH

2

)

2

) z formaldehydem (HCHO).

Cechy wyrobów z aminoplastów:

•twardość,

•sztywność,

•odporność na działanie rozpuszczalników i cieczy organicznych,

•odporność cieplna 100-120C,

•lepsze właściwości dielektryczne niż fenoplasty (stała dielektryczna

6),

•możliwość dowolnego barwienia.

Zakres zastosowania:

wyroby mocznikowe -70-80 C, - wyroby melaminowe - 100-120 C,

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Tworzywa utwardzalne -

Tworzywa utwardzalne -

Nienasycone żywice

poliestrowe

Tworzywa poliestrowe - są to chemoutwardzalne tworzywa
otrzymywane

w

wyniku

procesu

polikondensacji

kwasów

dwukarboksylowych (bezwodnika melaminowego) i glikoli utwardzające
się w temperaturze otoczenia.
struktura liniowa o masie cząsteczkowej 1500-2700 - gesty olej

W zależności od budowy wyjściowej żywicy i metody jej utwardzenia

końcowy produkt może być elastyczny lub twardy i kruchy,

Zastosowanie żywic poliestrowych:
lane, lakiernicze, wytwarzania laminatów na nośniku szklanym.

• przemysł okrętowy i szkutnictwo (kadłuby łodzi),

• przemysł motoryzacyjny (nadwozi samochodów,drzwi, zbiorniki),

• przemysł lotniczy (stateczniki, osłony radarowe),

• przemysł chemiczny, naftowy (zbiorniki do benzyny i chemikaliów),

• elektrotechnika anteny teleskopowe, maszty),

• lakiery do drewna.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Tworzywa utwardzalne -

Tworzywa utwardzalne -

Żywice epoksydowe

Metody wytwarzania:
-

reakcja

poliaddycji

epichlorohydryny

ze

związkami

wielowodorotlenowymi- głównie z dwufenolami,
- epoksydowanie związków nienasyconych,

Usieciowanie żywicy następuje w wyniku reakcji żywicy
epoksydowej z związkami chemicznymi zawierającymi ruchliwe
atomy wodoru. Podczas reakcji
następuje przesunięcie atomu wodoru z utwardzacza do grupy
epoksydowej i utworzenie grupy bocznej OH.

Utwardzanie

na zimno – aminy alifatyczne i wieloaminy (TECZA, Z-1),
na ciepło – 80-100C, aminy aromatyczne i III-rzędowe,

na gorąco - 120-180C , bezwodniki kwasowe, żywice nowolakowe

Cechy:

 doskonała przyczepność do wszystkich prawie tworzyw, a zwłaszcza

metali,

 dobre właściwości mechaniczne i elektryczne, odporność na działanie

czynników chemicznych,

 mała nasiąkliwość wodą.

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

Tworzywa utwardzalne -

Tworzywa utwardzalne -

Silikony

Silikony

Związki wielkocząsteczkowe, których szkielet tworzą atomy krzemu z
tlenem, węgla, azotu i siarki.

Cechy;

- odporność na podwyższone temperatury,
- hydrofobowość,
- doskonałe właściwości elektroizolacyjne,
- właściwości antyadhezyjne.

Si

O

Dariusz Zasada, Temat 3: „ Polimery i kompozyty

Polimery i kompozyty

”.

oleje

oleje

monomery jedno lub dwufunkcyjne

nie ulegające zmianom pod wpływem temp

do 200C, bardzo znikomej ściśliwości,

precyzyjne oleje smarne, oleje pomp

dyfuzyjnych, ciekłe dielektryki, środki

przeciwpienne, dodatki do lakierów, past,

kosmetyków

smary

oleje silikonowe z napełniaczami, mydłami

metalicznymi (sterarynian litu, wapnia

glinu) oraz stabilizatorami

odporne na działanie temperatur do 250C

żywice silikonowe

żywice silikonowe

termoutwardzalne żywice lakiernicze (Silak, Silol)

do laminatów – nasycanie tkanin, mat szklanych

jako tłoczywa - mieszanie sproszkowanych żywic z

napełniaczami mineralnymi (mika, włókna szklane)

do hydrofobizacji - papieru, skóry drewna oraz materiałów

budowlanych (Aquasil, Siltex

kauczuki silikonowe

dobra elastyczność,

zastosowanie od –20 do +200C,

odporność na działanie

rozpuszczalników organicznych,
dobra przyczepność do szkła i

metalu

Dziękuję za uwagę!