Budowa, właściwości

oraz zastosowanie

poliamidów

i poliuretanów

Małgorzata Borycka

POLIAMIDY

TO POLIMERY O BUDOWIE ŁAŃCUCHOWEJ W

KTÓRYCH POSZCZEGÓLNE SEGMENTY

WĘGLOWODOROWE POŁĄCZONE SĄ

WIĄZANIAMI AMIDOWYMI

–CO–NH-

POLIAMIDY



polikondensacja kwasów

dikarboksylowych z diamidami,



polikondensacja D-

aminokwasów,



poliaddycja laktamów.

Połączenia te można otrzymać

trzema metodami:

:

POLIAMIDY

Polimeryzacja

kondensacyjna

aminokwasów lub dwuamin z kwasami
dwukarboksylowymi

oraz

polimeryzacja addycyjna laktamów
prowadzą do substancji, które w
łańcuchu głównym posiadają grupę
amidową

POLIAMIDY

Poliamidy przyjmują nazwę od ugrupowania

atomów w łańcuch głównym. Określa się je
terminem

poliamid

z

dodaną

cyfrą

określającą

liczbę

atomów

węgla

występujących

w

małocząsteczkowych

substancjach użytych do ich syntezy, np.
poliamid

otrzymany

z

sześciometylenodwuaminy

i

kwasu

adypinowego nosi nazwę poliamidu 6,6.
Jego nazwa handlowa brzmi- Nylon 6,6

NAZEWNICTWO

POLIAMIDY

WŁAŚCIWOŚĆI



krystaliczne



budowa łańcuchowa



niska rozszerzalność cieplna, temperatura topnienia

od 160 do 30o *C.



nie rozpuszczają się w pospolitych

rozpuszczalnikach organicznych, natomiast
rozpuszczają się w stężonych, wodnych roztworach
kwasów



duża sztywność oraz wytrzymałość mechaniczna,



wysoka elastyczność - odporność na uderzenia

ZASTOSOWANIE



Produkcja włókien zwanych

nylonami i aramidami



Wyrób syntetycznego

jedwabiu,



Wyrób szczoteczek i pędzli,

w tym także używanych w
malarstwie artystycznym



Tworzywa sztuczne o

podwyższonej odporności
mechanicznej (tworzywa
konstrukcyjne) nadające
się np. do produkcji kół
zębatych

POLIAMIDY



W 1940 r. uruchomiono

produkcję Nylonu (NY- New York,
LON- London), z którego
wyrabiano cienkie włókno,
przeznaczone na pończochy.
Wybuch wojny spowodował
przeznaczenie całej produkcji
Nylonu do wytwarzania
spadochronów. Z tego powodu
poliamidy wpłynęły na przebieg
wojny i przyczyniły się do
wzrostu badań nad polimerami.

POLIAMIDY

NYLON

Poliamid 6,6

POLIAMIDY nylon

OTRZYMYWANIE NYLONU

polikondensacja

kwasu adypinowego i sześciometylenodwuaminy

POLIAMIDY nylon

NYLONY ROZPUSZCZALNE

Powstałe polimery są substancjami

bezpostaciowymi, dobrze rozpuszczalnymi w
mieszaninach wodno-alkoholowych

POLIAMIDY nylon

W latach ‘50 i ‘60 były stosowane do konserwacji papieru,
tkanin malowideł ściennych oraz elementów kamiennych.
Obserwacje wykazały jednak, że powierzchnie
zabezpieczonych nimi obiektów łatwo się brudzą i wskutek
procesów starzeniowych prowadzących do sieciowania
polimer jest bardzo trudny do usunięcia. Sieciowanie
nylonów rozpuszczalnych zachodzi pod wpływem światła i
w wyniku reakcji katalizowanych przez jony wodorowe

ZASTOSOWANIE W KONSERWACJI

ZABYTKÓW

POLIAMIDY

Poliamidy o małym stopniu polimeryzacji są produktami
polikondensacji wieloamin z metylowymi estrami kwasów
tłuszczowych .

Są to substancje o konsystencji stałej, o średniej masie
cząsteczkowej od 2 do 5 tysięcy, rozpuszczalne w benzenie,
acetonie i niższych alkoholach.

Modyfikuje się je estrami kalafonii, zmiękcza ftalanami i
stosuje jako spoiwa lakierów bądź klejów do żelaza i
niektórych metali nieżelaznych, czyli obiektów nie
narażonych na odkształcenia.

OLIGOAMIDY

POLIAMIDY

POLIAMINOAMIDY

W obecności nadmiaru poliamidy powstają produkty o

masie cząsteczkowej od 1 do 3 tysięcy i znacznym
udziale I-rzędowych grup aminowych. Nazywa się je
poliaminoamidami.

W handlu spotyka się je w postaci 30-50% roztworów w
mieszaninach węglowodorów aromatycznych i alkoholi.

Stosuje się je przede wszystkim jako utwardzacze

żywic epoksydowych.

POLIURETANY

związki wielkocząsteczkowe , które w łańcuchu głównym
zawierają ugrupowania uretanowe

-O-CO-NH-

Do syntezy poliuretanów używa się związków
zawierających co najmniej dwie grupy izocyjanianowe

–

N=C=O

oraz związków zawierających co najmniej

dwie grupy hydroksylowe

–OH

Substancje te reagują ze sobą według mechanizmu
poliaddycji

POLIURETANY

Do ich wytwarzania używa się oligomerów
uretanowych mających wolne,
nieprzereagowane grupy izocyjanianowe,
katalizatorów i stabilizatorów piany

POLIURETANY SPIENIONE

POLIURETANY spienione

Oligomery uretanowe stosowane do wytwarzania pianek
otrzymuje się przez reakcję nadmiaru izocyjanianów z
polihydroksyeterami lub polihydroksyestrami
P O L I H Y D R O K S Y E T E RY stosowane są głównie do
wytwarzania pianek elastycznych
P O L I H Y D R O K S Y E S T RY do wytwarzania pianek
sztywnych

SYNTEZA PIANEK SZTYWNYCH

Etap I –reakcja polihydroksyestru z nadmiarem

izocyjanianu –odbywa się u producenta,
Etap II –reakcja powstałego prepolimeru z wodą w
obecności katalizatora, emulgatora i stabilizatora piany –u
użytkownika, w miejscu przeznaczenia (in situ).

POLIURETANY spienione

PIANKI SZTYWNE



dobra obrabialność,



odporność na działanie

wody,



odporność na działanie

wodnych roztworów soli,



odporność na działanie

pleśni i grzybów.

POLIURETANY spienione

S Z T Y W N E P I A N K I poliuretanowe stosuje się jako:



podłoża zastępcze dla malowideł ściennych,



płyty montażowe do ekspozycji znalezisk

archeologicznych,



do wypełniania pustych przestrzeni pomiędzy

różnymi elementami architektonicznymi,



do uzupełniania dużych ubytków w drewnie (rzeźby,

konstrukcje drewniane),



do wypełniania pustych przestrzeni w zabytkach

drewnianych.



do ocieplania zabytkowych sklepień

ZASTOSOWANANIE

POLIURETANY

LAKIERY POLIURETANOWE



Utwardzają się na podobnej zasadzie co pianki. W

przypadku lakierów nie dodaje się wody – amina
pierwszorzędowa tworzy się w wyniku reakcji z
wilgocią atmosferyczną. CO2 wydziela się powoli.

Wyroby lakierowe na bazie
poliuretanów wykazują dobrą
przyczepność do drewna, odporność
na wszelkie zabrudzenia chemiczne,
dużą odporność na działanie wody,
dużą elastyczność i małą
ścieralność.

POLIURETANY



DWUKOMPONENTOWE

Wymieszany roztwór zawiera
dwa różne typy cząsteczek
które posiadają reaktywne
miejsca w pierwszej linii- gr.
wodorotlenkowe, w
komponentach utwardzacza
gr. izocyjanianu.
Powstają stabilne połączenia
uretanowe.
Szybkość utwardzania zależy
od:
Temperatury pomieszczenia
Od reaktywności miejsc
reagujących.



JEDNOKOMPONENTOW

E

Powstają z cząsteczek
posiadających grupy
izocyjanianu. W reakcji z
wodą w powietrzu sieciują.
Szybkość utwierdzenia
zależy od temperatury i
wilgotności powietrza

POLIURETANY

Lakiery otrzymane z izocyjanianów alifatycznych

charakteryzują się dużą lotnością izocyjanianów

(izocyjaniany są substancjami silnie toksycznymi)

oraz małą reaktywnością (lakiery tego typu powinny

być utwardzane w podwyższonej temperaturze).

Lakiery te mają dużą odporność na światło.

IZOCYJANIANY ALIFATYCZNE

POLIURETANY

ZASTOSOWANIE

Z poliuretanów produkuje się kleje. Podobnie jak lakiery
mogą być jedno- lub dwuskładnikowe.

Cienką powłoką poliuretanów powleka się skórę, papiery
i kartony, dzięki czemu uzyskuje się elastyczną
przezroczystą błonę odporna na tarcie, załamania, wodę,
rozpuszczalniki aromatyczne i alifatyczne, tłuszcze.
Papiery tak powlekane mają wysoki połysk. Wytwarza się
z nich opakowania środków spożywczych. Foliami
poliuretanowymi można laminować skórę naturalną
czyniąc ją wodoodporną, odporną na zadrapania i
ścieranie bez utraty przepuszczalności pary wodnej. Z
poliuretanu wytwarza się również skóry syntetyczne i
włókna elastyczne typu spandex (lycra, elastan).

Dziękuje za uwagę

BIBLIOGRAFIA

•

Ciabach Jerzy„Właściwości żywic sztucznych

w konserwacji zabytków”, Toruń 1997

•

Pielichowski Jan, Puszyński Andrzej „Chemia

polimerów”, wyd. TEZA, Kraków 2004

•

Wirpsza Zygmunt „Poliuretany. Chemia,

technologia, zastosowanie”, wyd.Naukowo-
techniczne, Warszawa 1991