Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Materiały polimerowe
Materiały polimerowe
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Polimer  organiczny materiał wielocząsteczkowy (z jęz.
Polimer  organiczny materiał wielocząsteczkowy (z jęz.
greckiego: poly  wiele, mer  czÄ…steczka).
greckiego: poly  wiele, mer  czÄ…steczka).
Tworzywo sztuczne  materiał, który oprócz polimeru,
Tworzywo sztuczne  materiał, który oprócz polimeru,
jako składnika głównego zawiera także dodatki w
jako składnika głównego zawiera także dodatki w
postaci: napełniaczy, zmiękczaczy, stabilizatorów,
postaci: napełniaczy, zmiękczaczy, stabilizatorów,
środków smarujących, barwników.
środków smarujących, barwników.
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
http://www.mhhe.com/biosci/pae/botany/un
o/graphics/uno01pob/vrl/images/0043.gif
[L.A. Dobrzański]
http://www.ndt-
ed.org/EducationResources/CommunityColl
ege/Materials/Structure/waals.htm
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
1
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Atomy wodoru
W wielu polimerach łańcuchy
W wielu polimerach łańcuchy
są ułożone przypadkowo, a nie
Atomy węgla są ułożone przypadkowo, a nie
wg. regularnego
wg. regularnego
trójwymiarowego wzoru są
trójwymiarowego wzoru są
zatem niekrystaliczne czyli
zatem niekrystaliczne czyli
amorficzne.
amorficzne.
W innych polimerach łańcuchy mogą układać się
W innych polimerach łańcuchy mogą układać się
jedne na drugich  w tÄ™ i z powrotem . Taka
jedne na drugich  w tÄ™ i z powrotem . Taka
powtarzalność prowadzi do krystaliczności polimeru.
powtarzalność prowadzi do krystaliczności polimeru.
[M. Szkodo]
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Polimeryzacja  proces Å‚Ä…czenia siÄ™
Polimeryzacja  proces Å‚Ä…czenia siÄ™
związków małocząsteczkowych w
związków małocząsteczkowych w
makrocząsteczki w kształcie długich
makrocząsteczki w kształcie długich
łańcuchów lub trójwymiarowych sieci
łańcuchów lub trójwymiarowych sieci
przestrzennych.
przestrzennych.
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Mechanizm polimeryzacji
Mechanizm polimeryzacji
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
Czynnik
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
zewnętrzny
Inicjator wolny rodnik
Inicjator wolny rodnik
Inicjator
Inicjator
Inicjator wolny rodnik
Inicjator wolny rodnik
Inicjator wolny rodnik
Inicjator wolny rodnik
wolny rodnik
wolny rodnik
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
(temperatura,
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
promieniowanie
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
elektromag.)
H-O-O-H ®ð 2(H-O*)
H-O-O-H ®ð 2(H-O*)
[M. Blicharski]
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
2
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Zestawienie wytrzymałości Rm [MPa] vs. Gęstości [kg/m3]
Zestawienie wytrzymałości Rm [MPa] vs. Gęstości [kg/m3]
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Zestawienie twardości HV vs. Gęstości [kg/m3]
Zestawienie twardości HV vs. Gęstości [kg/m3]
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
POLIMERY
POLIMERY
Termoplastyczne Termoutwardzalne
Termoplastyczne Termoutwardzalne
Elastomery
Elastomery
(termoplasty) (duroplasty)
(termoplasty) (duroplasty)
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
3
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Polimery termoplastyczne
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Polimery termoplastyczne
Acrylonitryl-co-butadiene-co-
Acrylonitryl-co-butadiene-co-
Teflon (PTFE)
Teflon (PTFE)
styren (ABS)
styren (ABS)
Poliwęglan (PC)
Poliwęglan (PC)
Poliamid (PA)
Poliamid (PA)
Polipropylen (PP)
Polipropylen (PP)
Polimetakrylan metylu
Polimetakrylan metylu
(PMMA)
(PMMA)
Polistyren (PS)
Polistyren (PS)
Poliuretan (PU)
Poliuretan (PU)
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
4
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Akrylonitryl butadien styren
Akrylonitryl butadien styren
(ABS)
(ABS)
Tworzywo amorficzne, o dość dużej wytrzymałości i
elastyczności. A
atwo może być formowane w formach
wtryskowych i zabarwiane na różne kolory.
Zastosowanie:
Zastosowanie:
Obudowy aparatury elektronicznej, sprzętu AGD itp. Elementy samochodów
Obudowy aparatury elektronicznej, sprzętu AGD itp. Elementy samochodów
(przyciski, armatura wewnętrzna, nadkola, kołpaki). Sprzęt sportowy, elementy
(przyciski, armatura wewnętrzna, nadkola, kołpaki). Sprzęt sportowy, elementy
mebli, kadłuby łodzi. Technika biurowa, zabawki.
mebli, kadłuby łodzi. Technika biurowa, zabawki.
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Poliamid (PA)
Poliamid (PA)
Wynaleziony w XIX w. jako substytut jedwabiu.
Wynaleziony w XIX w. jako substytut jedwabiu.
Zastosowanie:
Zastosowanie:
Mało obciążone: przekładnie zębate, tuleje, koła i łożyska. Obudowy urządzeń
Mało obciążone: przekładnie zębate, tuleje, koła i łożyska. Obudowy urządzeń
elektrycznych, soczewki, pojemniki, zbiorniki, rury, kółka meblowe, przyłącza
elektrycznych, soczewki, pojemniki, zbiorniki, rury, kółka meblowe, przyłącza
instalacyjne, koła roweru, krzesła, uchwyty, opakowania do żywności. Kable,
instalacyjne, koła roweru, krzesła, uchwyty, opakowania do żywności. Kable,
liny, odzież ochronna, izolacja elektryczna.
liny, odzież ochronna, izolacja elektryczna.
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
5
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Poliwęglan (PC)
Poliwęglan (PC)
Tworzywo o dużej twardości i odporności na
Tworzywo o dużej twardości i odporności na
uderzenia.
uderzenia.
Zastosowanie:
Zastosowanie:
Tarcze i okulary ochronne. Pokrycia szyb kuloodpornych, elementy aparatury
Tarcze i okulary ochronne. Pokrycia szyb kuloodpornych, elementy aparatury
elektrycznej, naczynia kuchenne, naczynia do kuchenek mikrofalowych.
elektrycznej, naczynia kuchenne, naczynia do kuchenek mikrofalowych.
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Polipropylen (PP)
Polipropylen (PP)
Otrzymywany w wyniku niskociśnieniowej
Otrzymywany w wyniku niskociśnieniowej
polimeryzacji propylenu.
polimeryzacji propylenu.
Zastosowanie:
Zastosowanie:
Przewody do wody i cieczy agresywnych, zbiorniki, naczynia laboratoryjne,
sprzęt medyczny, strzykawki jednorazowego użytku, opakowania leków
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Polimetakrylan metylu (PMMA)
Polimetakrylan metylu (PMMA)
Termoplastyczne i przezroczyste tworzywo
Termoplastyczne i przezroczyste tworzywo
przypominające szkło. Odkryte po raz pierwszy w 1887r.,
przypominające szkło. Odkryte po raz pierwszy w 1887r.,
jednak pierwsze szersze zastosowanie znalazło w 1933r.
jednak pierwsze szersze zastosowanie znalazło w 1933r.
jako zadaszenia kokpitów myśliwców.
jako zadaszenia kokpitów myśliwców.
Zastosowanie:
Zastosowanie:
Przemysł optyczny (obiektywy, soczewki); opakowania, pojemniki, podzespoły
Przemysł optyczny (obiektywy, soczewki); opakowania, pojemniki, podzespoły
elektryczne, rękojeści narzędzi, okulary ochronne, lampy tylne, krzesła, soczewki
elektryczne, rękojeści narzędzi, okulary ochronne, lampy tylne, krzesła, soczewki
kontaktowe, okna, znaki reklamowe.
kontaktowe, okna, znaki reklamowe.
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
6
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Polistyren (PS)
Polistyren (PS)
Tworzywo przezroczyste, twarde i kruche. Stanowi
Tworzywo przezroczyste, twarde i kruche. Stanowi
podstawÄ™ przy produkcji wielu tworzyw sztucznych.
podstawÄ™ przy produkcji wielu tworzyw sztucznych.
Najbardziej masowym zastosowaniem polistyrenu jest
Najbardziej masowym zastosowaniem polistyrenu jest
produkcja jego formy spienionej, nazywanej
produkcja jego formy spienionej, nazywanej
styropianem.
styropianem.
Zastosowanie:
Zastosowanie:
Zabawki, soczewki i lustra, jednorazowe kubki i sztućce, etui na płyty CD; obudowy
Zabawki, soczewki i lustra, jednorazowe kubki i sztućce, etui na płyty CD; obudowy
urządzeń elektronicznych; wkładki lodówek.
urządzeń elektronicznych; wkładki lodówek.
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Poliuretan (PU)
Poliuretan (PU)
Poliuretany sÄ… polimerami Å‚atwiej topliwymi od
Poliuretany sÄ… polimerami Å‚atwiej topliwymi od
poliamidów, dzięki czemu łatwiej się je
poliamidów, dzięki czemu łatwiej się je
przetwarza, ale mają też mniejszą odporność
przetwarza, ale mają też mniejszą odporność
mechaniczną. Ilościowo najważniejszym
mechaniczną. Ilościowo najważniejszym
zastosowaniem poliuretanów są pianki
zastosowaniem poliuretanów są pianki
Zastosowanie:
Zastosowanie:
Elementy tapicerek samochodowych oraz wypełniaczy siedzeń, podeszwy do butów,
Elementy tapicerek samochodowych oraz wypełniaczy siedzeń, podeszwy do butów,
izolacje termiczne w lodówkach i zamrażarkach.
izolacje termiczne w lodówkach i zamrażarkach.
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Teflon (PTFE)
Teflon (PTFE)
Charakteryzuje je niski współczynnik tarcia, dobre
Charakteryzuje je niski współczynnik tarcia, dobre
właściwości smarne, nie przywierają do niego
właściwości smarne, nie przywierają do niego
żadne zanieczyszczenia. Element składowy
żadne zanieczyszczenia. Element składowy
(membrana) tkanin Gore-Tex.
(membrana) tkanin Gore-Tex.
Zastosowanie:
Zastosowanie:
Wysokiej jakości taśmy izolacyjne, odporne na korozję okładziny rur.
Wysokiej jakości taśmy izolacyjne, odporne na korozję okładziny rur.
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
7
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Metody kształtowania wyrobów z polimerów
Metody kształtowania wyrobów z polimerów
termoplastycznych
termoplastycznych
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Polimery termoutwardzalne
(duroplasty)
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
8
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Polimery termoutwardzalne (duroplasty) 
Polimery termoutwardzalne (duroplasty) 
wytwarzane są w dwóch etapach:
wytwarzane są w dwóch etapach:
1. Formowanie wyrobu i tworzenie siÄ™ czÄ…steczek
1. Formowanie wyrobu i tworzenie siÄ™ czÄ…steczek
liniowych.
liniowych.
2. Utwardzenie  powstawanie kowalencyjnych wiązań
2. Utwardzenie  powstawanie kowalencyjnych wiązań
sieciujÄ…cych.
sieciujÄ…cych.
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Metody kształtowania wyrobów z polimerów
Metody kształtowania wyrobów z polimerów
termoutwardzalnych
termoutwardzalnych
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Polimery termoutwardzalne:
Polimery termoutwardzalne:
[M. Blicharski]
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
9
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Polimery termoutwardzalne
epoksyd
epoksyd
bakielit
bakielit
poliester
poliester
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Zalety materiałów polimerowych:
Zalety materiałów polimerowych:
" mała gęstość,
" mała gęstość,
" duży współczynnik konstrukcyjny Rm/rð,
" duży współczynnik konstrukcyjny Rm/rð,
" odporność na czynniki atmosferyczne,
" odporność na czynniki atmosferyczne,
" niski współczynnik rozszerzalności cieplnej,
" niski współczynnik rozszerzalności cieplnej,
" właściwości izolacyjne,
" właściwości izolacyjne,
" dobra podatność do kształtowania wyrobów.
" dobra podatność do kształtowania wyrobów.
Wady materiałów polimerowych:
Wady materiałów polimerowych:
" niska odporność na pełzanie,
" niska odporność na pełzanie,
" ograniczony zakres temperatur długotrwałego użytkowania,
" ograniczony zakres temperatur długotrwałego użytkowania,
" problemy związane z recyklingiem i utylizacją zużytych odpadów.
" problemy związane z recyklingiem i utylizacją zużytych odpadów.
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
10
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Elastomery
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
WNT; Katedra Technologii Materiałów i Maszyn
11