Literatura
Literatura
Wydział Mechaniczny
1) Materiały pomocnicze do wykładu
Przetwórstwo tworzyw sztucznych cz.II :
www.pkmit.pwr.prv.pl
Przetwórstwo
Przetwórstwo
zakładka => [Dydaktyka] => [ZIP]
tworzyw sztucznych
tworzyw sztucznych
2) Żuchowska D.: Polimery konstrukcyjne, WNT,
Warszawa 2000.
3) Żuchowska D.: Struktura i własności polimerów
jako materiałów konstrukcyjnych, Skrypt
TWORZYWA SZTUCZNE
TWORZYWA SZTUCZNE
Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1986.
Właściwości i zastosowanie
Właściwości i zastosowanie
4) Serwis Tworzywa Sztuczne
www.tworzywa.com.pl
Umowne kryterium podziału polimerów
Umowne kryterium podziału polimerów
Stan fizyczny polimerów
Stan fizyczny polimerów
Tworzywa sztuczne w budowie maszyn
termoplasty elastomery duroplasty
E [MPa]
DUROPLASTY
TERMOPLASTY
ELASTOMERY
polimery chemo-
i termoutwardzalne
Masowe
Tworzywa Tworzywa
0
polimery T
inżynieryjne specjalne Tk Tg Tp
Kauczuki: EP,
wysokoudarowe 0
SBR, IR, UP,
szklisty szklisty
lepko- wysoko- plastyczny
NBR, PF,
PET, PSU,
kruchy wymuszonej
PE, PP, PC, PMMA, PU, SI UF, MF, sprężysty elastyczny
PPS, PTFE,
PVC, PS, PA, POM, Termoplasty: SI
elastyczności
PVD, PVDF
ABS, SAN PPO
PUR, PVC
PI, PEEK
Tk temperatura kruchości, Tg temperatura zeszklenia
Budowa łańcucha polimerów
Budowa łańcucha polimerów Budowa molekularna
Budowa molekularna
Rozgałęziona
Liniowa
Homopolimery
Termoplasty
Termoplasty
wszystkie mery tworzące łańcuch polimeru są takie
same
Kopolimery
Neuronowa
a) statystyczne
(gęsto usieciowana)
Usieciowana
b) przemienne
c) blokowe
d) szczepione
Duroplasty
Duroplasty
Elastomery
Elastomery
(rozgałęzione)
1
Polietylen (PE)
Mer
H H H H H H
TERMOPLASTY
TERMOPLASTY
CH2 CH2 C C C C C C
n
H H H H H H
Cechy charakterystyczne Odmiany:
Cechy charakterystyczne
Polietylen małej gęstości (wysokociśnieniowy)
Miękną podczas ogrzewania a po ostygnięciu
5 krótkich odgałęzień na
PE-LD
stają się sztywne, 1000 atomów węgla
Ich przetwarzanie jest prawie całkowicie
Polietylen dużej gęstości (niskociśnieniowy)
odwracalne,
PE-HD
Nieodwracalna degradacja następuje wówczas,
Średni ciężar cząsteczkowy 60 000 3 000 000
gdy roztopiony polimer termoplastyczny jest
ogrzewany do temperatury krytycznej, w której
Polietylen o ultra dużym ciężarze
pękają wiązania w łańcuchu polimerowym.
cząsteczkowym PE-UHMW
Średni ciężar cząsteczkowy 3 000 000 6 000 000
Polietylen (PE) Polietylen (PE)
Podstawowe właściwości Właściwości
PE-LD PE-HD PE-UHMW
Aatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie,
Cena [Ź /kg] < 1 < 1 < 1
Dobra odporność chemiczna
Gęstość [Mg/m3] 0,91 0,93 0,94 0,96 0,93 0,94
Duża udarność PE-HD (bez karbu wg Charpy nie
pęka)
Moduł
sprężystości 200 400 600 1400 750
Przepuszcza tlen i azot, nie przepuszcza pary wodnej
E [MPa]
Posiada właściwości elektrostatyczne
Wytrzymałość na
(w specyficznych zastosowaniach wymagany dodatek
rozciąganie Rr 8 12 20 32 33
środków antystatycznych)
[MPa]
Temperatura -30 +85 -200 +80
-30 +70 C
użytkowania C C
Polietylen (PE)
Polipropylen (PP)
Mer
Zastosowanie
H H H H H H
CH2 CH
Opakowania - folie (spożywcze,
C C C C C C
ogrodnicze)
CH3
n
H H H
CH CH CH
Pojemniki i zbiorniki
3 3 3
Rury wodne i gazowe
Odmiany
Części maszyn o niewielkim obciążeniu
(panewki łożysk, drobne koła zębate,
Polipropylen izotaktyczny,
obudowy)
Polipropylen wzmocniony - wysokoudarowy
Kopolimer blokowy propylen-etylen
2
Polipropylen (PP) Polipropylen (PP)
Podstawowe właściwości Właściwości
PP łatwe przetwórstwo wytłaczanie, wtryskiwanie
PP
(kopolimer
dobra odporność chemiczna
(homopolimer)
PP/PE)
odporny na uderzenia, duża udarność
Cena [Ź /kg] < 1,3 < 1,3
(bez karbu wg Charpy nie pęka)
Gęstość [Mg/m3] 0,89 0,90 0,91
Polipropylen ma zdolność tworzenia tzw. zawiasów filmowych
Moduł sprężystości
ZAWIAS FILMOWY
1100 1550 1100 1550
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciąganie 30 34 30 38
Rr [MPa]
Strefa zorientowania
Temperatura
makrocząsteczek
-5 +105 C -10 +105 C
-5 -10
użytkowania
Polipropylen (PP)
CH2 CH
Polistyren (PS)
Zastosowanie
Odmiany
n
Osłony, obudowy (zderzaki samochodowe)
Polistyren wysokoudarowy PS HI
Skrzynie, pojemniki
(kopolimer styrenu z butadienem),
Pojemniki na chemikalia (obudowy
akumulatorów)
Opakowania farmaceutyczne i sprzęt
medyczny (np. strzykawki jednorazowe)
i laboratoryjny Kopolimery styrenu:
Sznury, worki do pakowania płodów
terpolimer ABS
rolnych
(akrylonitryl/butadien/styren)
Rury, armatura wodna
terpolimer MBS
Zabawki
Folie
(metakrylan metylu/batadien/styren)
kopolimer SAN (styren z akrylonitrylem)
Polistyren (PS) i jego kopolimery
Polistyren (PS) i jego kopolimery
Podstawowe właściwości
Właściwości
PS PS HI ABS (HI) SAN
Cena [Ź /kg] < 1 < 1 ~1,7 ~1,1
Aatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie,
1,041,0 1,041,0 1,02 1,061,0
Gęstość [Mg/m3]
Dobra odporność chemiczna
5 5 1,04 8
Duża udarność
Moduł
3000 1800 1380 3500
sprężystości
Możliwość nanoszenia powłok galwanicznych
3500 2500 2420 3800
E [MPa]
(ABS)
Wytrzymałość na
rozciąganie Rr 32 60 26 48 24 45 70 80
PS-E polistyren spieniony ( styropian )
[MPa]
ż Mała gęstość
Temperatura -20
ż Dobre własności tłumiące
-10 +90 -40 +75 -20 +80
użytkowania [C] +90
3
Polistyren (PS)
Poli(chlorek winylu) (PVC) CH2 CH
Zastosowanie
Odmiany:
Cl
n
Kubki, opakowania jednorazowe (PS) PVC twardy zawierający do 5% plastyfikatora
Golarki jednorazowe (PS)
PVC miękki zawierający 40% do 70% plastyfikatora
Części maszyn i urządzeń słabo obciążonych: kasety
Właściwości:
video, przybory kreślarskie (PS-HI)
Wytwarzany w oparciu o węgiel kamienny i sól kamienną
Palety, pojemniki, elementy ochronne (PS-E (spieniony))
Obudowy sprzętu gospodarstwa domowego Aatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie,
(ABS, SAN elementy przezroczyste)
Dobra odporność chemiczna (bardziej na stężone kwasy
Zabawki (np. klocki Lego), obudowy sprzętu
i zasady niż na ich wodne roztwory)
komputerowego (np. myszki), obudowy
Mała wytrzymałość cieplna
urządzeń domowych (ABS, PS-HI)
Nazwy handlowe
" Tarwinyl S (PVC suspensyjny) Zakłady Azotowe w Tarnowie
" Polvinyl S (PVC suspensyjny) firma Anwil S.A. (Włocławek)
Vestolit Hls, RFN, Vipla Montedision (Włochy)
Hostalit Hoechst (RFN), Vinika Mitsubishi (Japonia)
Poli(chlorek winylu), (PVC)
Poli(chlorek winylu), PVC
Zastosowanie
Podstawowe właściwości
PVC twardy:
" Rury kanalizacyjne, rynny dachowe itp.
PVC
PVC
" Elementy budowlane i meblowe (ramy okienne, drzwiowe,
(miękki)
(twardy)
zsypy do odpadków, armatura sanitarna)
Cena [Ź /kg] < 1 < 1
" Elementy aparatury chemicznej i instalacji wentylacyjnej
narażonych na substancje agresywne
Gęstość [Mg/m3] 1,35 1,55 1,19 1,28
" Płyty i folie do opakowań produktów spożywczych
Moduł sprężystości
2410 4140 20 50
PVC miękki:
E [MPa]
" węże, izolacja przewodów elektrycznych,
Wytrzymałość na
" uszczelki okien, profile w budownictwie,
34,5 62 16 28
rozciąganie Rr [MPa]
" piłki, zabawki, nadmuchiwane hale,
Temperatura
" taśma opakowaniowa
-10 +70 C -20 +42 C
-10
użytkowania
" skóra ekologiczna
Poliwęglany (PC)
Poliwęglany (PC)
Podstawowe właściwości
Właściwości
Cena [Ź /kg] 3 4
Polimery bezpostaciowe (jednak w odpowiednich warunkach
krystalizują)
Gęstość [Mg/m3] 1,20
Poliwęglany łączą bardzo dobre własności:
Moduł sprężystości E [MPa] 2000 2400
ż mechaniczne - bardzo wysoka udarność
(zwłaszcza z karbem), kowalność Wytrzymałość na rozciąganie Rr
65 75
[MPa]
ż termiczne (dobra wytrzymałość cieplna)
Temperatura użytkowania
ż elektryczne -100 +130 C
ż optyczne - przepuszczają 90% światła widzialnego
Nazwy handlowe
(zbliżona do szkła)
Mała chłonność wody i odporność na hydrolizę (sterylizacja) " Bistan Zakłady Chemiczne Zachem w Bydgoszczy
Importowane:
Aatwe zarysowanie powierzchni
Trudności w przetwórstwie (ograniczenie zawartości wilgoci Makrolon Bayer, RFN
w granulacie PC do 0,015%) Lexan General Electric, USA
4
Poliwęglany (PC) Poli(metakrylan metylu) (PMMA)
Zastosowanie Właściwości
Popularna nazwa PMMA to pleksi lub pleksiglas
Tworzywo to znane jest z bardzo dobrej przepuszczalności
Przede wszystkim tam, gdzie wymagana jest
światła widzialnego powyżej 92%
przezroczystość, odporność termiczna oraz dobre
Najwyższa odporność na zarysowania wśród polimerów
własności mechaniczne w szerokim zakresie temperatury
przezroczystych
Bardzo trudne przetwórstwo,
Elementy maszyn, obudowy, wirniki pomp, wentylatory,
Mała udarność
osłony lamp samochodowych
Powstawanie mikropęknięć (przy obróbce mechanicznej)
Części optyczne aparatów fotograficznych
Nazwy handlowe
Hełmy ochronne, szyby kuloodporne, osłony lamp
" Metapleks Zakłady Chemiczne Dwory w Oświęcimiu
ulicznych i sygnalizacji świetlnej
Importowane:
Części urządzeń gospodarstwa domowego, pojemniki,
Degalan Degussa, RFN Plexiglass Rhm GmbH
obudowy robotów, odkurzaczy
Urtal Montedision, Włochy Lucite Du Pont, USA
Talerze, pojemniki, butelki dla niemowląt
Poli(metakrylan metylu) (PMMA)
Poli(metakrylan metylu) (PMMA)
Zastosowanie
Podstawowe właściwości
Do szklenia kabin i okien śmigłowców, szybowców, autobusów
W technice oświetleniowej: na osłony świateł samochodowych,
PMMA
elementy optyczne (światłowody)
Talerze, pojemniki, butelki dla niemowląt
Cena [Ź /kg] 2 3
Części urządzeń gospodarstwa domowego, pojemniki,
Gęstość [Mg/m3] 1,17 1,20
obudowy robotów, odkurzaczy
Wyposażenie łazienek (np. półki, pokrętła)
Moduł sprężystości
1800 3100
E [MPa]
Wytrzymałość na
48 76
rozciąganie Rr [MPa]
Temperatura użytkowania -40 +90 C
Poliamidy (PA)
Poliamidy (PA)
Podstawowe właściwości
PA 6 PA 6.6 PA 11 PA 12
Cena [Ź /kg] ~2 2,73,5 ~ 5 ~ 6
1,13 1,041,0 1,011,0
Ze względu na dużą ilość substancji wyjściowych
Gęstość [Mg/m3] 1,12
1,15 5 2
(monomerów) stosowanych do otrzymywania PA,
Moduł sprężystości 1700 1100 1270
rozróżnia się wiele odmian tych tworzyw:
2000
E [MPa] 2000 1400 2600
PA 6 PA 4.6 PA 6.6 PA 11 PA 12 PA 6.10
Wytrzymałość na
70 84 80 85 47 35 55
rozciąganie Rr [MPa]
Poliamidy są semikrystaliczne stopień krystalicz-
Temperatura -70 -30 -70
ności zawiera się najczęściej od 30 do 50% w zależ-
-70 +80
użytkowania [C] +100 +105 +80
ności od parametrów przetwórstwa (szybkości
chłodzenia).
5
Poliamidy (PA)
Poliamidy (PA)
Właściwości
Zastosowanie
Aatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie
Części maszyn jak: koła zębate,
odlewanie, tuleje łożysk, gniazda przegubów,
śruby, nakrętki itp.
Dobra własności wytrzymałościowe i tribologiczne
Duża chłonność wody: PA6 (9-11%), PA11 i PA12 Zbiorniki o dużej pojemności
(2,5%) - zmiana wymiarów
Korpusy i obudowy elementów
Nazwy handlowe
Akcesoria meblowe, klamki
PA 6: Tarnamid T Zakłady Azotowe w Tarnowie drzwiowe, elementy podzespołów
PA 6.6: Ultramid A BASF (RFN), Zytel E Du Pont (USA)
samochodowych
PA 11: Rilsan B ATO Chimie (Francja)
PA włóknotwórczy: tkaniny (Elana),
PA 12: Vestamid Hls (RFN), Rilsan A ATO Chimie (Francja)
torby, sprzęt sportowy
HO CH2 H
O Poliacetale (POM)
Poliacetale (POM)
n
(lub: polioksymetylen , poliformaldehyd)
Podstawowe właściwości
Odmiany
POM POM
homopolimer kopolimer
Homopolimer formaldehydu
Kopolimer formaldehydu Cena [Ź /kg] 2,5 3 ~ 2
Właściwości Gęstość [Mg/m3] 1,41 1,42 1,41 1,42
Moduł sprężystości
Dobre własności wytrzymałościowe
2900 3500 2500 3000
E [MPa]
Dobre właściwości tribologiczne
Wytrzymałość na
Odporność na materiały pędne
69 72 60 68
rozciąganie Rr [MPa]
Dobra stabilność wymiarowa i dokładne odwzorowanie
Temperatura
kształtów -60 +110 C -60 +120 C
użytkowania
Mała chłonność wody (ok. 0,3%) niewrażliwość na wilgoć
Politereftalany (PET, PBT)
Poliacetale (POM)
Nazwy handlowe
Są zaliczane do grupy poliestrów termoplastycznych
" Homopolimery formaldehydu:
Znaczenie techniczne jako tworzywa konstrukcyjne
Delrin Du Pont (USA), Du Pont Deutschland GmbH
mają dwa rodzaje politereftalanów:
" Kopolimery formaldehydu:
ż Poli(tereftalan etylenu), PET
Tarnoform Zakłady Azotowe w Tarnowie
ż Poli(tereftalan butylenu), PBT
Hostaform Ticona GmbH (Hoechst), Ultraform BASF, RFN
Własności mechaniczne i cieplne PET są nieco lepsze
Zastosowanie
niż PBT
Części maszyn jak: koła zębate, tuleje łożysk, gniazda
PET krystalizuje bardzo wolno
przegubów, śruby, nakrętki, haki itp.
Duża twardość i sztywność
Elementy precyzyjne urządzeń elektrotechnicznych (drukarki,
odtwarzacze video, kamery)
Duża odporność chemiczna (na oleje, smary benzynę)
Elementy podzespołów samochodowych
Stabilność wymiarów (mała chłonność wody 0,02%)
Elementy urządzeń gospodarstwa domowego
Elementy armatury wodnej
6
Politereftalany (PET i PBT)
Politereftalany (PET, PBT)
Podstawowe właściwości
Nazwy handlowe (PET):
Elitel Zakłady Włókien Chemicznych ELANA S.A.
PET Elpet (na butelki), Elana (PET włóknotwórczy)
PBT
Poli(tereftalan
Poli(tereftalan Ulreadur Bayer (RFN), Supec GE Plastics (USA)
butylenu)
etylenu)
Nazwy handlowe (PBT):
Valox GE Plastics (USA), Vestodur Hls (RFN),
Cena [Ź /kg] ~ 2,5 2,6 3,4
Zastosowanie
Gęstość [Mg/m3] 1,37 1,29 1,31
Konkurują z POM i PA: na precyzyjne łożyska, obudowy
Moduł sprężystości
3100 2600 2700
o określonych wymaganiach mechanicznych i
E [MPa]
dielektrycznych (maszyn biurowych, komputerów, monitorów)
Wytrzymałość na
70 40 60 W przemyśle elektrotechnicznym do produkcji wtyczek,
rozciąganie Rr [MPa]
gniazd, przełączników odporność na prądy pełzające
Temperatura
W przemyśle samochodowym na części układów paliwowych
-40 +100 C -30 +120 C
użytkowania
i układów hamulcowych
PET na butelki do napojów
Polioksyfenylen (PPO)
Polioksyfenylen (PPO)
Podstawowe właściwości
inaczej: poli(tlenek fenylu)
Cena [Ź /kg] ~ 3
Polimer termoplastyczny o budowie liniowej mającym
stosunkowo dużą odporność cieplną
Gęstość [Mg/m3] 1,06
Tworzywo to pod względem właściwości użytkowych
Moduł sprężystości E [MPa] 2200 2600
jest konkurencyjne w stosunku do poliwęglanu (PC),
Wytrzymałość na rozciąganie Rr [MPa] 54 66
ma tylko mniejszą udarność zwłaszcza z karbem.
PPO wykazuje dobre własności mechaniczne do
Temperatura użytkowania -100 +150 C
o
temperatury 150 C.
Dobra stabilność wymiarowa (mała podatność na Nazwy handlowe
" Biapen 100 PPO Zakłady Chemiczne w Oświęcimiu
pełzanie)
" Biapen 300 PPO modyfikowany PS (stop polimerów)
Mały współczynnik rozszerzalności liniowej
Importowane:
Trudnopalność i nietoksyczność
Noryl (stop: 50% PPO i 50% PS) General Electric (USA)
Mała gęstość (średnio 1,06 Mg/m3)
Poli(siarczek fenylenu) (PPS)
Polioksyfenylen (PPO)
Właściwości
Zastosowanie
PPS w stosunku do poliwęglanu (PC) ma większą:
wytrzymałość na zginanie, twardość i moduł sprężystości,
Elementy maszyn wymagające odporność termiczną oraz
natomiast jego udarność jest mniejsza, która jednak nie
dobre własności mechaniczne w szerokim zakresie
o
zmienia się w zakresie 140 180 C.
temperatury
Dobre własności mechaniczne (nawet do 240 C)
W przemyśle samochodowym na obudowy kolumny
Mały skurcz (0,2-0,3%), ale duży skurcz wtórny
kierownicy, wloty powietrza, kołpaki kół
Mała stabilność wymiarowa z podwyższeniem
Części maszyn: korpusy, wirniki pomp, rury, zawory, armatura temperatury zwiększa się wydłużenie
w przemyśle chemicznym i spożywczym Dodatek włókna szklanego stabilizuje wydłużenie w
zakresie od -40 C do + 260 C
Części urządzeń gospodarstwa domowego,
Jest trudno palny
W elektrotechnice:
Ma małą chłonność wody
części przekazników i przełączników
w atmosferze tlenu lub azotu nie obserwuje się ubytku
masy.
7
Poli(siarczek fenylenu) (PPS)
Poli(siarczek fenylenu) (PPS)
Podstawowe właściwości
Nazwy handlowe
" Ryton-6 Philips Petroleum (USA)
PPS+40% wł.szkl.
" Ryton-4 odmiana wzmocniona włóknem szklanym (40%)
" Fortron Ticona (USA)
Cena [Ź /kg] ~7
" Supec General Electric Plastics (USA)
Gęstość [Mg/m3] 1,6 (1,3 dla PPS)
12000 16000 Zastosowanie
Moduł sprężystości E [MPa]
(3300 dla PPS)
W przemyśle chemicznym na korpusy, wirniki pomp,
Wytrzymałość na rozciąganie elementy kompresorów
70 152 (65 dla PPS)
Rr [MPa] W przemyśle samochodowym na części gazników, elementy
układu ogrzewania, korpusy lamp halogenowych, elementy
Temperatura użytkowania -50 170 (240)oC
układu zapłonowego
W przemyśle elektrotechnicznym do produkcji wtyczek,
przełączników, przekazników
PTFE - Podstawowe właściwości
Politetrafluoroetylen PTFE
Cena [Ź /kg] ~ 14
Dobra odporność cieplna (niepalny),
Gęstość [Mg/m3] 2,15 2,20
Dobre właściwości ślizgowe
( =0,05 0,09 na sucho po stali) ale mała
Moduł sprężystości E [MPa] 410 750
odporność na zużycie tribologiczne
Wytrzymałość na rozciąganie Rr [MPa] 25 36
Doskonała odporność chemiczna porównywalna
Temperatura użytkowania -200 +250 C
z metalami szlachetnymi,
Trudne przetwórstwo i utylizacja odpadów
żgotowe elementy wytwarzane najczęściej metodą Nazwy handlowe (PTFE):
obróbki skrawaniem Tarflen Zakłady Azotowe Tarnów- Mościce S.A.
Teflon Du Pont, ENSINGER GmbH
Nie jest odporny na pełzanie (płynie na zimno
Tecaflon ENSINGER GmbH, Hostaflon TF Dyneon,
pod niedużym obciążeniem
Algoflon Ausimont Deutschland GmbHGE
żNie nadaje się na mocno obciążone elementy maszyn
np. koła zębate, krzywki itp.
Poliimidy (PI)
Politetrafluoroetylen - PTFE
Zastosowanie Poliimidy (PI) stanowią dużą grupę polimerów
termostabilnych o właściwościach zarówno
W przemyśle motoryzacyjnym i
polimerów termoplastycznych (amorficznych),
maszynowym: (kompozyty PTFE)
jak i chemoutwardzalnych
na łożyska i uszczelnienia
Dobre własności mechaniczne nawet do 300 C
techniczne
(przez miesiąc) w temp. 400 C (kilka godzin),
W przemyśle chemicznym na
w temp. 500 C (kilka minut) oraz w
części narażone na działanie
temperaturach kriogenicznych
substancji agresywnych, filtry
Mały współczynnik rozszerzalności cieplnej
W przemyśle elektrotechnicznym do
izolacji kabli wysokiej Bardzo dobre własności dielektryczne i izolacyjne
częstotliwości, koszulki izolacyjne
Znakomita odporność chemiczna
Powłoki antyadhezyjne (naczynia)
Są trudnoprzetwarzalne i drogie
8
Poliimidy (PI) - zastosowanie
Poliimidy (PI) - podstawowe właściwości
PI (PAI)
PI (PEI) Na części maszyn (łożyska, koła
Poli(eteroimid)
Poliimid
zębate, pompy, zawory powietrza
Cena [Ź /kg] > 10 > 10 i paliw, elementy systemów
chłodniczych, zbiorniki gorącej
Gęstość [Mg/m3] 1,43 1,27 1,34
wody, systemy wymienników ciepła
Moduł sprężystości E [MPa] 2 500 4 000 3 000 9 000
W przemysłach:
Wytrzymałość narozciąganie
elektrotechnicznym, lotniczym,
75 100 105 145
Rr [MPa]
kosmicznym, motoryzacyjnym,
Temperatura użytkowania +300 (400)C -50 +170 C
chemicznym, spożywczym w
automatyce, medycynie, hydraulice
Nazwy handlowe PI:
" Kapton, Pyralin, Vespel Du Pont (USA) wysokotemperaturowej
Nazwy handlowe PEI:
Sprzęt medyczny i dentystyczny
" Ultem General Electric Plastics (USA)
(mogą być sterylizowane)
" Torlon Amoco (USA)
Elastomery wulkanizujące (gumy)
są tworzywami elastycznymi powstałymi
w wyniku wulkanizacji kauczuku naturalnego
lub syntetycznego.
cechują się dużą odkształcalnością
dochodząca do 1200% oraz niewielkim
modułem sprężystości 14 MPa.
ELASOMERY
ELASOMERY
ELASOMERY
charakteryzują się pamięcią kształtu, nie topią
się, nie zgrzewają i nie rozpuszczają. Mogą
być spęczane i wulkanizowane na gorąco.
Elastomery wulkanizujące
Właściwości
e) odporność na ścieranie (bieżniki opon, gumowe
zmieniają się w szerokich granicach w zależności
uszczelnienia ruchowe) zależy od rodzaju
od rodzaju kauczuku, ilości i składu dodatków oraz
kauczuku i napełniacza (dodatek krzemionki i
warunków wulkanizacji:
sadzy o drobnych cząstkach powoduje wzrost
a) wytrzymałość gumy na rozciąganie 240 MPa
odporności na ścieranie).
b) wydłużenie przy zerwaniu dla kauczuków:
a) odporność na odkształcenia trwałe
1001000 %.
(szczególnie ważne dla uszczelnień gumowych)
c) twardość gumy: 2595o wg Shore a (dodatek
posiadają kauczuk naturalny i niektóre kauczuki
sadzy zwiększa twardość gumy).
syntetyczne (zawierające sadzę o większych
d) temperatura długotrwałego stosowania:
cząstkach).
100210oC
9
Oznaczenia podstawowych elastomerów
Elastomery
wulkanizujących (kauczuków)
Zastosowanie
maksymalna temperatura użytkowania
Do produkcji różnego rodzaju
uszczelek i uszczelnień
NR kauczuk naturalny (100oC),
Do wyrobu różnego rodzaju
BR kauczuk butadienowy (100oC),
zderzaków, sprężyn gumowych,
SBR kauczuk butadienowo-styrenowy (110oC),
amortyzatorów. Do produkcji
NBR kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy
elastycznych przewodów (węży)
(120oC),
Elementy transmisyjne w
EPDM kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy
przekładniach pasowych
(140oC),
Opony, dętki itp.
FKM kauczuk fluorowy (210oC),
Poliuretany (PUR)
Elastomery termoplastyczne
Elastomery termoplastyczne
Właściwości
Poliuretany (PUR) PUR sztywne wykazują duży moduł sprężystości,
wytrzymałość na zginanie i rozciąganie oraz dobrą udarność
Cechą charakterystyczną poliuretanów jest specyficzna
w szerokim zakresie temperatur
segmentowa, blokowa budowa łańcucha.
Odporne na hydrolizę oraz działanie materiałów pędnych
Wyjątkowa odporność na ścieranie
Makrocząsteczki składają się naprzemiennie z segmentów
sztywnych i elastycznych (giętkich). Struktura i właściwości Dobre właściwości termoizolacyjne (pianki)
PUR zależą od udziału segmentów sztywnych i segmenów
Nazwy handlowe (PUR):
giętkich:
Desmopan, Urepan, Volkullan Bayer (RFN)
żgdy segmentów sztywnych jest więcej niż 40% - tworzą
Elastollan BASF (RFN)
one fazę ciągłą czemu towarzyszy zwiększenie twardości
W Polsce większości systemów PUR producentami są:
polimeru,
- Zakł. Chem. ORGANIKA-ZACHEM w Bydgoszczy
żgdy udział segmentów giętkich wynosi 60-80%, wówczas
- Zakł. Chem. ROKITA-S.A. w Brzegu Dolmym
polimer jest elastyczny.
Poliuretany (PUR) - elastomer
Zastosowanie
W przemyśle maszynowym:
ż łożyska ślizgowe, koła zębate,
ż rolki przenośników,
ż pokrycia sit wibracyjnych
do rozdziału minerałów
(przeciw zużywaniu ściernemu),
W przemyśle obuwniczym
- obuwie sportowe, podeszwy
W przemyśle meblowym
w formie tworzyw piankowych, DUROPLASTY
DUROPLASTY
elastycznych i sztywnych
10
Podział duroplastów
Duroplasty
Duroplasty
- polimery chemo- i termoutwardzalne
- polimery chemo- i termoutwardzalne
DUROPLASTY
DUROPLASTY
Mają reaktywne ugrupowania
w makrocząsteczce i w obecności
czynników sieciujących (utwar-
dzaczy) i/lub temperatury ulegają
POLIMERY POLIMERY
reakcji chemicznej sieciowania,
CHEMOUTWARDZALNE TERMOUTWARDZALNE
w wyniku której tworzy się struk-
tura przestrzennie usieciowana.
Po takim usieciowaniu (utwardzeniu) duroplasty są
PF SI
nietopliwe i nierozpuszczalne. Ich ponowne
EP UP
żywice
żywice fenolowo
przetwarzanie nie jest możliwe. żywice żywice
silikonowe
-formaldehydowe
epoksydowe nienasycone
Ogrzewanie duroplastów nie powoduje ich topnienia
poliestrowe
AMINOPLASTY
(tylko nieznacznie miękną), a przekroczenie
MF - żywice melaminowe
temperatury dopuszczalnej prowadzi do destrukcji.
UF - żywice mocznikowe
Żywice epoksydowe (EP)
Właściwości
Doskonała przyczepność do większości materiałów
Duża wytrzymałość mechaniczna (na ściskanie i rozciąganie)
ŻYWICE Bardzo dobra odporność na starzenie (UV, woda, czynniki
chemiczne)
CHEMOUTWARDZALNE
Dobre właściwości dielektryczne
Najczęściej stosowane w postaci kompozytów z włóknem
szklanym lub węglowym
Nazwy handlowe
" Epidian Zakłady Chemiczne ORGANIKA - SARZYNA
Żywice epoksydowe (EP) Żywice epoksydowe (EP)
Podstawowe właściwości Zastosowanie
Kleje i powłoki ochronne w różnych
EP
gałęziach przemysłu
(EP + wł szkl.)
W przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym
Cena [Ź /kg]
2,0 2,2
jako materiały konstrukcyjne (kompozyty)
(dla kompozytu z włóknem szklanym)
W elektronice laminaty foliowane
Gęstość [Mg/m3] 1,15
miedzią na obwody drukowane (17%
3700 17 000
produkcji EP)
Moduł sprężystości E [MPa]
(21 000 52 000)
W przemyśle lotniczym specjalne
kompozyty i kleje konstrukcyjne)
Wytrzymałość
na rozciąganie Rr [MPa] 65 79 (70 1 400)
na ściskanie Rc [MPa] 115 165
Temperatura użytkowania
-100 +80 (180) C
(zależy od temperatury utwardzania)
11
Podstawowe właściwości
Nienasycone żywice poliestrowe UP
Cena [Ź /kg]
Właściwości
1,6 1,9
(dla kompozytu z włóknem szklanym)
Bardzo dobre własności mechaniczne i mała gęstość
Gęstość [Mg/m3] 1,17 1,26
Odporność na korozję i gnicie
Moduł sprężystości E [MPa] 14 000 20 000
Stosunkowo niska cena
Wytrzymałość
na rozciąganie Rr [MPa] 30
Aatwość formowania dużych wyrobów o
na ściskanie Rc [MPa] 90 250
skomplikowanych kształtach za pomocą prostego
Temperatura użytkowania -100 +150 C
oprzyrządowania
mata szklana
żel
Nazwy handlowe
żywica
antyadhezyjny
" Polimal Zakłady Chemiczne ORGANIKA-SARZYNA
o różnych własnościach (numerowane od 100 do 162)
" Estromal Zakłady Tworzyw Sztucznych ERG S.A. w Pustkowie
stosowane jako spoiwa do laminatów
Nienasycone żywice
poliestrowe UP
Zastosowanie
Elementy konstrukcyjne
ŻYWICE
(kadłuby, korpusy, osłony)
ż w przemyśle maszynowym
TERMOUTWARDZALNE
i motoryzacyjnym
ż w przemyśle lotniczym
ż artykuły AGD
ż wyposażenie łazienek
W przemyśle okrętowym
i szkutnictwie (kadłuby)
Żywice PF - Podstawowe właściwości
Żywice fenolowo-formaldehydowe PF
Są stosowane jako spoiwo do Gęstość [Mg/m3] 1,40 1,80
laminatów (tworzyw warstwowych)
Moduł sprężystości E [MPa] 5600 12000
tłoczyw (z napełniaczami proszkowymi)
Wytrzymałość
Z tłoczyw odwzorowuje się dokładne kształty metodami
na rozciąganie Rr [MPa] 20 25
wtrysku lub prasowania
na ściskanie Rc [MPa] 90 240
Posiadają brązowo-brunatne zabarwienie
Temperatura użytkowania -100 +110 C
Nazwy handlowe
" płyty warstwowe ZTS IZO-ERG S.A. w Gliwicach ZASTOSOWANIE
Rezokart papierowo-fenolowe
Rezotekst tkaninowo-fenolowe W przemyśle motoryzacyjnym do wyrobu okładzin
" tłoczywa ZTS ERG S.A. w Pustkowie hamulcowych i sprzęgłowych, łożysk ślizgowych
Polofen z mączką drzewną, miką W przemyśle maszynowym i motoryzacyjnym - korpusy,
Modofen z włóknem szklanym obudowy i inne elementy konstrukcyjne
12
Aminoplasty Aminoplasty MF, UF
Właściwości
- żywica melaminowa MF
Doskonałe właściwości elektroizolacyjne, zwłaszcza na
- żywica mocznikowa UF
działanie łuku elektrycznego i prądów pełzających (w
Z żywic aminowych wytwarza się m.in.:
warunkach dużej wilgotności)
- kleje - spoiwa lakiernicze
Dobra odporność na chemikalia (porównywalna do
- tłoczywa - tworzywa porowate
fenoplastów)
- laminaty - spoiwa do rdzeni odlewniczych
Wytrzymałość mechaniczna tłoczyw szybko maleje ze
Do wytwarzania tłoczyw stosuje się takie napełniacze, jak:
- włókna szklane
wzrostem temperatury (gorące kształtki można uszkodzić
- tkaniny szklane
przy wyjmowaniu z formy)
- bielona celuloza drzewna
Możliwość barwienia na trwałe pastelowe kolory
Tłoczywa aminowe przetwarza się metodą prasowania
(z zachowaniem przezroczystości lub z efektem krycia)
tłocznego lub przetłocznego, a także coraz częściej
MF i UP napełnione celulozą
metodą formowania wtryskowego.
Aminoplasty Podstawowe właściwości
Aminoplasty MF, UF
Zastosowanie
MF
UF
żywica
żywica
mocznikowa
melaminowa
Używane są do wytwarzania
lakierów, tłoczyw, laminatów.
Gęstość [Mg/m3] 1,48 1,50 1,50
Jako płyty ozdobne w wagonach
Moduł sprężystości E [MPa] 7000 10500
kolejowych, w budownictwie,
Wytrzymałość
w środkach komunikacji miejskiej,
na rozciąganie Rr [MPa] 30 30
w przemyśle okrętowym, itp.
na ściskanie Rc [MPa] 170 310 200
Szerokie zastosowanie tłoczyw
Temperatura użytkowania -100 +100 C -100 +80 C w przemyśle elektrotechnicznym
Części urządzeń gospodarstwa
Nazwy handlowe
domowego
" Melotekt S Z T S ORGANIKA-SARZYNA
" Unilam - ZTS IZO-ERG S.A. w Gliwicach
Żywice silikonowe SI
Żywice silikonowe SI
związki krzemoorganiczne
Nazwy handlowe
Odporność cieplna w zakresie do 300oC
" Silak 30 Zakłady Tworzyw Sztucznych ORGANIKA-
SARZYNA
(w atmosferze beztlenowej nawet do 500oC)
- żywica termoutwardzalna, stosowana jako lakier lub
Doskonałe właściwości elektroizolacyjne (do 200oC) przy
spoiwo do laminatów stosowane jako spoiwa do laminatów
dużej wilgotności oraz dobra odporność chemiczna
ZASTOSOWANIE
Właściwości antyadhezyjne (brak przyczepności lepkich
Używane są do wytwarzania lakierów, tłoczyw, laminatów
substancji)
i do hydrofobizacji różnych materiałów
Hydrofobowość właściwości ochronne przed zwilżaniem
W elektrotechnice laminaty szkło-silikonowe jako
wodą
doskonały materiał elektroizolacyjny klasy H, odporne na
działanie płomienia (w górnictwie, okrętownictwie)
WADA słaba wytrzymałość mechaniczna, sieciowanie
Tłoczywa silikonowe (głównie z włóknem szklanym
zachodzi podczas kilkugodzinnego ogrzewania
ciętym) do produkcji różnych kształtek i detali (wadą jest
w temp. 200 300oC
tu długie wygrzewanie w podwyższonych temperaturach)
13
Definicja materiału
kompozytowego
Kompozyty są materiałami wielofazowymi
- zwykle występują dwie fazy:
Kompozyty
Kompozyty
Faza osnowy (matryca)
" Faza ciągła, otaczająca inne fazy
polimerowe
polimerowe
Faza dyspersyjna
Matryca (jasna)
" Faza nieciągła
Faza dyspersyjna (ciemna)
Kompozyty zwykle wykazują właściwości
obu faz. Jednocześnie posiadają lepsze
właściwości od każdej z faz
Klasyfikacja kompozytów polimerowych Do czego służy polimerowa osnowa ?
Do czego służy polimerowa osnowa ?
Kompozyty
Osnowa pełni szereg funkcji:
pozwala na przeniesienie obciążenia przez
mocniejszą, bardziej wytrzymałą fazę,
Dyspersyjne Strukturalne
oddziela od siebie włókna i zapobiega
Włókniste rozprzestrzenianiu się pęknięć w przekroju
kompozytu,
Duże Cząsteczki
Kompozyty
Laminaty
cząsteczki wzmacniające przeciwdziała zużywaniu ściernemu
przekładkowe
w przypadku stosowania włókien szklanych.
Ciągłe
Nieciągłe
Ukierunkowane Losowe
Najczęściej stosowane napełniacze
Od czego zależą właściwości kompozytów ?
Od czego zależą właściwości kompozytów ?
Proszkowe (dyspersyjne) Od właściwości składników
Może pojawić się efekt synergistyczny
proszki niemetali: kwarc, talk, mączka drzewna, skrobia
(polimery biodegradowalne)
Od udziału składników w objętości
grafit, dwusiarczek molibdenu,
kompozytu
Proszki metali (brąz, aluminium, stal nierdzewna)
Włókniste
Od geometrii fazy dyspersyjnej
ciągłe (rowing), krótkie (cięte lub whiskersy )
włókno szklane, węglowe, grafitowe, aramidowe (Kevlar) itp.
włókna metaliczne
Whiskersy - krótkie włókna
Rozkład Kierunkowość Kształt Rozmiar
o niewielkiej średnicy (12 mm)
14
Laminaty
Kompozyty strukturalne
Laminatami nazywamy kompozyty składające się z wielu
warstw różnych materiałów powiązanych ze sobą za
pośrednictwem polimerowej osnowy (najczęściej żywicy)
a) Typowa struktura laminatu
Anizotropii właściwości
w tego typu kompozytach
przeciwdziała się
układając na sobie różnie
b) Kompozyt przekładkowy
zorientowane warstwy
laminatu
z rdzeniem piankowym
Z laminatów wykonuje się wyroby o
dużych gabarytach, które powinny
c) Kompozyt przekładkowy
być lekkie i jednocześnie bardzo
z rdzeniem o strukturze
wytrzymałe np. kadłuby jachtów,
szybowce, elementy mostów itp.
plastra miodu
Wykorzystanie kompozytów
Kompozyty przekładkowe
polimerowych w lotnictwie
warstwa zewnętrzna
Struktura
plastra miodu
warstwa
adhezyjna
(klej)
WW / EP Kompozyt Aramidowy NOMEX
WW / Aramid / EP Aramid / rdzeń piankowy
warstwa
Termoplasty +WS Kompozyt Węglowy NOMEX
zewnętrzna
15
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Przetwornice impulsowe cz2nerki cz2przetworniki II opracowanePodstawy Cyfrowego Przetwarzania Sygnalówzip install 7 mcnyqmgjhb6h65uxfcn3a6xjmv7yuzdmudhjy4q mcnyqmgjhb6h65uxfcn3a6xjmv7yuzdmudhjy4q4 mleko i przetwory mleczneFotogrametria cz12 teledetekcja cz2function zip entry close2 Formy org prawne cz2 14przetwornica napięcia2 17 Timery oraz przetwarzanie w jałowym czasie aplikacji (2)Stosowanie maszyn i urządzeń w produkcji mięsa i jego przetworowinstall from zip 2 ilflhh36mqpwxtihsaw7xunzf5u2tnoc6fwd3ja ilflhh36mqpwxtihsaw7xunzf5u2tnoc6fwd3jaELEMENTY ZŁĄCZNE WEDŁUG PN DIN cz2więcej podobnych podstron