Tworzywo polimerowe - sciaga, Tworzywo polimerowe - materiał, którego głównym składnikiem determinującym jego strukturę i właściwości jest polimer oraz składnik lub składniki dodatkowe


Tworzywo polimerowe - materiał, którego głównym składnikiem determinującym jego strukturę i właściwości jest polimer oraz składnik lub składniki dodatkowe.

Polimer - substancja złożona z makrocząsteczek - cząsteczek chemicznych o dużym ciężarze cząsteczkowym, której struktura obejmuje wielokrotność jednostek konstytucyjnych - atomów lub grup atomów - merów (masa cząsteczkowa 104÷108)

Monomer - substancja złożona z cząsteczek, które mogą ulegać polimeryzacji (masa cząsteczkowa 10÷102)

Masa cząsteczkowa (Mc) (ciężar cząsteczkowy)

0x08 graphic
jest masą określonej cząsteczki (suma mas atomowych pierwiastków wchodzących w jej skład), wyrażoną w atomowych jednostkach masy [u]

Jednostka masy atomowej - 1/12 masy atomu węgla C12

Masa molowa (Mm)

jest masą jednego mola wyrażoną w gramach

1 mol - liczba cząstek równa liczbie atomów zawartych w 0,12 kg węgla C12 (6,023Ⴔ1023 mol-1 - liczba Avogadra NA)

Polimery- substancje składające się z wielu makrocząsteczek o różnych masach cząsteczkowych rozkład Mc- polimolekularność (polidyspersja)

Polimolekularność (polidyspersja) q(lub I)=Mn/Mw - współczynnik polidyspersja, rozrzut masy czastkowej

Siły spójności wewnątrz- oraz międzycząsteczkowe:

między atomami makrocząsteczki - wiązania kowalencyjne (pierwszorzędowe) (energia dysocjacji 105÷106 J/mol)

między merami i segmentami makrocząsteczki oraz głównie między makrocząsteczkami występują siły Van der Wasala (drugorzędowe) (energia dysocjacji 102÷103 J/mol)

wiązania wodorowe (drugorzędowe) (energia dysocjacji 102÷104 J/mol)

Taktyczność

Struktury taktyczne - mery i podstawniki w makrocząsteczce są przestrzennie regularnie rozmieszczone

- ataktyczne - brak regularności

Ataktyczne - niezdolne do krystalizacji

Izotaktyczne - krystalizują najłatwiej

Temperatury znamionowe - temperatury, w których zachodzą przemiany stanu skupienia polimerów

Klasyfikacja tworzyw

Ze względu na pochodzenie:

Naturalne (kauczuk, celuloza, chityna, DNA)

Syntetyczne

Ze względu na właściwości mechaniczne:

Elastomery - współczynnik sprężystości wzdłużnej (moduł Younga) 1÷4 MPa, wydłużenie przy rozciąganiu rzędu kilkuset procent

Plastomery - współczynnik sprężystości wzdłużnej (moduł Younga) 1000÷1500 MPa (lub więcej), wydłużenie przy rozciąganiu od 1% (plastomer kruchy) do 100÷200% (plastomer sprężysty)

Miękkie - E lub G poniżej 700 MPa

Sztywne - E lub G powyżej 7000 MPa

Półsztywne - E lub G 700÷7000 MPa

Ze względu na właściwości cieplno-przetwórcze:

Termoplastyczne - zdolne do wielokrotnego przechodzenia pod wpływem ciepła ze stanu stałego w plastyczny a następnie ciekły oraz odwrotnie, bez istotnych zmian właściwości (termoplast)

Utwardzalne - przekształcające się nieodwracalnie (utwardzające się) pod wpływem ciepła (termoutwardzalne) czynników chemicznych (chemoutwardzalne) lub innych czynników fizycznych w materiał usieciowany nietopliwy.

Ze względu na skład chemiczny makrocząsteczki:

np. poliolefiny - polietylen, polipropylen, poliizobutylen.

Składniki dodatkowe-Napełniacze

materiały lub substancje wprowadzone celowo do polimeru w celu modyfikacji określonych jego właściwości

Napełniacz - materiał w stanie stałym, nierozpuszczalny i nie wchodzący w reakcję chemiczną z polimerem lub innymi składnikami

Proszkowy - ziarna różnych rozmiarów (węglan wapnia , talk, sadza, grafit, dwutlenek krzemu proszki metali, mika, drewno, szkło - mikrosfery)

Włóknisty - włókna długie oraz krótkie (szklane, węglowe, metalowe, bawełniane)

Płatowy - tkaniny, maty, arkusze, folie (ścinkowy)

Nanonapełniacz - proszek o ziarnach poniżej 1 ၭm, nie ulegające aglomeracji podczas przetwórstwa (glinokrzemiany)

Środek pomocniczy - ciała stała, ciecze lub gazy wprowadzane do całej objętości polimeru lub tylko do jego warstwy wierzchniej w ilości od dziesiątych kilkudziesięciu procent, podlegające przemianom fizycznym i chemicznym w polimerze

Stabilizator - substancja podnosząca odporność polimeru lub tworzywa na czynniki zewnętrzne oraz wewnętrzne wywołujące starzenie.

Cieplny - substancja podnosząca odporność na podwyższoną temperaturę i starzenie cieplne (przede wszystkim do PVC i PP), opóźnia proces rozkładu cieplnego i wiąże produkty rozkładu: sole kwasów organicznych (stearynowego i laurynowego) baru, kadmu, cynku, cyny; związki ołowiu ; estry kwasu fosforowego, związki antymonu, epoksydowane oleje roślinne.

Świetlny - starzenie świetlne i fotooksydacyjne (głównie UV), głównie przekształca promienie UV na podczerwień (alfa-hydroksybenzofenon) lub dezaktywuje stan wzbudzony polimeru lub tworzywa ulegając wzbudzeniu (absorpcja); dodawany do większości tworzyw - szczególnie do PVC i PP: estry kwasu salicylowego, sadza, TiO2

Przeciwutleniacz - starzenie oksydacyjne i termooksydacyjne, przeciwdziałają oddziaływaniu tlenu i ozonu powodującemu powstawanie w polimerze lub tworzywie rodników nadtlenowych i alkilowych degradujących makrocząsteczki; dodawane głownie do PE, PP, PS, ABS (aminy aromatyczne, estry kwasów fosforowych)

Biologiczny - chroni polimer lub tworzywo przed niekorzystnym wpływem mikroorganizmów (wymagania: szeroki zakres działania, małe stężenia, brak ujemnego wpływu na tworzywo oraz toksyczności, trwałość): 10, 10-fenoksarsen, tributylotlenek cyny i pochodne)

Plastyfikator - substancja odnosząca odkształcalność i zmniejszająca twardość polimeru lub tworzywa w temperaturze użytkowania, (wzrost udarności i wydłużenia, spadek wytrzymałości na rozciąganie); stosowane przede wszystkim do PVC, poliolefin, PA: pochodne kwasu ftalowego - ftalany (np. di-2-etyloheksylowy), estry alifatycznych kwasów dikarboksylowych - adypiniany, oleje mineralne, kwasy tłuszczowe

Smar - substancja zmniejszająca tarcie wewnętrzne polimeru lub tworzywa (poprawia przepływ, zmniejsza przyczepność do powierzchni roboczych maszyn i narzędzi), stosowane głównie do PVC, poliolefin, PS: sole kwasu stearynowego, estry kwasów woskowych, kwasy tłuszczowe

Substancja rozdzielająca - rozprowadzana cienką warstwą zmniejsza przyczepność polimeru lub tworzywa do powierzchni gniazd roboczych narządzi: tworzywa silikonowe, dyspersje PTFE

Substancja ślizgowa - zmniejsza tarcie zewnętrzne: amidy kwasów organicznych

Substancja barwiąca - nadanie żądanej barwy, pigmenty - nierozpuszczalne w polimerze (zawiesina), barwniki - rozpuszczające się: sadza i dwutlenek tytanu (80%), ftalocyjaniny

Opóźniacz palenia - podnosi odporność polimeru lub tworzywa na palenie (rozkład cieplny, zapłon, spalanie, wydzielanie dymów)

addytywne i reaktywne, halogenowe, bezhalogenowe związki polimerowe, melamina; synergiczne, tlenek molibdenu, związki antymonu, siarczek cynku

Substancja porująca - w procesie przetwórstwa wrze lub rozkłada się z wydzieleniem produktów gazowych powodując powstanie struktury porowatej: fizyczne - węglowodory alifatyczne (trichlorofluorometan), chemiczne - związki azowe (azodikarbonoamid)

Przeciwstatyk - zmniejsza gromadzenie się ładunku elektrycznego na powierzchni tworzywa, nanoszone na powierzchnię wytworów lub wprowadzane do tworzywa i migrujące na jego powierzchnię: estry kwasów tłuszczowych i pochodnych gliceryny, glikole polietylenowe

Utwardzacz - substancja wchodząca w procesie przetwórstwa w reakcję z polimerem powodująca jego sieciowanie i utwarzdenie, używane np. do żywic epoksydowych, PVC, poliolefin: aminy, bezwodniki kwasów organicznych

Rozcieńczalnik - substancja ciekła nie będąca rozpuszczalnikiem polimeru, zmniejszająca lepkość a także cenę, stosowane do żywic, polimerów, plastyfikatorów, nieaktywne, ksylen, styren, aktywne - estry alkoholi i fenoli, tlenki olefin

Polietylen PE

Surowiec do produkcji - etylen (uzyskiwany z produktów przeróbki ropy naftowej - pirolizy) oraz regulatory masy cząsteczkowej, antyutleniacze, stabilizatory świetlne, cieplne.

Otrzymywanie:

polimeryzacja wysokociśnieniowa (w masie) - 130÷350 MPa, 180÷3000C w obecności katalizatorów rodnikowych (tlen, nadtlenki organiczne np. nadtlenek dibutylu), otrzymuje się PE-LD o masie cząsteczkowej 80 000÷500 000, uzyskiwany stopień konwersji: 17% (rys.)

polimeryzacja niskociśnieniowa (w roztworze) - 0,1÷2,0 MPa, 1000C w obecności katalizatorów metaloorganicznych Zieglera-Natty, otrzymuje się PE-HD o masie cząsteczkowej 100 000÷200 000

polimeryzacja niskociśnieniowa (w stanie gazowym w fazie fluidalnej) - katalizatory metaloorganiczne, PE-LD, PE-HD, PL-LLD

polimeryzacja średniociśnieniowa (w roztworze i suspensyjna, gazowa) - do 10 MPa, 65÷1750C w obecności katalizatorów w postaci tlenków metali (Cr, Mo, V)

Polietylen jest odporny na działanie rozcieńczonych kwasów, zasad, rozpuszczalników, alkoholi, gazoliny, wody, tłuszcze i oleje powodują niewielkie pęcznienie;

nieodporny na silnie utleniające kwasy, ketony, węglowodory aromatyczne, chlorowane węglowodory, niektóre detergenty, na korozję naprężeniową, czynniki atmosferyczne (UV) powodują przyspieszone starzenie, jest podatny na palenie

Rodzaje polietylenu

PE-LD - polietylen małej gęstości (910÷925 kg/m3), homopolimer, duża ilość krótkich i długich odgałęzień bocznych, mała zawartość fazy krystalicznej (do 60%), zastosowanie: folie, płyty, powłoki, izolacje kabli, pojemniki, geomembrany

PE-LLD - liniowy polietylen małej gęstości (916÷940 kg/m3), odgałęzienia boczne o tej samej długości; zastosowanie: folie (termokurczliwe)

PE-ULD - liniowy polietylen o ultramałej gęstości (890÷915 kg/m3), duże wydłużenie (1000%), przezroczysty, duża udarność także w niskiej temperaturze; zastosowanie: folie opakowaniowe o dużej wytrzymałości do produktów spożywczych, płyty

PE-HD - polietylen dużej gęstości (>940 kg/m3), liniowy, mała ilość krótkich odgałęzień bocznych, najwyższy stopień krystaliczności, wyższa twardość i wytrzymałość mechaniczna; zastosowanie: pojemniki, rury, profile

PE-UHMW (PE-U) - polietylen o bardzo dużej masie cząsteczkowej, masa cząsteczkowa powyżej 5.000.000, duża lepkość; zastosowanie: zbiorniki, włókna, zsypy węgla i rudy, profile, zastosowania specjalne np. kamizelki kuloodporne

PE-X - polietylen sieciowany (wytworzone dodatkowe wiązania poprzeczne pomiędzy łańcuchami), zastosowanie: rury ciśnieniowe gorącej wody, izolacje przewodów i kabli o zwiększonej odporności na starzenie termooksydacyjne i promieniowanie, elektrotechnika i elektronika

PE-C - chlorowany polietylen, chorowanie polega na podstawieniu atomów wodoru atomami chloru. Właściwości zależą od stopnia chlorowania oraz stopnia krystaliczności PE-C: 20-60% duża elastyczność; 50% zbliżone właściwości do PVC, lepsze właściwości przetwórcze, elastomer; powyżej sieciowaniu ulegają tylko segmenty amorficzne. Stosuje się do modyfikacji PVC jako plastyfikator, na powłoki kabli, sztuczną skórę, folie i masy klejowe. Jest sieciowany za pomocą nadtlenków i cechuje się dużą odpornością na starzenie, ozon, czynniki atmosferyczne, olej, ścieranie, dobrą przetwarzalnością niską palnością.

CSM - chlorosulfonowany polietylen (wbudowanie do PE grup SO2Cl). Zastosowanie: chemoodporne wykładziny aparatury chemicznej, izolacje kabli, kleje, lakiery.

mPE - polietylen metalocenowy. Kopolimer etylenu z ၡ-olefinami otrzymywany w obecności katalizatorów metalocenowych. W zależności od rodzaju i zawartości ၡ-olefin - elastomer, PE małej bądź dużej gęstości. W porównaniu do PE-LD i PE-LLD większa elastyczność, odporność na uderzenie, lepsze właściwości optyczne.

Polietylen bimodalny - segmenty z długimi łańcuchami z dużą liczbą krótkich odgałęzień bocznych (amorficzne, duża elastyczność, plastyfikator wewnętrzny) oraz krótkimi łańcuchami nierozgalęzionymi (podatne na krystalizację, zwiększenie sztywności i odporności na pełzanie). Stosowany na rury ciśnieniowe.

Kopolimery polietylenu

EPM - kopolimer etylen/propylen. 40-60% propylenu - amorficzny elastomer, sieciowany nadtlenkowo. Właściwości: duża odporność na starzenie cieplne i działanie ozonu, dobre właściwości dielektryczne. Zastosowanie: izolacje kabli i drutów, opon i osłon zderzaków.

EPDM - terpolimer etylen/propylen/dien. Elastomer sieciowany siarką. Zawartość etylenu 45-60% amorficzny, 70-80% częściowo krystaliczny. Właściwości: odporne na starzenie cieplne, działanie tlenu i ozonu, nieodporne na oleje i paliwa, łatwopalne. Zastosowanie: uszczelnienia techniczne, folie, węże do transportu gorącej wody, izolacje kabli, modyfikacja PP - zderzaki.

E/VA - etylen/octan winylu. Termoplast. Ze wzrostem ilości octanu winylu obniża się stopień krystaliczności, twardość, wytrzymałość na rozciąganie i temperatura mięknienia, zwiększa się MFI, elastyczność, przezroczystość, adhezja oraz odporność na czynniki atmosferyczne. Odporne na rozcieńczone kwasy i zasady, alkohole, tłuszcze, oleje i detergenty; nieodporne na stężone kwasy, ketony, węglowodory. Zastosowanie: modyfikacja PP, PE, PS, PVC, folie, węże, rury, płyty, kleje topliwe, materiały uszczelniające.

E/VAL, E/VOH - etylen/alkohol winylowy. Dobre właściwości hydrofilowe, barierowe dla gazów i substancji zapachowych. Zastosowanie: przegrody wodoszczelne, powłoki ochronne (natrysk płomieniowy)

Polipropylen PP

Surowiec - propylen, uzyskiwany z produktów przeróbki ropy naftowej w procesie pirolizy (ilościowo trzecie miejsce w produkcji po PE i PVC), Otrzymywanie - polimeryzacja w roztworze z katalizatorami konwencjonalnymi (metaloorganiczne Zieglera - Natty), 0,1÷1,5 MPa, 60÷1000C; w masie 2,7÷3,0 MPa, 55÷800C; w fazie gazowej oparta na katalizatorach metalocenowych

Zastosowanie: elementy techniczne przemysł chemiczny), rury ciśnieniowe, wody pitnej, osłonowe, izolacje i izolacje z PP porowatego, folie, pojemniki, opakowania, włókna.

W zależności od warunków polimeryzacji oraz katalizatora powstaje PP izotaktyczny, syndiotaktyczny oraz ataktyczny (niewielkie zapotrzebowanie - kleje, laminowanie papieru), o różnych właściwościach, które zależą także od masy cząsteczkowej i krystaliczności. W stosunku do PE - mniejsza gęstość, lepsza odporność chemiczna, wyższa temperatura zeszklenia i mięknienia, mniejsza udarność w niskich temperaturach (od 00C) i mniejsza odporność na starzenie termoksydacyjne, odporny na korozję naprężeniową. Odporny na kwasy (bez utleniających), zasady, roztwory soli, rozpuszczalniki, alkohole, wodę, soki, mleko, oleje, tłuszcze, detergenty niektóre i czasowo; nieodporny na węglowodory aromatyczne i chlorowane, benzen, UV, ksylen.

Polistyren PS

Otrzymywanie: polimeryzacja styrenu

- w masie z inicjatorami wolnorodnikowymi lub inicjowana podwyższeniem temperatury 100÷150(200) 0C

- suspensyjna z mieszaniną inicjatorów (nadtlenek benzolu, nadbenzoesan butylu), proces dwuetapowy 800C, 120÷1300C

- emulsyjna w środowisku rozpuszczonych w wodzie inicjatorów rodnikowych (nadtlenek wodoru) 80÷950C

- w roztworze, katalizatory metalocenowe - polimer syndiotaktyczny

Tworzywo termoplastyczne, amorficzne, liniowe, twarde i kruche, przezroczyste. Rozpuszcza się w węglowodorach aromatycznych i chlorowanych, estrach, ketonach, nie rozpuszcza się w węglowodorach alifatycznych, niższych alkoholach, eterze, fenolu, wodzie, kwasie octowym. Jest dobrym dielektrykiem oraz charakteryzuje się dwójłomnością optyczną. Nieodporny na UV.

Zastosowanie: elementy optyczne, elektrotechnika, izolacje kabli, porowaty - izolacje cieplne, akustyczne, wypełnienia opakowań

PSHI - polistyren wysokoudarowy, wyższa udarność w temp. pokojowej oraz obniżonej, jest otrzymywane poprzez modyfikację fizyczną lub chemiczną PS poprzez wprowadzenie elastomerów np. 25-30% kauczuku SBR

sPS - polistyren syndiotaktyczny, tworzywo częściowo krystaliczne, wyższa temperatura mięknienia (270ႰC), większa odpornosć cieplna, niski skurcz przetwórczy, duży stopień krystaliczności (98%), niska lepkość w temperaturze przetwórstwa.

ASA - terpolimer akrylonitryl,/styren/ester kwasu akrylowego. W porównaniu do ABS wyróżnia się lepszą odpornością na czynniki atmosferyczne.

SAN - kopolimer styren/akrylonitryl otrzymuje się w procesie polimeryzacji wolnorodnikowej (emulsyjnej, suspensyjnej lub w masie), zawartość akrylonitrylu ok. 15-35%, bezpostaciowy i przezroczysty SAN charakteryzuje się lepszą odpornością cieplną i chemiczną od PS; zastosowanie: art.. gospodarstwa domowego, elektrotechnika, przemysł motoryzacyjny

ABS - terpolimer styren/ butadien/akrylonitryl, otrzymuje się poprzez mieszanie polibutadienu (lub kopolimeru butadien/styren) z SAN i szczepienie kopolimeru styren/akrylonitryl na butadienie lub polimeryzacja butadienu z jednoczesną kopolimeryzacją, tworzywo termoplastyczne, amorficzne o dużej odporności cieplnej i chemicznej, ma dużą udarność oraz sztywność; zastosowanie: motoryzacja, gospodarstwo domowe, części maszyn, obudowy urządzeń, rury, armatura, części metalizowane

Polichlorek winylu PVC

Otrzymywanie: surowiec - węgiel, ropa naftowa oraz sól

polimeryzacja suspensyjna (najczęściej stosowana - 80%), środowisko wodne w obecności azotu, 50-750C, ok. 0,1-1,4 MPa, proces inicjowany nadtlenkami organicznymi i związkami azowymi, stopień konwersji do 90%, ziarna mniejsze od 10ၭm porowate o rozwiniętej powierzchni, stopień rozgałęzienia 8-14/1000 merów, PVC-S

polimeryzacja emulsyjna - otrzymuje się tzw. PVC-E pastotwórczy, inicjatory rozpuszczone w wodzie (nadsiarczan potasu i amonu, nadtlenek wodoru), 40-500C; 0,5 MPa, stopień konwersji do 95%, ziarna o średnicy 1-100ၭm, stopień rozgałęzienia 32-50/1000 merów, 2,4-4,0% zanieczyszczeń

polimeryzacja w masie - w autoklawach z kulami lub szybkoobrotowym mieszadłem, 30-700C, proszek 100-150ၭm o dużej czystości (brak środków pomocniczych w procesie) i porowatości - chłonność zmiękczaczy, stopień konwersji do 80%, brak zanieczyszczeń, PVC-M

Tworzywo termoplastyczne, gęstość 1350-1460 kg/m3, masa cząsteczkowa 30-150 tys., udział fazy krystalicznej 5-10%, początek rozkładu 130-1700C z wydzieleniem chlorowodoru i zmianą barwy.

Miękki (plastyfikowany) - PVC-P

Twardy (nie plastyfikowany) - PVC-U

Odporny na działanie: wody, stężonych i rozcieńczonych kwasów i zasad, olejów mineralnych, węglowodorów alifatycznych , tlenu i ozonu.

Rozpuszcza się bądź pęcznieje: estry, ketony, organiczne związki chlorowcopochodnych, cykloheksanon.

Zastosowanie: folie, powlekanie tkanin, wykładzin, tapet, płyty, rury, węże, profile, rękawice

Poprawę właściwości PVC uzyskuje się poprzez:

mieszanie PVC z chlorowanym polietylenem (PE-HD-C) - polepszona udarność, odporność na starzenie atmosferyczne i cieplne, podwyższona odporność na zapłon i spalanie; zastosowanie: ramy okienne, rury gazownicze;

modyfikację EVA, EVAC, ABS - obniżenie temperatury zeszklenia, podwyższenie udarności, zastosowanie: rury, zbiorniki, przewody wentylacyjne, ramy okienne, rynny;

kopolimeryzację z octanem winylu, chlorkiem winylidenu, polioolefinami,

chlorowanie PVC (PVC-C) - gęstość 1550 kg/m3, wytrzymałość na rozciąganie 75 MPa, wydłużenie 10%, moduł 3400 MPa, zawartość chloru (60-68%), większa skłonność do wydzielania chlorowodoru, konieczność stabilizowania. Zastosowanie: rury i kształtki do gorącej wody - centralne ogrzewanie i pitnej, tkaniny ognioodporne i filtracyjne

Poliamid PA

Budowa: grupy amidowe -CO - NH - rozdzielone niepolarnymi grupami metylowymi - CH2 -

Otrzymywanie: najczęściej polimeryzacja addycyjna laktamów (kaprolaktamu), kondensacyjna diamin i kwasów dikarboksylowych, kondensacyjna aminokwasów.

Rodzaje: PA 2, 3, 4, 4.6, 6, 6.6, 6.10, 6.12, 11, 12.

Tworzywo termoplastyczne, częściowo krystaliczne (o dużej wytrzymałości mechanicznej, małym współczynniku tarcia, sztywne i twarde, chłonie wodę (1,0-3,5%). Gęstość 1130-1400 kg/m3, wytrzymałość 40-160 MPa, wydłużenie 5-500%, moduł 1000-10000 MPa.

Nie rozpuszcza się w wodzie, odporny na rozpuszczalniki, oleje, paliwa, benzen, słabe roztwory zasad, estry, ketony;

nie odporny na kwasy, mocne roztwory zasad, zabarwia się powierzchniowo (soki, kawa), UV.

Zastosowanie: włókna (sieci, liny, taśmy, dzianiny), części maszyn (wirniki pomp, zawory, panwie ślizgowe, podzespoły w motoryzacji, taśmy, płyty, rury).

Tworzywa fenolowe PF

Żywice fenolowe otrzymuje się w procesie polimeryzacji kondensacyjnej fenolu i jego homologów (krezol, ksylenol) z aldehydami (formaldehydem) lub ketonami.

Żywica fenolowo formaldehydowa jest otrzymywana w procesie polimeryzacji fenolu z formaldehydem. Jeśli jest prowadzona w nadmiarze formaldehydu i środowisku alkalicznym otrzymuje się żywicę typu rezol - rozpuszczalna, topliwa, pod wpływem ogrzewania utwardza się (polimeryzacja kondensacyjna) - tworzywo nierozpuszczalne i nietopliwe (rezit). Jeśli w środowisku kwaśnym przy niedoborze formaldehydu otrzymuje się żywicę typu nowolak - liniowa, niereaktywna, w podwyższonej temperaturze reaguje z formaldehydem tworząc rezol a następnie rezit.

Stosowana do wytwarzania lakierów, wytworów odlewanych, klejów i kitów, tłoczyw i laminatów, antykorozyjnych powłok i pokryć, łączenia elementów izolacyjnych z włókien mineralnych i szklanych.

W postaci laminatu: duża wytrzymałość, sztywność, twardość, wysoka odporność cieplna (także na zapłon i spalanie), chemiczna, na korozję naprężeniową; nieodporne na mocne kwasy i roztwory zasad, zmiana barwy pod wpływem czynników atmosferycznych.

Tworzywa dienowe (gumy)

Otrzymuje się w procesie wulkanizacji mieszanek gumowych - kauczuków (naturalnego NR, izoprenowego IR, butadienowo-styrenowego SBR, butadienowego BR). Wulkanizacja polega na łączeniu w podwyższonej temperaturze i ciśnieniu, za pomocą środków wulkanizujących (sieciujących) - siarki i jej związków, nadtlenków; poszczególnych makrocząsteczek kauczuku w rzadką sieć przestrzenną. Gumy mają gęstość 950-2000 kg/m3, wydłużenie rzędu 300-500 (1000)% w znacznym stopniu sprężyste.

Biopolimery

Biodegradowalne polimery wykorzystywane do produkcji nowoczesnych tworzyw polimerowych: celuloza (drewno, słoma, bawełna), skrobia, chitozan.

Czysta celuloza jest polimerem częściowo krystalicznym (60-70%) o Mw od 30000 do kilku milionów. Składnik większości organizmów roślinnych (40-70% drewno, 98% bawełna). Nierozpuszczalna w większości rozpuszczalników organicznych, w wodzie, eterze, alkoholu, jest bardzo odporna wobec rozcieńczonych kwasów, zasad oraz wobec słabych środków utleniających. Rozpuszczalna w odczynniku Schweitzera.

Gęstość:

normalna - tworzyw litych, w stanie plastycznym

i ciekłym bez pęcherzy gazowych,

pozorna - tworzyw w stanie stałym - porowatych,

lub w stanie ciekłym i plastycznym

z pęcherzami gazowymi,

nasypowa - tworzyw sypkich o różnym kształcie ziaren.

Zależy od składu tworzywa, temperatury, wilgotności, zawartości fazy krystalicznej.

Odkształcalność i wytrzymałość

Po wywołaniu naprężenia w tworzywie zachodzi:

odkształcenie sprężyste - zmiana odległości między atomami wzdłuż wiązań oraz wskutek deformacji kątów między wiązaniami

odkształcenie plastyczne - rozwijanie i wyprostowywanie makrocząsteczek poprzez pokonanie bariery rotacji wokół wiązań

pełzanie - makrocząsteczki przesuwają się nieodwracalnie względem siebie, do dekohezji materiału

Faza bezpostaciowa ma mniejszy współczynnik sprężystości

i większe wydłużenie niż krystaliczna.

Udarność

Praca niezbędna do zniszczenia dynamicznego próbki i odniesiona do jej początkowego przekroju.

Najpopularniejsza metoda pomiaru udarności - metoda Charpy polega na złamaniu próbki w kształcie prostopadłościennej belki, ułożonej poziomo i obustronnie podpartej na skutek jednego uderzenia wahadłowego młota w środek belki między podporami. Podczas pomiaru udarności określa się pracę zużytą na dynamiczne złamanie próbki odniesioną do jej początkowego pola przekroju poprzecznego

Twardość

Opór, jaki stawia tworzywo, podczas wciskania w jego powierzchnię pionowo odpowiedniego wgłębnika (kulka, stożek, ostrosłup) z materiału o wiele większej twardości, przy nacisku wywołującym odkształcenie trwałe.

Odporność tworzywa na miejscowe odkształcenie trwałe wywołane działaniem obciążenia skupionego na niewielkim polu powierzchni.

Metody wyznaczania twardości tworzyw:

- w stanie wysokoelastycznym, elastomerów i tworzyw bardzo miękkich - metoda Shore'a, Schoppera, IRH, Schiltknechta oraz Richardsona,

- w stanie szklistym - metoda wciskania kulki, Brinella oraz Rockwella. Dopuszczalna temperatura użytkowania odnosi się do wybranej właściwości materiału (fizycznej, chemicznej, cechy geometrycznej, umownej), dla której ustala się wartości graniczne lub zakres jej zmian.

Podczas badań palności z reguły określa:


Wyszukiwarka