Wybrane termoplastyczne
tworzywa konstrukcyjne
Podział tworzyw polimerowych
Z uwagi na zdolność tworzyw do płynięcia pod wpływem działania temperatury
(lub rozpuszczalników) syntetyczne tworzywa polimerowe dzieli się na dwie
grupy:
 Termoplasty
 Duroplasty (tworzywa termo- i chemoutwardzalne)
Przynależność do jednej z powyższych grup warunkuje przydatność
tworzywa do wytwarzania określonych materiałów (wyrobów) oraz metody
jego przetwarzania.
Typowe termoplasty i ich zastosowania
H
POLIETYLEN (HDPE i LDPE)
H
*
n
H
n
*
H
Parametr LDPE HDPE
d / g/cm3 0,92..0,93 0,95..0,97
Xc 0,6 0,8..0,9
Naprężenie przy zerwaniu /MPa
10..17 20..35
Wydłużenie przy zerwaniu / % 500..600 300..800
Tg / �C -120..-80 -150..-100
Tm / �C
105..108 120..130
" opakowania i folie
" rury (gaz, woda)
" budownictwo (w tym również folie)
" izolacje przewodów (6  110 kV)
" powłoki metali (fluidyzacja)
" High-Tech >>> UHMWPE  stosuje się obok Kevlaru np. do
wyrobu kamizelek kuloodpornych itp.
W
ł
a
ś
ciwo
ś
ci polimeru
Typowe termoplasty i ich zastosowania
H
izotaktyczny POLIPROPYLEN (i-PP)
CH2 *
n
n H2C C
CH
*
CH3
CH3
Parametr i-PP
d / g/cm3 0,90
Xc 0,6
Naprężenie przy zerwaniu /MPa
Pojemniki 30..40
AGD
Wydłużenie przy zerwaniu / % 500..700
Tg / �C -35
Tm / �C
130
/
Sport/WypoczynekZabawki
Inne zastosowania: włókna PP dodaje się do papieru aby
zwiększyć jego stabilność wymiarową oraz do betonu w celu
zapobiegania powstawaniu mikropęknięć
http://www.swicofil.com/pp.html
Bagaże
Wady PP: nienajlepsza odporność na działanie UV, pełzanie,
problemy z adhezją (łączenie tworzyw)
Meble
Skrzynki
W
ł
a
ś
ciwo
ś
ci polimeru
Typowe termoplasty i ich zastosowania
H
POLI(CHLOREK WINYLU) (PVC)
CH2 *
n
n H2C C
CH
*
Cl
Cl
Parametr PVC
d / g/cm3 1,38
Xc amorficzny
Naprężenie przy zerwaniu /MPa
45-60
Wydłużenie przy zerwaniu / % 8-20
Tg / �C 80
Ts / �C (mięknienia)
150
Zastosowania w medycynie: worki na krew, elementy protez
stosowane w chirurgii naczyniowej
Wady PVC: mała odporność na działanie UV, mała stabilność
termiczna co, w przypadku nieumiejętnego przetwarzania może
spowodować korozję urządzeń przetwórczych.
Masy cząsteczkowe komercyjnych PVC wynoszą na ogół: 5�104 -
2�105 (PDIH"2). W praktyce, operuje się liczbą Fikentschera
2
� 75K
gdzie: K  liczba Fikentschera, �ż  lepkość cykloheksanonu; � -
log = + K
roztworu PVC w cykloheksanonie, c  stężenie roztworu.
�0 1+1,5c
W
ł
a
ś
ciwo
ś
ci polimeru
Typowe termoplasty i ich zastosowania
H
POLISTYREN (PS)
CH2 *
n
n H2C C
CH
*
Parametr a-PS
d / g/cm3 1,05
Xc amorficzny
Naprężenie przy zerwaniu /MPa
50-60
Wydłużenie przy zerwaniu / % 3-5
Tg / �C 120
Tf / �C (płynięcia)
150
Zalety polistyrenu: bardzo dobra odporność termiczna i
doskonała przetwarzalność (depolimeryzacja następuje powyżej
300�C). Właściwość ta znacznie ułatwia recykling PS. Odporny na
działanie wodnych roztworów chemikaliów. Odznacza się dużą
przepuszczalnością światła (nD20=1,592-1,593). Doskonały izolator
=> zastosowanie w elektrotechnice.
Wady: Doskonały izolator => łatwo się elektryzuje stwarzając
niebezpieczeństwo przy przechowywaniu. Przeciętna odporność
na działanie UV (bez odpowiedniej stabilizacji tworzywo żółknie)
W
ł
a
ś
ciwo
ś
ci polimeru
Typowe termoplasty i ich zastosowania
POLI(METAKRYLAN METYLU) (PMMA) CH3
CH3 *
CH2
n
n H2C C
*
O
O
O
O
CH3
CH3
Parametr a-PMMA
d / g/cm3 1,18
Xc amorficzny
Naprężenie przy zerwaniu /MPa
6-7
Wydłużenie przy zerwaniu / % 4-6
Tg / �C 115
Tf / �C (płynięcia)
130-140
PMMA odznacza się bardzo dużą przepuszczalnością światła
widzialnego i UV (!!!). Absorpcja światła na każdej granicy faz
powietrze/tworzywo wynosi zaledwie 4%. PMMA jest praktycznie
nieprzepuszczalny dla podczerwieni (IZOLACJA TERMICZNA !).
Polimer ten służy do wytwarzania światłowodów (POF-plastic
optical fibres). Ich zaletą jest prostota instalacji i łączenia
poszczególnych włókien. Wada POF: nie nadają się do transmisji
na duże odległości.
W
ł
a
ś
ciwo
ś
ci polimeru
Typowe termoplasty i ich zastosowania
POLIW
GLANY (PC)
CH3
CH3
2n HCl
n COCl2 O
+
OH O *
+
HO
n *
O
CH3 n
CH3
Parametr PC
d / g/cm3 1,22
Xc amorficzny
Naprężenie przy zerwaniu /MPa
60-70
Wydłużenie przy zerwaniu / % 80
Tg / �C 150
Tf / �C (płynięcia)
267
PC ma podobne właściwości optyczne do PMMA odznacza się przy
tym znacznie lepszymi właściwościami mechanicznymi i niższą
chłonnością wody. Jest znacznie droższy niż poli(metakrylan
metylu). Laminaty PC/szkło stosowane są jako szyby kulo- i
wandaloodporne. Kompozyty PC, z uwagi na dobrą stabilność
wymiarową i właściwości mechaniczne stosuje się do wyrobu
rozmaitych rotorów, wiatraków etc.
W
ł
a
ś
ciwo
ś
ci polimeru
Typowe termoplasty i ich zastosowania
O
POLIAMID 6 (PA6, polikaprolaktam)
H O
N
* *
N
H
n
hydrolitycznie
Parametr PA6
d / g/cm3 1,13
Xc 0,4
Naprężenie przy zerwaniu /MPa
60
Wydłużenie przy zerwaniu / % 10-300
Tg / �C 42
Tf / �C (płynięcia)
250
Poliamid 6 jest używany do produkcji włókien syntetycznych
znanych jako Dedron, Perlon (RFN), Kapron (Rosja), Stilon (PL).
Włókna te są następnie wykorzystywane jako tkaniny odzieżowe i
przemysłowe (np. jako materiały filtracyjne, lub wzmocnienia
opon samochodów osobowych  tzw. kord)
W
ł
a
ś
ciwo
ś
ci polimeru
Typowe termoplasty i ich zastosowania
POLI(TEREFTALAN ETYLENU) (PET)
COOCH2CH2OH COOCH2CH2OH COOCH2CH2O H
COOCH3
OH
OH
2 CH3OH
+ 2 + n
2�) n-1
+
1�)
OH
OH
COOCH2CH2OH COOCH2CH2OH
HOCH2CH2O CO
COOCH3
n
Parametr PET
d / g/cm3 1, 37
Xc 0-40
Naprężenie przy zerwaniu /MPa
55-75
Wydłużenie przy zerwaniu / % 50-150
Tg / �C 75
Tf / �C (płynięcia)
260
PET ma bardzo dobre właściwości tribologiczne i jest bardzo
odporny na zużycie. Nie traci on swych właściwości w
środowiskach o dużej wilgotności lub w wodzie (mimo, że polimer
jest higroskopijny).
Nazwy handlowe tworzyw PET: Arnite, Impet, Rynite, Hostaphan,
Melinex (tworzywa masowe), Mylar (folie), Dacron, Terylene i
Trevira (włókna  w Polsce  Elana).
W
ł
a
ś
ciwo
ś
ci polimeru
Typowe termoplasty i ich zastosowania
POLIURETANY (PU)
O=C=N R  N=C=O + HO R OH O=C=N R  NH CO O R OH + O=C=N R 
Spandex
N=C=O OCN R  NH CO O R� O� CO NH R  NCO + HO R OH ... itd.
/ Lycra
TDI TDI  2,4-diizocyjanian toluilenu
Sprężyny
elastomerowe
Koła / rolki
Właściwości użytkowe tworzyw poliuretanowych
wybitna odporność na ścieranie, wielokrotnie większa niż gumy
wytrzymałość na rozciąganie i rozdzieranie, doskonałe tłumienie
drgań, odporność na warunki atmosferyczne, odporność na wiele
agresywnych środowisk, w tym rozpuszczalniki, kwasy i
ropopochodne. Poliuretany stosuje się jako materiały lite i porowate
(pianki