POLITECHNIKA WROCAAWSKA
Wydział Mechaniczny
PrzeglÄ…d tworzyw
sztucznych
Właściwości i zastosowanie
Umowne kryterium podziału polimerów
Tworzywa sztuczne w budowie maszyn
DUROPLASTY
TERMOPLASTY
ELASTOMERY
polimery chemo-
i termoutwardzalne
Masowe
Tworzywa Tworzywa
polimery
inżynieryjne specjalne
EP,
Kauczuki:
wysokoudarowe
UP,
SBR, IR,
PF,
NBR,
PET, PSU,
PC, PMMA, UF, MF,
PE, PP, PU, SI
PPS, PTFE,
PA, POM, SI
PVC, PS, Termoplasty:
PVD, PVDF
PPO
ABS, SAN PUR, PVC
PI, PEEK
2
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 1
Polimery termoplastyczne
- cechy charakterystyczne
šðMiÄ™knÄ… podczas ogrzewania a po ostygniÄ™ciu
stajÄ… siÄ™ sztywne,
šðIch przetwarzanie jest prawie caÅ‚kowicie
odwracalne,
šðNieodwracalna degradacja nastÄ™puje wówczas,
gdy roztopiony polimer termoplastyczny jest
ogrzewany do temperatury krytycznej, w której
pękają wiązania w łańcuchu polimerowym.
3
Polietylen (PE)
Mer
H H H H H H
CH2 CH2
C C C C C C
n
H H H
H H H
Odmiany:
šðPolietylen maÅ‚ej gÄ™stoÅ›ci (wysokociÅ›nieniowy) PE-LD
5 krótkich odgałęzień na
1000 atomów węgla
šðPolietylen dużej gÄ™stoÅ›ci (niskociÅ›nieniowy) PE-HD
Średni ciężar cząsteczkowy 60 000 3 000 000
šðPolietylen o ultra dużym ciężarze czÄ…steczkowym
PE-UHMW
4
Średni ciężar cząsteczkowy 3 000 000 6 000 000
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 2
Polietylen (PE)
Podstawowe właściwości
PE-LD PE-HD PE-UHMW
Cena [Ź /kg] 0,77 ¸ð 0,80 0,74 ¸ð 0,81 0,78 ¸ð0,80
GÄ™stość [Mg/m3] 0,91 ¸ð 0,93 0,94 ¸ð 0,96 0,93 ¸ð 0,94
Moduł sprężystości
200 ¸ð 400 600 ¸ð 1400 750
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie Rr 8 ¸ð 12 20 ¸ð 32 33
[MPa]
Temperatura
-30 ¸ð +70 ºC -30 ¸ð +85 ºC -200 ¸ð +80 ºC
użytkowania
5
Polietylen (PE)
Właściwości
üðAatwe przetwórstwo - wytÅ‚aczanie, wtryskiwanie,
üðDobra odporność chemiczna
üðDuża udarność PE-HD (bez karbu wg Charpy nie pÄ™ka)
üðPrzepuszcza tlen i azot, nie przepuszcza pary wodnej
üðPosiada wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci elektrostatyczne (w specyficznych
zastosowaniach wymagany dodatek środków antystatycznych)
Nazwy handlowe
" Malen E, Petrolen (PE-LD) Petrochemia PÅ‚ock S.A.
" Politen (PE-LD) Zakłady Tworzyw POLI-CHEM Blachownia
" Hostalen G (PE-HD) Elenac, Hostalen GUR (PE-UHMW)
" Vestolen A (PE-UHMW) Hüls AG (RFN)
" Lupolen (PE-HD) BASF Aktiengesellschaft (RFN), ENSINGER
6
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 3
Polietylen (PE)
Zastosowanie
Opakowania - folie (spożywcze, ogrodnicze)
Pojemniki i zbiorniki
Rury wodne i gazowe
Części maszyn o niewielkim obciążeniu
(panewki łożysk, drobne koła zębate,
obudowy)
7
Polietylen (PE)
CIEKAWOSTKI
Polietylen PE-HD nie pęka w niskich
temperaturach (Opakowania na mrożoną żywność
mrożonki, lody itp.)
Zbiorniki (np. paliwa w samochodach) wymagajÄ…
stosowania dodatków elektrostatycznych
PE-UHMW zastosowania w medycynie
(elementy endoprotez stawów)
Z polietyleny wytwarzane są bardzo wytrzymałe
włókna SPECTRA
- liny, żyłki wędkarskie,
- elementy uzbrojenia (hełmy, osłony)
8
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 4
Polipropylen (PP)
Mer
H H H H H H
CH2
CH
C C C C C C
CH3
n H H H
CH3 CH3 CH3
Odmiany
šðPolipropylen izotaktyczny,
šðPolipropylen wzmocniony - wysokoudarowy
lð Kopolimer blokowy propylen-etylen
9
Polipropylen (PP)
Podstawowe właściwości
PP PP
(homopolimer) (kopolimer PP/PE)
Cena [Ź /kg] 0,87 ¸ð 1,23 0,87 ¸ð 1,23
GÄ™stość [Mg/m3] 0,89 ¸ð 0,90 0,91
Moduł sprężystości
1100 ¸ð 1550 1100 ¸ð 1550
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 30 ¸ð 34 30 ¸ð 38
Rr [MPa]
Temperatura
-5 ¸ð +105 ºC -10 ¸ð +105 ºC
użytkowania
10
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 5
Polipropylen (PP)
Właściwości
üðÅ‚atwe przetwórstwo wytÅ‚aczanie, wtryskiwanie
üðdobra odporność chemiczna
üðodporny na uderzenia, duża udarność
(bez karbu wg Charpy nie pęka)
Nazwy handlowe
" Malen P - Petrochemia PÅ‚ock S.A.
" Moplen - Montell Polyolefins, WÅ‚ochy
" Hostalen PP Targor, RFN
" Polipro J Mitsui, Japonia
" Vestolen P - Hüls AG, RFN
11
Polipropylen (PP)
Zastosowanie
Osłony, obudowy (zderzaki samochodowe)
Pojemniki na chemikalia (obudowy akumulatorów)
Opakowania farmaceutyczne i sprzęt medyczny
(np. strzykawki jednorazowe) i laboratoryjny
Sznury, worki do pakowania płodów rolnych
Rury, armatura wodna
ZAWIAS FILMOWY
Zabawki
Folie
Polipropylen ma zdolność
tworzenia tzw. zawiasów
Strefa zorientowania
filmowych
makroczÄ…steczek
12
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 6
Polistyren (PS)
Mer
H H H H H H
CH2 CH
C C C C C C
H H H
C6H5 C6H5 C6H5
n
Odmiany
šðPolistyren wysokoudarowy PS HI (kopolimer styrenu
z butadienem),
šðKopolimery styrenu:
lð terpolimer ABS (akrylonitryl/butadien/styren)
lð terpolimer MBS (metakrylan metylu/batadien/styren)
lð kopolimer SAN (styren z akrylonitrylem)
13
Polistyren (PS) i jego kopolimery
Podstawowe właściwości
PS ABS (HI) SAN
PS HI
Cena [Ź /kg] 0,68 ¸ð0,74 0,73 ¸ð0,78 1,65 1,09
GÄ™stość [Mg/m3] 1,04¸ð1,05 1,04¸ð1,05 1,02 ¸ð1,04 1,06¸ð1,08
Moduł
3000 1800 1380 3500
sprężystości
¸ð3500 ¸ð2500 ¸ð2420 ¸ð3800
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie Rr 32 ¸ð 60 26 ¸ð 48 24 ¸ð 45 70 ¸ð 80
[MPa]
Temperatura
-10 ¸ð +90 -40 ¸ð +75 -20 ¸ð +80 -20 ¸ð +90
użytkowania [ºC]
14
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 7
Polistyren (PS) i jego kopolimery
Właściwości
üðAatwe przetwórstwo - wytÅ‚aczanie, wtryskiwanie,
üðDobra odporność chemiczna
üðDuża udarność
üðMożliwość nanoszenia powÅ‚ok galwanicznych (ABS)
Nazwy handlowe
" PS: Styropol Zakłady Chemiczne Dwory S.A. w Oświęcimiu,
Styron Dow Europe, Ultrastyr Enichem Deutsch. GmbH
" PS-HI: Owispol K, G Zakł. Chem. Dwory S.A. w Oświęcimiu
Polystyrol BASF (RFN),
Styrolux Westlake Plastics Co. (RFN),
Kopolimery:
" ABS: Cycolac General Electric Plastics Europe B.V.,
Novodur ENSINGER Polska Sp. z o.o.,
Sconater Bauna AG, Toyolac Toray Industries Inc. Tokyo,
" SAN: Owisan S Zakłady Chemiczne Dwory S.A. w Oświęcimiu
15
Luran BASF Aktiengesellschaft (RFN)
Polistyren (PS)
Zastosowanie
Kubki jednorazowe (PS)
Golarki jednorazowe (PS)
Części maszyn i urządzeń słabo obciążonych: kasety
video, przybory kreślarskie (PS-HI)
Obudowy sprzętu gospodarstwa domowego lodówek,
odkurzaczy (ABS)
Obudowy ekspresów do kawy, sprzętu
elektrotechnicznego (SAN)
Zabawki (np. klocki Lego), obudowy sprzętu komputerowego
(np. myszki), obudowy urządzeń domowych (golarki
elektryczne, aparaty telefoniczne, itp.)
16
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 8
Mer
Poli(chlorek winylu)
H H H H H H
(PVC)
C C C C C C
H Cl H Cl H
Cl
Otrzymuje siÄ™ przez polimeryzacjÄ™ chlorku winylu
trzema metodami:
1 polimeryzacja emulsyjna PVC pastotwórczy (ziarna gładkie)
2 polimeryzacja suspensyjna PVC suspensyjny (ziarna porowate)
3 polimeryzacja w masie najczystszy polimer PVC (na folie)
Odmiany:
šðPVC twardy zawierajÄ…cy do 5% plastyfikatora
šðPVC miÄ™kki zawierajÄ…cy 40% do 70% plastyfikatora
17
Poli(chlorek winylu), (PVC)
Podstawowe właściwości
PVC
PVC
(miękki)
(twardy)
Cena [Ź /kg] 0,79 0,64
GÄ™stość [Mg/m3] 1,35 ¸ð 1,55 1,19 ¸ð 1,28
Moduł sprężystości
2410 ¸ð 4140 20 ¸ð 50
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 34,5 ¸ð 62 16 ¸ð 28
Rr [MPa]
Temperatura
-10 ¸ð +70 ºC -20 ¸ð +42 ºC18
użytkowania
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 9
Poli(chlorek winylu), (PVC)
Właściwości
üðAatwe przetwórstwo - wytÅ‚aczanie, wtryskiwanie,
üðDobra odporność chemiczna (bardziej na stężone kwasy
i zasady niż na ich wodne roztwory)
üðMaÅ‚a wytrzymaÅ‚ość cieplna
Nazwy handlowe
" PVC-E (emulsyjny) Zakł. Chem. Dwory S.A. w Oświęcimiu
" Tarwinyl S (PVC suspensyjny) Zakłady Azotowe w Tarnowie
" Polvinyl S (PVC suspensyjny) firma Anwil S.A. (Włocławek)
Vestolit Hüls, RFN, Vipla Montedision (WÅ‚ochy)
Hostalit Hoechst (RFN), Vinika Mitsubishi (Japonia)
" Kopolimery PVC (chlorku winyli z octanem winylu):
Winicet Zakłady Chemiczne w Oświęcimiu
Vilit Hüls (RFN), Vinylite Bakelite Corporation (USA)
19
Vinnol Wacker Chemie (RFN)
Poli(chlorek winylu), PVC
Zastosowanie
PVC twardy:
" Elementy budowlane i meblowe (ramy okienne, drzwiowe,
zsypy do odpadków, armatura sanit.)
" Płyty i folie do opakowań produktów spożywczych
" Elementy aparatury chemicznej i instalacji wentylacyjnej nara-
żonych na substancje agresywne
" Rury do zimnej wody, do gazu miejskiego, do ochrony kabli
elektrycznych i telefonicznych układanych w ziemi, rynny
dachowe itp.
PVC miękki:
" węże do wody i chemikaliów, izolacja przewodów elektrycznych,
" uszczelki okien, profile w budownictwie,
" piłki, zabawki, nadmuchiwane hale, namioty cieplarniane,
20
" płaszcze przeciwdeszczowe
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 10
Poliwęglany (PC) są polimerami
bezpostaciowymi (w odpowiednich warunkach
krystalizują) zawierające w łańcuchu głównym
ugrupowanie: -R-O-CO-O-
R- węglowodory aromatyczne
CH3
C
O C O
n
CH3
O
PC łączą bardzo dobre własności:
mechaniczne termiczne
elektryczne optyczne
21
Przepuszczają 90% światła widzialnego zbliżona do szkła
Poliwęglany (PC)
Podstawowe właściwości
PC
Cena [Ź /kg] 2,98 ¸ð 3,75
Gęstość [Mg/m3] 1,20
Moduł sprężystości
2000 ¸ð 2400
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 65 ¸ð 75
Rr [MPa]
Temperatura
-100 ¸ð +130 ºC
użytkowania
22
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 11
Poliwęglany (PC)
Właściwości
üðBardzo wysoka udarność zwÅ‚aszcza z karbem,
üðMaÅ‚a chÅ‚onność wody i odporność na hydrolizÄ™ (sterylizacja)
üðDobra wytrzymaÅ‚ość cieplna
üðDobre wÅ‚asnoÅ›ci dielektryczne
üðTrudnoÅ›ci w przetwórstwie (ograniczenie zawartoÅ›ci wilgoci
w granulacie PC do 0,015%)
Nazwy handlowe
" Bistan AW (wtryskowy) Zakł. Chem. Zachem w Bydgoszczy
" Bistan AF (na folie) Zakł. Chem. Zachem w Bydgoszczy
Importowane:
Makrolon Bayer, RFN
Lexan General Electric, USA
23
Poliwęglany (PC)
Zastosowanie
Przede wszystkim tam, gdzie wymagana jest przezroczystość,
odporność termiczna oraz dobre własności mechaniczne w
szerokim zakresie temperatury
Elementy maszyn, obudowy, wirniki pomp, wentylatory,
osłony lamp samochodowych
Części optyczne aparatów fotograficznych
Części urządzeń gospodarstwa domowego, pojemniki,
obudowy robotów, odkurzaczy
Talerze, pojemniki, butelki dla niemowlÄ…t
Hełmy ochronne, szyby kuloodporne, osłony lamp ulicznych i
sygnalizacji świetlnej
W elektrotechnice: na styki przełączników, wtyczki, skale
radiowe 24
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 12
Poli(metakrylan metylu) (PMMA)
otrzymuje siÄ™ przez polimeryzacjÄ™ monomeru
metodÄ… blokowÄ… (zwykle) podczas formowania
wyrobu
CH2 C
n
COOCH3
ØðTworzywo to znane jest najczęściej z bardzo dobrej
przepuszczalności światła widzialnego powyżej 92%
- PMMA przepuszcza około 70% promieni UV,
szkło zwykłe przepuszcza tylko około 5 % UV
dlatego PMMA nazywany jest szkłem organicznym
ØðPopularna nazwa PMMA to pleksi lub pleksiglas
25
Poli(metakrylan metylu) (PMMA)
Podstawowe właściwości
PMMA
Cena [Ź /kg] 2,16 ¸ð 2,67
GÄ™stość [Mg/m3] 1,17 ¸ð 1,20
Moduł sprężystości
1800 ¸ð 3100
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 48 ¸ð 76
Rr [MPa]
Temperatura
-40 ¸ð +90 ºC
użytkowania
26
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 13
Poli(metakrylan metylu) (PMMA)
Właściwości
üðBardzo trudne przetwórstwo,
üðMaÅ‚a udarność (staÅ‚a w temperaturze od -20 do +60 ºC)
üðNajwyższa odporność na zarysowania wÅ›ród polimerów
przezroczystych
üðPowstawanie mikropÄ™knięć (przy obróbce mechanicznej)
Nazwy handlowe
" Metapleks Zakłady Chemiczne Dwory w Oświęcimiu
odmiany: N bezbarwny, przezroczysty (otrzymywany metodÄ… blokowÄ…)
B barwiony (otrzymywany metodÄ… blokowÄ…)
S płyta (otrzymywana metodą wytłaczania)
Importowane:
Degalan Degussa, RFN Plexiglass Röhm GmbH
Urtal Montedision, WÅ‚ochy Lucite Du Pont, USA
27
Poli(metakrylan metylu) (PMMA)
Zastosowanie
W technice oświetleniowej: na osłony świateł
samochodowych, elementy optyczne (światłowody)
Do szklenia kabin i okien samolotów, śmigłowców,
szybowców, autobusów
Talerze, pojemniki, butelki dla niemowlÄ…t
Części urządzeń gospodarstwa domowego, pojemniki,
obudowy robotów, odkurzaczy
Wyposażenie łazienek (np. półki, pokrętła)
28
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 14
Poliamidy (PA) sÄ… to zwiÄ…zki wielko-
cząsteczkowe zawierające w łańcuchu głównym
ugrupowania aminowe:
-CO-NH-
üðZe wzglÄ™du na dużą ilość substancji wyjÅ›ciowych
(monomerów) stosowanych do otrzymywania PA,
rozróżnia się wiele odmian tych tworzyw:
PA 6 PA 4.6 PA 6.6 PA 11 PA 12 PA 6.10
üðPoliamidy sÄ… semikrystaliczne stopieÅ„ krystalicz-
ności zawiera się najczęściej od 30 do 50% w zależ-
ności od parametrów przetwórstwa (szybkości
29
chłodzenia).
Poliamidy (PA)
Podstawowe właściwości
PA 6 PA 6.6 PA 11 PA 12
Cena [Ź /kg] 2,72¸ð3,44 5,94
GÄ™stość [Mg/m3] 1,12 1,13 ¸ð1,15 1,04¸ð1,05 1,01¸ð1,02
1100
Moduł sprężystości 1700 1270
¸ð1400
2000
E [MPa] ¸ð2000 ¸ð2600
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie Rr 70 ¸ð 84 80 ¸ð 85 47 35 ¸ð 55
[MPa]
Temperatura
-70 ¸ð+100 -30 ¸ð+105 -70 ¸ð +80 -70 ¸ð +80
użytkowania [ºC]
30
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 15
Poliamidy (PA)
Właściwości
üðAatwe przetwórstwo - wytÅ‚aczanie, wtryskiwanie odlewanie,
üðDobra wÅ‚asnoÅ›ci wytrzymaÅ‚oÅ›ciowe i tribologiczne
üðDuża chÅ‚onność wody: PA6 (9-11%), PA11 i PA12 (2,5%)
- zmiana wymiarów
Nazwy handlowe
PA 6: Tarnamid T Zakłady Azotowe w Tarnowie
Stilamid Zakłady Wł. Szt. Stilon w Gorzowie Wlkp.
PA 6.6: Ultramid A BASF (RFN), Zytel E Du Pont (USA)
Maranyl ICI (W.Bryt.), Technyl A Rhone Poulenc (Fr.)
PA 11: Rilsan B ATO Chimie (Francja)
PA 12: Vestamid Hüls (RFN), Rilsan A ATO Chimie (Francja)
Grilamid Emser Werke (Szwajcaria)
31
PA 6.10: Technyl D Rhone Poulenc (Francja)
Poliamidy (PA)
Zastosowanie
Części maszyn jak: koła zębate, tuleje łożysk, gniazda
przegubów, śruby, nakrętki itp.
Zbiorniki o dużej pojemności
Korpusy i obudowy elementów elektrotechniczne
Akcesoria meblowe, klamki drzwiowe, elementy podzespołów
samochodowych
PA włóknotwórczy: tkaniny (Elana), torby, sprzęt sportowy
32
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 16
Poliacetale (POM)
(lub: polioksymetylen , poliformaldehyd)
HO CH2 O H
n
Odmiany
šðHomopolimer formaldehydu
Mer
H H
H
C O C O C O
H H H
šðKopolimer formaldehydu
Komonomer
H
H H H H
H
H
...
O
C C O C O C O C C C
33
H H
H H H H
H
Poliacetale (POM)
Podstawowe właściwości
POM POM
homopolimer kopolimer
Cena [Ź /kg] 2,47 ¸ð 2,98 2,17 ¸ð 2,23
GÄ™stość [Mg/m3] 1,41 ¸ð 1,42 1,41 ¸ð 1,42
Moduł sprężystości
2900 ¸ð 3500 2500 ¸ð 3000
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 69 ¸ð 72 60 ¸ð 68
Rr [MPa]
Temperatura
-60 ¸ð +110 ºC -60 ¸ð +120 ºC
użytkowania
34
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 17
Poliacetale (POM)
Właściwości
üðDobre wÅ‚asnoÅ›ci wytrzymaÅ‚oÅ›ciowe ( w 40oC wytrzymaÅ‚ość
zmęczeniowa zmniejsza się tylko o 20%)
üðDobre wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci tribologiczne (odporność na materiaÅ‚y pÄ™dne)
üðDobra stabilność wymiarowa i dokÅ‚adne odwzorowanie ksztaÅ‚tów
üðMaÅ‚a chÅ‚onność wody (ok. 0,3%) niewrażliwość na wilgoć
Nazwy handlowe
" Homopolimery formaldehydu:
Delrin Du Pont (USA), Du Pont Deutschland GmbH
Tenac (licencja Du Pont) Asahi, Japonia
" Kopolimery formaldehydu:
Tarnoform Zakłady Azotowe w Tarnowie
Hostaform Ticona GmbH (Hoechst), Ultraform BASF, RFN
35
Celkon Celanese (USA),
Poliacetale (POM)
Zastosowanie
Części maszyn jak: koła zębate, tuleje łożysk, gniazda
przegubów, śruby, nakrętki, haki itp.
Elementy precyzyjne urządzeń elektrotechnicznych (drukarki,
odtwarzacze video, kamery)
Akcesoria sprzętu sportowego, wędkarskiego, elementy
podzespołów samochodowych
Elementy urządzeń gospodarstwa domowego
Elementy armatury wodnej
36
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 18
Polioksyfenylen (PPO)
inaczej: poli(tlenek fenylu) jest polimerem
termoplastycznym o budowie liniowej majÄ…cym
stosunkowo dużą odporność cieplną.
CH3
O
CH3 n
üðTworzywo to pod wzglÄ™dem wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci użytkowych
jest konkurencyjne w stosunku do poliwęglanu (PC),
ma tylko mniejszą udarność zwłaszcza z karbem.
üðPPO wykazuje dobre wÅ‚asnoÅ›ci mechaniczne do
temperatury 150 oC.
37
Polioksyfenylen (PPO)
Podstawowe właściwości
PPO
Cena [Ź /kg] 2,97 ¸ð 2,98
Gęstość [Mg/m3] 1,06
Moduł sprężystości
2200 ¸ð 2600
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 54 ¸ð 66
Rr [MPa]
Temperatura
-100 ¸ð +120 ºC
użytkowania
38
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 19
Polioksyfenylen (PPO)
Właściwości
üðDobre wÅ‚asnoÅ›ci mechaniczne (nawet do 150 ºC)
üðDobra stabilność wymiarowa (maÅ‚a podatność na peÅ‚zanie)
üðMaÅ‚y współczynnik rozszerzalnoÅ›ci liniowej
üðTrudnopalność i nietoksyczność
üðMaÅ‚a gÄ™stość (Å›rednio 1,06 Mg/m3)
Nazwy handlowe
" Biapen 100 PPO Zakłady Chemiczne w Oświęcimiu
" Biapen 300 PPO modyfikowany PS (stop polimerów)
Importowane:
Noryl (stop: 50% PPO i 50% PS) General Electric (USA)
39
Polioksyfenylen (PPO)
Zastosowanie
W przemyśle samochodowym na obudowy kolumny
kierownicy, wloty powietrza, kołpaki kół
Elementy maszyn wymagające odporność termiczną oraz dobre
własności mechaniczne w szerokim zakresie temperatury
Części maszyn: korpusy, wirniki pomp, rury, zawory, armatura
w przemyśle chemicznym i spożywczym
Części urządzeń gospodarstwa domowego,
W elektrotechnice: obwody drukowane, części przekazników i
przełączników, korpusy cewek skupiających telewizorów
40
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 20
Politereftalany (PET, PBT) sÄ… zaliczane
do grupy poliestrów termoplastycznych
Znaczenie techniczne jako tworzywa konstrukcyjne
mają dwa rodzaje politereftalanów:
1. Poli(tereftalan etylenu), PET
C
O C O CH2 CH2
n
C C
2. Poli(tereftalan butylenu), PBT
C CH2
O C O CH2 CH2 CH2
n
41
C C
Politereftalany (PET i PBT)
Podstawowe właściwości
PET
PBT
Poli(tereftalan butylenu)
Poli(tereftalan etylenu)
Cena [Ź /kg] 2,55 2,62 ¸ð 3,39
GÄ™stość [Mg/m3] 1,37 1,29 ¸ð 1,31
Moduł sprężystości
3100 2600 ¸ð 2700
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 70 40 ¸ð 60
Rr [MPa]
Temperatura
-40 ¸ð +100 ºC -30 ¸ð +120 ºC
użytkowania
42
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 21
Politereftalany (PET, PBT)
Właściwości
üðWÅ‚asnoÅ›ci mechaniczne i cieplne PET sÄ… nieco lepsze niż PBT
üðPET krystalizuje bardzo wolno (500 razy wolniej od PE)
co powoduje trudności w przetwórstwie
üðDuża twardość i sztywność
üðDuża odporność chemiczna (na oleje, smary benzynÄ™)
üðStabilność wymiarów (maÅ‚a chÅ‚onność wody 0,02%)
Nazwy handlowe (PET):
Elitel Zakłady Włókien Chemicznych ELANA S.A.
Elpet (na butelki), Elana (PET włóknotwórczy)
Arnite Akzo (USA), Krastine Ciba (Szwajcaria)
Ulreadur Bayer (RFN), Supec GE Plastics (USA)
Nazwy handlowe (PBT):
43
Valox GE Plastics (USA), Vestodur Hüls (RFN),
Politereftalany (PET, PBT)
Zastosowanie
Konkurują z POM i PA: na precyzyjne łożyska, obudowy
o określonych wymaganiach mechanicznych i dielektrycznych
(maszyn biurowych, komputerów, monitorów)
W przemyśle elektrotechnicznym do produkcji wtyczek, gniazd,
przełączników odporność na prądy pełzające
W przemyśle samochodowym na części układów paliwowych
(pomp, filtrów, gazników) i układów hamulcowych
PET na butelki do napojów
Włókno poliestrowe można wytwarzać z recyklatu PET
5 butelek dwulitrowych wykonanych z PET po napojach
wystarcza na wytworzenie jednej koszulki (T-shirt)
44
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 22
Polisulfony.
Znaczenie techniczne mają trzy rodzaje polisulfonów:
1. Polisulfon, PSU
CH3
O
C O S
O
n
O
CH3
O
2. Polieterosulfon, PES
S
O
n
O
45
Polisulfony cd.
3. Poliakrylosulfon, PPSU
O O
O S S
n
O
O
żð Poliakrylosulfony majÄ… strukturÄ™ amorficznÄ…, sÄ… bardziej
odporne termicznie niż PSU.
żð Temperatura pracy ciÄ…gÅ‚ej wynosi od 240 do +260 ºC
(a krótkotrwaÅ‚ej do +300 ºC).
żð PPSU sÄ… trudnopalne, samogasnÄ…ce, nie kapiÄ… w pÅ‚omieniu.
żð SÄ… odporne na korozjÄ™ zmÄ™czeniowÄ… oraz na promieniowanie.
46
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 23
Polisulfony PSU, PES
Podstawowe właściwości
Polisulfon Polieterosulfon
PSU PES
Cena [Ź /kg] - -
Gęstość [Mg/m3] 1,24 1,37
Moduł sprężystości
2 690 2 600
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 71 84
Rr [MPa]
Temperatura
-50 ¸ð +150 ºC +200 ºC
użytkowania
47
Polisulfony (wzmocnione)
Podstawowe właściwości
PSU + 30% wł.sz. PES + 30% wł.sz.
Cena [Ź /kg] 10,3 10,3
Gęstość [Mg/m3] 1,45 1,6
Moduł sprężystości
8 300 9000 ¸ð11800
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 125 170
Rr [MPa]
Temperatura
-100 ¸ð +150 ºC -50 ¸ð +200 ºC
użytkowania
48
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 24
Polisulfony
Właściwości
üðWykazujÄ… bardzo maÅ‚Ä… skÅ‚onność do peÅ‚zania nawet w podwyż-
szonej temperaturze (zwłaszcza PSU z włóknem szklanym)
üðStabilne wÅ‚asnoÅ›ci mechaniczne i dielektryczne w szerokim
zakresie temperatury
üðDuża odporność chemiczna
üðWada wysoka temperatura przetwórstwa (360 ¸ð 400 ºC)
Nazwy handlowe
PSU Udel Amoco (USA),
Ultrason S BASF (RFN)
PES Radel Amoco (USA)
PPSU Astrel 360
49
Polisulfony
Zastosowanie
Tam, gdzie wymagane są bardzo dobre i stabilne właściwości
mechaniczne i dielektryczne w podwyższonej temperaturze
i zadowalającej odporności chemicznej
Odpowiedzialne części w przemyśle samochodowym, lotniczym
i elektrotechnicznym.
50
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 25
Poli(siarczek fenylenu) (PPS)
S
n
üðpolimer o częściowo rozgaÅ‚Ä™zionym Å‚aÅ„cuchu
(krystalizuje)
üðPPS w stosunku do poliwÄ™glanu (PC) ma wiÄ™kszÄ…:
wytrzymałość na zginanie, twardość i moduł spręży-
stości, natomiast jego udarność jest mniejsza, która
jednak nie zmienia siÄ™ w zakresie 140 ¸ð 180 oC.
üðw atmosferze tlenu lub azotu nie obserwuje siÄ™ ubytku
masy.
51
Poli(siarczek fenylenu) (PPS)
Podstawowe właściwości
PPS+40% wł.szkl.
Cena [Ź /kg] 6,88
Gęstość [Mg/m3] 1,6 (1,3 dla PPS)
Moduł sprężystości
12000 ¸ð 16000 (3300 dla PPS)
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 70 ¸ð 152 (65 dla PPS)
Rr [MPa]
Temperatura użytkowania -50 ¸ð 170 (240)oC
52
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 26
Poli(siarczek fenylenu) (PPS)
Właściwości
üðDobre wÅ‚asnoÅ›ci mechaniczne (nawet do 240 ºC)
üðMaÅ‚y skurcz (0,2-0,3%), ale duży skurcz wtórny
üðMaÅ‚a stabilność wymiarowa z podwyższeniem temperatury
zwiększa się wydłużenie (dodatek włókna szklanego stabilizuje
wydÅ‚użenie w zakresie od -40 ºC do + 260 ºC)
üðJest trudno palny
üðMa maÅ‚Ä… chÅ‚onność wody
Nazwy handlowe
" Ryton-6 Philips Petroleum (USA)
" Ryton-4 odmiana wzmocniona włóknem szklanym (40%)
" Fortron Ticona (USA)
" Supec General Electric Plastics (USA)
53
Poli(siarczek fenylenu) (PPS)
Zastosowanie
W przemyśle chemicznym na korpusy, wirniki pomp,
elementy kompresorów
W przemyśle samochodowym na części gazników, elementy
układu ogrzewania, korpusy lamp halogenowych, elementy
układu zapłonowego
W przemyśle elektrotechnicznym do produkcji wtyczek,
przełączników, przekazników
54
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 27
Polimery fluorowęglowe
Ta grupa polimerów fluorowęglowych zwana jest również
polimerami fluorowymi lub poliolefinami fluorowanymi.
Stanowi ona dość dużą grupę polimerów termoplastycz-
nych zawierających fluor w łańcuchu głównym, do której
należą między innymi:
šðPolitetrafluoroetylen PTFE -[CF2-CF2]n-
šðPolichlorotrifluoroetylen PCTFE -[CF2-CFCl]n-
šðPoli(fluorek winylu) PVF -[CF2-CHF]n-
šðPoli(fluorek winylidenu) PVDF -[CH2-CF2]n-
55
Politetrafluoroetylen PTFE
Mer
F
F F F F F
C C C C C C
CF2 CF2
n
F F F F F F
Średni ciężar cząsteczkowy 400 000 9 000 000
PTFE
" stanowi 90 % produkcji tej grupy tworzyw i ma
największe znaczenie techniczne
" charakteryzuje się doskonałą odpornością chemiczną,
dobrą odpornością cieplną (niepalny),
" nie jest odporny na pełzanie (płynie na zimno pod
niedużym obciążeniem,
" Wadą jest trudne i skomplikowane przetwórstwo
56
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 28
Polimery fluorowęglowe
Podstawowe właściwości
PTFE
PVDF
Poli(fluorek winylidenu)
Politetrafluoroetylen
Cena [Ź /kg] 13,7 14,4
GÄ™stość [Mg/m3] 2,15 ¸ð 2,20 1,78
Moduł sprężystości
410 ¸ð750 2100 ¸ð 2900
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 25 ¸ð 36 50 ¸ð 57
Rr [MPa]
Temperatura
-200 ¸ð +250 ºC -40 ¸ð +150 ºC
użytkowania
57
Polimery fluorowęglowe
Właściwości
üðZnakomita odporność chemiczna na wszelkie chemikalia
porównywalna z metalami szlachetnymi
üðDobra odporność cieplna
üðDobre wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci Å›lizgowe (m=0,05 ¸ð 0,09 na sucho po stali)
üðMaÅ‚a odporność na zużycie tribologiczne
üðStosunkowo trudne przetwórstwo i utylizacja odpadów
Nazwy handlowe (PTFE):
Tarflen Zakłady Azotowe Tarnów- Mościce S.A.
Teflon Du Pont, ENSINGER GmbH
Tecaflon ENSINGER GmbH, Hostaflon TF Dyneon,
Algoflon Ausimont Deutschland GmbHGE
Nazwy handlowe (PVDF):
Solef Solway Deutschland GmbHGE
58
Dyflor Hüls AG (RFN)
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 29
Polimery fluorowęglowe
Zastosowanie
W przemyśle chemicznym na części narażone na działanie
substancji agresywnych, filtry
W przemyśle motoryzacyjnym (kompozyty PTFE) na łożyska
(np. w układach kierowniczych, w zawieszeniach) i na
uszczelnienia techniczne (np. w układach hamulcowych)
W przemyśle elektrotechnicznym do izolacji kabli wysokiej
częstotliwości, koszulki izolacyjne
Powłoki antyadhezyjne (naczynia)
59
Poliimidy (PI)
PI stanowią dużą grupę polimerów termostabilnych
o właściwościach zarówno polimerów termoplastycznych
(amorficznych), jak i chemoutwardzalnych, zawierajÄ…cych
charakterystyczne ugrupowanie imidowe:
-OC-N-CO-
üðW wyniku polimeryzacji otrzymuje siÄ™ polimer o wzorze:
O O
C C
N O
N
C C
n
O O
Do grupy tych polimerów zalicza się:
a) Poli(amido imidy) PAI
b) Poli(estro imidy)
c) poli(etero imidy) PEI
60
d) poli(heterocykliczne imidy)
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 30
Poliimidy (PI)
Podstawowe właściwości
PI (PAI)
PI (PEI)
Poli(etero imid)
Poliimid
Cena [Ź /kg] 10,32
GÄ™stość [Mg/m3] 1,43 1,27 ¸ð 1,34
Moduł sprężystości
2 500 ¸ð 4 000 3 000 ¸ð 9 000
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 75¸ð 100 105 ¸ð 145
Rr [MPa]
Temperatura
+300 ºC (400 ºC) -50 ¸ð +170 ºC
użytkowania
61
Poliimidy (PI)
Właściwości
üðDobre wÅ‚asnoÅ›ci mechaniczne nawet do 300 ºC (przez miesiÄ…c)
w temp. 400 ºC (kilka godzin), w temp. 500 ºC (kilka minut)
oraz w temperaturach kriogenicznych
üðMaÅ‚y współczynnik rozszerzalnoÅ›ci cieplnej
üðBardzo dobre wÅ‚asnoÅ›ci dielektryczne i izolacyjne
üðZnakomita odporność chemiczna
üðSÄ… trudnoprzetwarzalne i drogie
Nazwy handlowe PI:
" Kapton, Pyralin, Vespel Du Pont (USA)
" Produkt 2225 Bayer (RFN)
Nazwy handlowe PEI:
" Ultem General Electric Plastics (USA)
62
" Torlon Amoco (USA)
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 31
Poliimidy (PI)
Zastosowanie
W przemysłach: elektrotechnicznym, lotniczym, kosmicz-
nym, motoryzacyjnym, chemicznym, spożywczym w auto-
matyce, medycynie, hydraulice wysokotemperaturowej
W przemyśle lotniczym stosowane są jako kleje (mają dobre
właściwości adhezyjne)
Na części maszyn (łożyska, koła zębate, pompy, zawory
powietrza i paliw, elementy systemów chodniczych, zbiorni-
ki gorącej wody, systemy wymienników ciepła
Sprzęt medyczny i dentystyczny (mogą być sterylizowane)
Naczynia do gorÄ…cych potraw odporne na wielokrotne
mycie w zmywarkach (odporne na przebarwienia)
63
Poliakryloketony (PEK i PEEK)
Poliakryloketony lub polieteroketony aromatyczne
sÄ… polimerami termoplastycznymi zawierajÄ…cymi
w łańcuchu pierścienie aromatyczne połączone
mostkami eterowymi O i ketonowymi =C=O.
Do grupy tych polimerów zalicza się:
šð Polieteroketon PEK - grupy eterowe i ketonowe sÄ… uÅ‚ożone naprzemiennie
O C
O n
šð Polieteroeteroketon PEEK - na dwie grupy eterowe i przypada jedna
grupa ketonowa
O
O C
64
O n
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 32
Polieteroeteroketon (PEEK)
Podstawowe właściwości
PEEK
Cena [Ź /kg] 73,4
Gęstość [Mg/m3] 1,32
Moduł sprężystości
3650
E [MPa]
Wytrzymałość na
rozciÄ…ganie 92
Rr [MPa]
Temperatura
-50 ¸ð +260 ºC
użytkowania
65
Poliakryloketony (PEK i PEEK)
Zastosowanie
Aożyska, koła zębate
Osnowa do tworzenia kompozytów szklanych i węglowych
Termoodporne izolacje kabli
Płyty do obwodów drukowanych
Folie elektrotechniczne
66
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 33
Elastomery wulkanizujÄ…ce (gumy)
Øð sÄ… tworzywami elastycznymi powstaÅ‚ymi
w wyniku wulkanizacji kauczuku naturalnego
lub syntetycznego.
Øð cechujÄ… siÄ™ dużą odksztaÅ‚calnoÅ›ciÄ… dochodzÄ…ca do
1200% oraz niewielkim modułem sprężystości
1¸ð4 MPa.
Øð charakteryzujÄ… siÄ™ pamiÄ™ciÄ… ksztaÅ‚tu, nie topiÄ… siÄ™,
nie zgrzewają i nie rozpuszczają. Mogą być
spęczane i wulkanizowane na gorąco.
67
Elastomery wulkanizujÄ…ce (gumy)
Kauczuk naturalny jest tworzywem pochodzenia
roślinnego, pozyskiwany jest z lateksu drzew
kauczukowych rosnÄ…cych w klimacie tropikalnym
i niektórych roślin w klimacie umiarkowanym.
Lateks jest to sok drzewa kauczukowego będący
wodnÄ… emulsjÄ… kauczuku wyglÄ…dem przypominajÄ…cy
mleko. Zawiera on 30¸ð45% substancji staÅ‚ej, która
zawiera około 96% węglowodoru kauczuku.
Kauczuki syntetyczne są materiałami produkowanymi
na drodze polimeryzacji związków organicznych.
Materiały te wykazują cechy fizyczne kauczuku a
różnią się od niego pod względem chemicznym.
68
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 34
Oznaczenia elastomerów (kauczuków)
NR kauczuk naturalny (100oC),
BR kauczuk butadienowy (100oC),
SBR kauczuk butadienowo-styrenowy (110oC),
NBR kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy (120oC),
CR kauczuk chloroprenowy (120oC),
IIR kauczuk butylowy (130oC),
AU kauczuk polieterowy (130oC),
CSM kauczuk chlorosulfonowany (130oC),
EPDM kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy 140o
ACM kauczuk akrylowy (160oC),
EAM kauczuk etylenowo-octanowinylowy (170oC),
FVMQ kauczuk metylofluorosilikonowy (180oC).
MVQ kauczuk metylowinylosilikonowy (200oC),
69
FKM kauczuk fluorowy (210oC),
Elastomery wulkanizujÄ…ce
Właściwości
zmieniają się w szerokich granicach w zależności od rodzaju
kauczuku, ilości i składu dodatków oraz warunków wulkanizacji:
a) wytrzymaÅ‚ość gumy na rozciÄ…ganie 2¸ð40 MPa
b) wydÅ‚użenie przy zerwaniu dla kauczuków: 100¸ð1000 %.
c) twardość gumy: 25¸ð95o wg Shore a (dodatek sadzy zwiÄ™ksza
twardość gumy).
d) temperatura dÅ‚ugotrwaÅ‚ego stosowania: 100¸ð210oC
e) odporność na ścieranie (bieżniki opon, gumowe uszczelnienia
ruchowe) zależy od rodzaju kauczuku i napełniacza (dodatek
krzemionki i sadzy o drobnych czÄ…stkach powoduje wzrost
odporności na ścieranie).
f) odporność na odkształcenia trwałe (szczególnie ważne dla
uszczelnień gumowych) posiadają kauczuk naturalny
i niektóre kauczuki syntetyczne (zawierające sadzę
70
o większych cząstkach).
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 35
Elastomery wulkanizujÄ…ce wysokotemperaturowe
Właściwości
Kauczuk silikonowy wulkanizujÄ…cy na zimno
występuje w postaci kitów, past, płynu lub pianki.
Jest on odporny na działanie temperatury do 200oC, a krótkotrwale do 250 oC.
Utwardzenie tego kauczuku (wulkanizacja) przebiega na wskutek dodatku
utwardzacza (ok. 5 %) wciÄ…gu kilkunastu godzin.
Materiał ten znalazł zastosowanie jako formy do odlewania niskotopliwych
metali, żywic syntetycznych i protez dentystycznych, uszczelki, izolacje
elektryczne i kleje odporna na temperaturÄ™ do ceramiki, metali itd.
Kauczuk silikonowy wulkanizujÄ…cy na gorÄ…co
mieszanina kauczuku silikonowego z napełniaczami, pigmentami
i katalizatorami,
Wulkanizacja zachodzi po podgrzaniu do temperatury 120¸ð180oC, a nastÄ™pnie
hartowaniu w temperaturze 200¸ð250oC przez kilkanaÅ›cie godzin.
Może być stosowny w temperaturze do 300oC.
Materiał ten stosuje się na uszczelki, okładziny, izolacje kabli i elementów
71
grzejnych i węże dla przemysłu spożywczego i medycyny.
Elastomery
Zastosowanie
Do produkcji różnego rodzaju uszczelek i uszczelnień
Do wyrobu różnego rodzaju zderzaków, sprężyn gumowych,
amortyzatorów.
Do produkcji elastycznych przewodów (węży)
Elementy transmisyjne w przekładniach pasowych
Opony, dętki itp.
72
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 36
Elastomery
Termoplastyczne
Poliuretany (PUR)
Cechą charakterystyczną poliuretanów jest specyficzna segmentowa,
blokowa budowa łańcucha. Makrocząsteczki składają się naprzemien-
nie z segmentów sztywnych i elastycznych (giętkich).
Przykładowy wzór poliuretanu jest następujący:
(CH2)n
C
O C NH CH2 NH O
O
O
n
Struktura i właściwości PUR zależą od udziału segmentów
sztywnych i segmenów giętkich:
- gdy segmentów sztywnych jest więcej niż 40% - tworzą one fazę
ciągłą czemu towarzyszy zwiększenie twardości polimeru,
- gdy udział segmentów giętkich wynosi 60-80%, wówczas polimer
74
jest elastyczny.
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 37
Poliuretany (PUR)
Właściwości
üðPUR sztywne wykazujÄ… duży moduÅ‚ sprężystoÅ›ci, wytrzyma-
łość na zginanie i rozciąganie oraz dobrą udarność w szerokim
zakresie temperatur
üðOdporne na hydrolizÄ™ oraz dziaÅ‚anie materiałów pÄ™dnych
üðWyjÄ…tkowa odporność na Å›cieranie
üðDobre wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci termoizolacyjne (pianki)
Nazwy handlowe (PUR):
Desmopan, Urepan, Volkullan Bayer (RFN)
Elastollan BASF (RFN)
W Polsce większości systemów PUR producentami są:
- Zakł. Chem. ORGANIKA-ZACHEM w Bydgoszczy
- Zakł. Chem. ROKITA-S.A. w Brzegu Dolmym
75
Poliuretany (PUR)
Zastosowanie
W przemyśle obuwnicznym - obuwie sportowe, podeszwy
W przemyśle meblowym w formie tworzyw piankowych,
elastycznych i sztywnych
W przemyśle maszynowym: łożyska ślizgowe, koła zębate,
rolki przenośników, pokrycia sit wibracyjnych do rozdziału
minerałów (przeciw zużywaniu ściernemu),
76
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 38
Duroplasty - polimery chemo-
i termoutwardzalne
šð MajÄ… reaktywne ugrupowania
w makrocząsteczce i w obecności
czynników sieciujących (utwar-
dzaczy) i/lub temperatury ulegajÄ…
reakcji chemicznej sieciowania,
w wyniku której tworzy się struk-
tura przestrzennie usieciowana.
šð Po takim usieciowaniu (utwardzeniu) duroplasty sÄ… nie-
topliwe i nierozpuszczalne. Ich ponowne przetwarzanie
nie jest możliwe.
šð Ogrzewanie duroplastów nie powoduje ich topnienia
(tylko nieznacznie miękną), a przekroczenie temperatury
dopuszczalnej prowadzi do destrukcji.
77
Podział duroplastów
DUROPLASTY
POLIMERY
POLIMERY
TERMOUTWARDZALNE
CHEMOUTWARDZALNE
SI
PF
EP UP
żywice
żywice fenolowo
żywice żywice
silikonowe
-formaldehydowe
epoksydowe nienasycone
poliestrowe
AMINOPLASTY
MF - żywice melaminowe
UF - żywice mocznikowe
78
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 39
Żywice epoksydowe (EP)
- oligomeryczne zwiÄ…zki zawierajÄ…ce co najmniej
dwie grupy epoksydowe (oksiranowe):
C C
O
Ogólny wzór dianowej żywicy epoksydowej:
" W makroczÄ…steczce sÄ… dwa rodzaje grup reaktywnych:
grupy epoksydowe i grupy wodorotlenowe.
79
Żywice epoksydowe (EP)
Do utwardzania żywic epoksydowych stosuje się:
aminy (I-, II- i III-rzędowe), kwasy karboksylowe,
difenole, bezwodniki, kwasy i zasady typu Lewisa
Wybór utwardzacza zależy od warunków, tj. od temperatury
utwardzania.
ØðUtwardzanie w temperaturze pokojowej (na zimno)
- aminy alifatyczne i wieloaminy.
- wadą tego sposobu jest mała odporność cieplna EP.
ØðUtwardzania w temperaturze podwyższonej, do 80-100oC (na ciepÅ‚o)
- aminy III-rzędowe i aminy aromatyczne I-rzędowe.
ØðUtwardzanie w wyższych temperaturach, 120-180 ºC (na gorÄ…co)
- bezwodniki kwasowe i żywice nowolakowe.
Ilość utwardzacza zależy o zawartości grup epoksydowych.
80
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 40
Żywice epoksydowe (EP)
Podstawowe właściwości
EP
(EP + wł szkl.)
Cena [Ź /kg]
2,0 ¸ð 2,2
(dla kompozytu z włóknem szklanym)
Gęstość [Mg/m3] 1,15
3700 ¸ð17 000
Moduł sprężystości E [MPa]
(21 000 ¸ð52 000)
Wytrzymałość
żð na rozciÄ…ganie Rr [MPa] 65 ¸ð 79 (70 ¸ð1 400)
żð na Å›ciskanie Rc [MPa] 115 ¸ð 165
Temperatura użytkowania
-100 ¸ð +80 (180) ºC
(zależy od temperatury utwardzania)
81
Żywice epoksydowe (EP)
Właściwości
üðDoskonaÅ‚a przyczepność do wiÄ™kszoÅ›ci materiałów
üðDuża wytrzymaÅ‚ość mechaniczna (na Å›ciskanie i rozciÄ…ganie)
üðBardzo dobra odporność na starzenie (UV, woda, czynniki
chemiczne)
üðDobre wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci dielektryczne
Nazwy handlowe
" Epidian Zakłady Chemiczne ORGANIKA - SARZYNA
Epidiany o numerach 010-016, 1, 2 mają duży ciężar cząsteczkowy
i są to ciała stałe, termoplastyczne o temp. mięknienia 63-105oC
Epidiany o numerach 3, 4, 5, 6 są to związki małocząsteczkowe,
ciecze o dużej lepkości.
Epidian 11 żywica niepalna, zawierająca ok. 18% bromu.
82
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 41
Żywice epoksydowe (EP)
Zastosowanie
W elektrotechnice jako izolatory
W elektronice laminaty foliowane miedziÄ… na obwody
drukowane (17% produkcji EP)
W przemyśle lotniczym specjalne kompozyty i kleje
konstrukcyjne)
Powłoki z EP (ok. 60%) - używane w różnych dziedzinach (np.
w przemyśle spożywczym)
83
Nienasycone żywice poliestrowe UP
Podstawowe właściwości
UP
Cena [Ź /kg]
1,6 ¸ð 1,9
(dla kompozytu z włóknem szklanym)
GÄ™stość [Mg/m3] 1,17 ¸ð 1,26
ModuÅ‚ sprężystoÅ›ci E [MPa] 14 000 ¸ð20 000
Wytrzymałość
żð na rozciÄ…ganie Rr [MPa] 30
żð na Å›ciskanie Rc [MPa] 90 ¸ð 250
Temperatura użytkowania -100 ¸ð +150 ºC
84
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 42
Nienasycone żywice poliestrowe UP
Właściwości
üðBardzo dobre wÅ‚asnoÅ›ci mechaniczne i maÅ‚a gÄ™stość
üðOdporność na korozjÄ™ i gnicie
üðAatwość formowania dużych wyrobów o skomplikowanych
kształtach za pomocą prostego oprzyrządowania
üðStosunkowo niska cena
üðDuża możliwość regulowania wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci (wg wymagaÅ„)
Nazwy handlowe
" 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
85
Nienasycone żywice
poliestrowe UP
Zastosowanie
W przemyśle okrętowym i szkutnictwie (kadłuby)
W przemyśle lotniczym
W przemyśle maszynowym i motoryzacyjnym
86
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 43
Fenoplasty PF (żywice fenolowo-formaldehydowe)
produkty polimeryzacji stopniowej (polikondensacji)
fenolu z formaldehydem dwoma sposobami:
- przez zastosowanie nadmiaru formaldehydu w stosunku do
fenolu otrzymujÄ…c produkt nazywany rezolem
- przez zastosowanie nadmiaru fenolu w stosunku do
formaldehydu otrzymujÄ…c produkt nazywany nowolakiem
Ogólny wzór rezolu ma postać:
87
Fenoplasty PF (żywice fenolowo-formaldehydowe)
- sieciowanie żywic
REZOL
ogrzewanie
I etap
REZITOL
- stadium B
częściowo usieciowane
II etap
ogrzewanie do temp. 150-170oC
REZIT
- stadium C
usieciowane przestrzennie
( kruche, nietopliwe, nierozpuszczalne )
88
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 44
Żywice fenolowo-formaldehydowe PF
Podstawowe właściwości
PF
Cena [Ź /kg] ¸ð
GÄ™stość [Mg/m3] 1,40 ¸ð 1,80
ModuÅ‚ sprężystoÅ›ci E [MPa] 5600 ¸ð12000
Wytrzymałość
żð na rozciÄ…ganie Rr [MPa] 20 ¸ð 25
żð na Å›ciskanie Rc [MPa] 90 ¸ð 240
Temperatura użytkowania -100 ¸ð +110 ºC
89
Żywice fenolowo-formaldehydowe PF
Właściwości
üðSÄ… stosowane jako spoiwo do laminatów (tworzyw
warstwowych) oraz do tłoczyw (z napełniaczami proszkowymi)
üðZ tÅ‚oczyw odwzorowuje siÄ™ dokÅ‚adne ksztaÅ‚ty metodami wtrysku
lub prasowania
üðPosiadajÄ… brÄ…zowo-brunatne zabarwienie
Nazwy handlowe
" płyty warstwowe ZTS IZO-ERG S.A. w Gliwicach
Rezokart papierowo-fenolowe (PcFE)
Rezotekst B tkaninowo-fenolowe (TcFE)
Rezotekst S szklano-fenolowe
" tłoczywa ZTS ERG S.A. w Pustkowie
Polofen z mÄ…czkÄ… drzewnÄ…, mikÄ…
Modofen z włóknem szklanym 90
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 45
Żywice fenolowo-formaldehydowe PF
Zastosowanie
W elektrotechnice jako izolatory (bezpieczniki, korpusy lamp)
W elektronice laminaty na obwody drukowane
W przemyśle motoryzacyjnym do wyrobu części układu zapłono-
wego okładzin hamulcowych i sprzęgłowych, łożysk ślizgowych
Korpusy pomp wodnych, wirników, obudowy nagrzewnic
91
Aminoplasty
- otrzymuje siÄ™ je w wyniku polikondensacji formaldehydu
z niektórymi związkami typu aminowego:
a) z melaminą: żywica melaminowa MF
b) z mocznikiem: żywica mocznikowa UF
ØðZ żywic aminowych wytwarza siÄ™ m.in.:
- kleje - spoiwa lakiernicze
- tłoczywa - tworzywa porowate
- laminaty - spoiwa do rdzeni odlewniczych
ØðDo wytwarzania tÅ‚oczyw stosuje siÄ™ takie napeÅ‚niacze, jak:
- włókna szklane
- tkaniny szklane
- bielona celuloza drzewna
Tłoczywa aminowe przetwarza się metodą prasowania tłocznego lub
przetłocznego, a także coraz częściej metodą formowania wtryskowego.
92
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 46
Aminoplasty MF , UF
Podstawowe właściwości
MF
UF
żywica
Żywica
mocznikowa
melaminowa
Cena [Ź /kg] ¸ð ¸ð
GÄ™stość [Mg/m3] 1,48 ¸ð 1,50 1,50
ModuÅ‚ sprężystoÅ›ci E [MPa] ¸ð 7000 ¸ð 10500
Wytrzymałość
żð na rozciÄ…ganie Rr [MPa] 30 30
żð na Å›ciskanie Rc [MPa] 170 ¸ð 310 200
Temperatura użytkowania -100 ¸ð +100 ºC -100 ¸ð +80 ºC
93
Aminoplasty MF, UF
Właściwości
üðDoskonaÅ‚e wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci elektroizolacyjne, zwÅ‚aszcza na dziaÅ‚anie Å‚uku
elektrycznego i prądów pełzających (w warunkach dużej wilgotności)
üðDobra odporność na chemikalia (porównywalna do fenoplastów)
üðWytrzymaÅ‚ość mechaniczna tÅ‚oczyw szybko maleje ze wzrostem tempe-
ratury (gorące kształtki można uszkodzić przy wyjmowaniu z formy)
üðMożliwość barwienia na trwaÅ‚e pastelowe kolory (z zachowaniem
przezroczystości lub z efektem krycia) MF i UP napełnione celulozą
Nazwy handlowe
" Melotekt S Z T S ORGANIKA-SARZYNA
- płyty wytwarzane przez sprasowanie na gorąco arkuszy
tkaniny szklanej powleczonej żywicą melaminową
" Unilam - ZTS IZO-ERG S.A. w Gliwicach
94
- laminaty dekoracyjne (wykładziny ścian, mebli)
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 47
Aminoplasty MF, UF
Zastosowanie
Używane są do wytwarzania lakierów, tłoczyw, laminatów.
Jako płyty ozdobne w wagonach kolejowych, w budownictwie
w środkach komunikacji miejskiej, w przemyśle okrętowym, itp.
Szerokie zastosowanie tłoczyw w przemyśle elektrotechnicznym
Części urządzeń gospodarstwa domowego
95
Polisiloksany SI (żywice silikonowe)
ØðzwiÄ…zki krzemoorganiczne zawierajÄ…ce w Å‚aÅ„cuchu
głównym powtarzalne ugrupowanie siloksanowe:
Si O
W zależności od budowy chemicznej monomerów krzemoorganicznych
i warunków reakcji silikony mogą mieć właściwości olejów, polimerów
termoutwardzalnych, termoplastycznych lub elastomerów (kauczuków)
Silikony termoutwardzalne
są to przede wszystkim żywice metylofenylo-silikonowe, mające wzór
o postaci np.:
Z atomami krzemu połączone są
rodniki organiczne np. grupy
metylowe lub fenylowe
96
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 48
Żywice silikonowe SI
Właściwości
üðOdporność cieplna w zakresie do 300oC (w atmosferze beztlenowej
nawet do 500oC)
üðDoskonaÅ‚e wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci elektroizolacyjne (do 200oC) przy dużej
wilgotności oraz dobra odporność chemiczna
üðWÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci antyadhezyjne (brak przyczepnoÅ›ci lepkich substancji)
üðHydrofobowość wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci ochronne przed zwilżaniem wodÄ…
üðWADA sÅ‚aba wytrzymaÅ‚ość mechaniczna, sieciowanie zachodzi
podczas kilkugodzinnego ogrzewania w temp. 200 ¸ð 300oC
Nazwy handlowe
" Silak 30 Zakłady Tworzyw Sztucznych ORGANIKA-SARZYNA
- żywica termoutwardzalna, stosowana jako lakier lub spoiwo do
97
laminatów stosowane jako spoiwa do laminatów
Żywice silikonowe SI
Zastosowanie
Używane są do wytwarzania lakierów, tłoczyw, laminatów i do
hydrofobizacji różnych materiałów
W elektrotechnice laminaty szkło-silikonowe jako doskonały
materiał elektroizolacyjny klasy H, odporne na działanie
płomienia (w górnictwie, okrętownictwie)
Tłoczywa silikonowe (głównie z włóknem szklanym ciętym)
do produkcji różnych kształtek i detali (wadą jest tu długie
wygrzewanie w podwyższonych temperaturach)
98
Tworzywa Sztuczne - wykład 2,3 49
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
TSZ MBM w4MB w2zj w2ZIP przetworstwo tsz cz2w2 2SD przykłady do w2DROGI w2 w3 tyczeniew2W2?metody numeryczne i w2W2W2 Opadanie czastek cial stalych w plynachMBM1711 2 & MBM 1721V & MBM1821 2VPytania egzaminacyjne MBM(NB NST 10 W2 KORA MOZGOWA,?ekty uszkodzenDROGI w2 w2 tyczeniembm tmm zaoczne 14MBM 3awięcej podobnych podstron