1. Pojęcia:

Duroplasty - należą do plastomerów i są to polimery termo i chemo utwardzalne (żywice silikony)

Elastomery - są to polimery, które przy małych naprężeniach wykazują małe odkształcenia, ich temp zeszklenia jest niższa od t. pokojowej

Fenoplasty - są to polimery fenolowo formaldehydowe. Są one najstarszymi pełno syntetycznymi polimerami o znaczeniu handlowym są klasycznym przykładem polimerów termo utwardzalnych. Otrzymuje się je w wyniku polimeryzacji stopniowej fenolu z formaldehydem

Makrocząsteczka - związek chemiczny, składający się z wielokrotnie powtarzających się zespołów lub grup atomów zwanych merami i połączonych ze sobą wiązaniami chemicznymi.

Mer - powtarzający się element struktury w łańcuchu makrocząsteczek.

Polimer - synonim makrocząsteczek. Jest związkiem wielocząstkowym zbudowanym z dużej liczby powtarzających się i połączonych ze sobą identycznych elementów zwanych merami lub jednostkami strukturalnymi

Polimery amorficzne - zwane bezpostaciowymi, są w stanie cieczy przechłodzonej, zbudowane są z makrocząsteczek sklepionych, nieuporządkowanych względem siebie, tworzących strukturę. Podobna do spaghetti, mogą znajdować się w jednym z 4 stanów: szklistym, lekko plastycznym, wysoko elastycznym i plastycznym

Polimery krystaliczne - polimery o regularnej, liniowej budowie łańcucha mogą stworzyć strukturę uporządkowania trojwymiarowego na poziomie wymiarów atomów zwanych faza krystaliczna, maj strukturę 2-fazowa

Polimery termoplastyczne - są to polimery o budowie liniowej i rozgałęzionej są rozpuszczane w rozpuszczalnikach organicznych w podwyższonych temp.miekną i topią się, a po ostygnięciu twardnieją można je łatwo formować różnymi metodami przetwórczymi

Polimery usieciowane - należą do grupy polimerów nierozpuszczalnych i nietopliwych formowanie tych polimerów może być przeprowadzone tylko raz

Struktura polimerów - z monomerów 2-funkcyjnych otrzymuje się polimery o strukturze liniowej przypada przynajmniej jednego z monomerów o funkcyjności 3 lub więcej powstaje polimer z rozgałęzieniami

Synteza polimerów - polega na łączeniu wielu cząstek monomeru w duże cząstki

Tworzywa sztuczne są organicznymi lub pół organicznymi. Materiałami o dużym ciężarze cząsteczkowym, tworzywa sztuczne zawsze są polimerami, ale nie vice versa:)

2. Rodzaje dodatków, jakie mogą zawierać termoplasty

Modyfikacja polimerów - polega na prowadzeniu reakcji chemicznych na gotowym polimerze a tym samym na całkowitej zmianie jego strukturze chemicznej, metoda ta znalazła duże zastosowanie do modyfikacji polimerów naturalnych takich jak celuloza, kauczuk, klasycznym przykładem tego typu reakcji jest otrzymywanie acetylocelulozy, w wynik reakcji celulozy z bezwodnikiem octowym

Antystatyki - są to substancje, których dodatek zapobiega elektryzowaniu się powierzchni

Barwniki - barwne substancje organiczne rozpuszczalne w danym polimerze z przeznaczeniem do otrzymywania barwnych przezroczystych tworzyw

Napełniacze - związki chemiczne zarówno nieorganiczne (talk, kreda, proszki metali)jak i organiczne(celuloza, mączka drzewna, tkaniny), które zmieszane z określonym polimerem poprawiają jego niektóre właściwości użytkowe, a równocześnie obniżają cenę gotowego tworzywa.

Pigmenty - barwne substancje chemiczne nie rozpuszczalne w polimerze, które nadają barwę utrzymanemu tworzywu, a równocześnie czynią go nie przezroczystym

Stabilizatory - substancje, które wprowadzone do tworzywa, zwiększają jego odporność na określone czynniki takie jak temp. oddziaływanie promieni Ultra Fioletowych, tworzywa stabilizowane charakteryzują się zwiększoną odpornością na starzenie

Zmiękczacze - plastyfikatory - są to substancje, które rozpuszczają częściowo polimer z utworzeniem roztworu koloidalnego, który przechodzi w stal żel charakteryzujący się dobrymi właściwościami elastoplastycznymi.

3. Ciężar cząsteczkowy i stopień polimeryzacji

Ciężar cząsteczkowy - wielkość, która obrazuje masę 1 mola substancji, decyduje o wielu właściwościach fizyko chemicznych i mechanicznych polimerów np. temp topnienia i plastyczności, rozpuszczalność, zdolność do krystalizacji ,wytrzymałość na rozciąganie ,odporność na wielokrotną deformacje, odporność chemiczna i termiczna, ze wzrostem ciężaru cząsteczki zwiększa się wytrzymałość mechaniczna do pewnej wartości granicznej, powyżej której wpływ ciężaru jest nieistotny

Stopień polimeryzacji (P) - nazywamy liczbę cząsteczek monomeru o masie cząsteczkowej. Mn, tworzących makrocząsteczkę o masie cząsteczkowej. M, P=M/Mn . Wielkość rozrzutu mas cząsteczkowych. Im lepszy polimer, tym mniejsza polidyspersja.

4. Podział tworzyw ze względu na zachowanie się podczas ogrzewania:

- Termoplastyczne, - termoutwardzalne

Podział tworzyw sztucznych ze względu na zachowanie się podczas ogrzewania

Termoplasty - obejmują te tworzywa polimerowe, które ogrzewane do wystarczająco wysokiej temp. Miękną aż do plastycznego płynięcia, a po ochłodzeniu ponownie staja się twarde,

Duroplasty - obejmują tworzywa polimerowe, z których podczas formowania powstają wyroby o stałych kształtach nieulęgających zmiana ze wzrostem temp.

5. Podział polimerów w zależności od mechanizmów i reakcji otrzymywania:

- Addycyjne, - kondensacyjne, - modyfikowane chemicznie

6. Podział polimerów ze względu na moduł elastyczności:

- Elastomery, plastomery

7. Czas relaksacji.

Czas relaksacji - czas w ciągu, którego wielkość fizyczna będąca miara odchylenia od układu zmaleje e razy nazywany jest czasem relaksacji.

Czas relaksacji czas, po którym początkowe naprężenie w ciele zmienia się o wartość e(2,7razy)wynika to z modelu mechanicznego Maxwella, który skalda się szeregowo połączonej sprężyny i tłumika, w stanie szklistym procesy relaksacyjne zachodzą bardzo długo, a w stanie plastycznym bardzo szybko8. Temperatura zeszklenia, temperatura kruchości i ich wpływ na właściwości mechaniczne polimerów. Temp. zeszklenia - temp. przejścia ze stanu szklistego wymuszonej plastyczności w stan wysoko-elastyczny. W temp. zeszklenia substancja traci zdolność do zmiany struktury atomowej w nową odpowiadającą obniżonej temp.

8. Temperatura Zeszklenia - jest temperatura przejścia ze stanu szklistego wymuszonej elastyczności w stan wysoko elastyczny (lub odwrotnie).

9. Podział polimerów ze względu na właściwości użytkowe i zastosowanie:

- Tworzywa konstrukcyjne, - tworzywa adhezyjne, - tworzywa Włóknotwórcze, - tworzywa Powłokotwórcze, - polimery do celów izolacyjnych, - tworzywa kauczukopodobne

10. Zmiana stanów polimeru w zależności od temperatury:

- Stan szklisty, - stan wymuszonej elastyczności, - stan wysokoplastyczny, - stan ciekły

Polimery amorficzne mogą się zajmować w jednym z czterech stanów fizycznych:

- szklisty oraz szklistym wymuszonej elastyczności

- lepko-sprężyste

- wysoko-elastycznym

- plastycznym (ciekłym)

1. Termoplastyczne

2. Elastomery - polimery o małym stopniu usieciowienia

3. Duroplasty - polimery o dużym stopniu usieciowienia

12. Różnica pomiędzy termoplastami i duroplastami:

Termoplasty - są zdolne do wielokrotnego przechodzenia w stan plastyczny pod wpływem ogrzewania do temperatury płynięcia,

Duroplasty - termo i chemoutwardzalne polimery usieciowione, nie przechodzą w stan plastyczny.

13. Stopień krystaliczności polimerów, modele struktury krystalicznej polimerów:

Modele struktury polimerów:

- Micelarno frędzlowy polimeru krystalicznego, - płytkowa struktura lamelarna wg Kellera.

Stopień krystalizacji - jest to zawartość fazy krystalicznej w % wagowych polimeru.

Stopień krystalizacji polimerów wpływa na właściwości przetwórcze, mechaniczne, optyczne i termiczne.

Struktury:

A) Micelarno - pędzlowy polimer krystaliczny

B) Płytkowa struktura lamelarna

C) Fałdy regularne

D) Fałdy nieregularne

Polimery nie są zawsze w pełni krystaliczne!

14. Polietylen (PE) termoplastyczny

Temp. topnienia: ok. 100oC

Temp. zeszklenia: ok. -120oC

Stabilność termiczna: ok. 100oC

Zastosowanie:

- elektronika, - elektrotechnika, - przemysł farmaceutyczny, - włókna, - folie opakowaniowe, - tworzywa powłokowe, - rybołówstwo,

Na ogół używa się modyfikowanych: PE/PP i EPDM

Metody przetwórstwa::

- Walcowanie, - kalandrowanie, - wytłaczanie, - prasowanie, - rozdmuchiwanie, - obróbka mechaniczna.

15. Polipropylen (PP):

Temp topnienia 160-165

Temp zeszklenia -35

Temp mięknienia 140

Zastosowanie:

- Przemyśl samochodowy, - wyposażanie wnętrz, - amortyzatory, - deski rozdzielcze, - tylne światła, - obudowy reflektorów, - gospodarstwo domowe, - przemyśl farmaceutyczny.

Metody przetwarzania::

- Wszystkimi metodami (walcowanie, wytłaczanie, wtrysk, prasowanie, rozdmuchiwanie oraz obróbkę mechaniczną)

Poliizobutylen (PIB):

- Temp zeszklenia -74

- Temp kruchości -50

- Temp przetwórstwa 150-200

Zastosowanie:

Stosuje się na: kleje do gumy, folie, przylepce wykładziny antykorozyjne dodatki do olejów-podwyższają lepkość (wszystkie metody przetwórcze)

16. Polistyren (PS):

- Temp zeszklenia 80,

- Temp mięknienia 85-120

Właściwości: amorficzny, przezroczysty, kruchy, przepuszcza 90% światła, na słońcu żółknie, bardzo dobre właściwości elektryczne.

Zastosowanie:

- przemyśl radiowy, - telewizyjny, - motoryzacyjny, - gospodarstwa domowego, - galanteria, - biżuteria, - zabawki,- opakowania, - folie, - soczewki, - przemyśl optyczny, - styropian, - izolacja akustyczna i cieplna.

Metody przetwarzania:

- Wszystkimi metodami stosowanymi w przetwórstwie termoplastów. (Walcowanie, wytłaczanie, wtrysk, prasowanie, rozdmuchiwanie oraz obróbkę mechaniczną)

17. ABS:

ABS - k., akrylonitrylu, styrenu i butadienu - łączy on dużą sztywność z dużą udarnością, ma dużą odporność termiczną, mechaniczną, dużą udarność ale bardziej chłonie wodę, nie jest przezroczysty. Stosowany na wyroby cienkościenne, tworzywa konstrukcyjne w motoryzacji, lotnictwie, jako składnik kompozytów, na obudowy sprzętu, może być metalizowany.

18. Poli (metakrylan metylu) (PMMA)

Temp zeszklenia 106;

Temp mięknięcia 92-108

Przezroczystość 92%.

Zastosowanie:

- Przemyśl optyczny, - elementy rurociągów, - urządzenia sanitarne, - soczewki, - obudowy, - pokrywy, - szybki wzierników, - światłowody, - kopuły oświetleniowe, - biżuteria, - kleje, - szyby wielowarstwowe, - specjalne masy, - płyty oświetleniowe, - żywice modyfikowane,

19. PCV:

- dobra wytrzymałość,

- temperatura zeszklenia i pracy <100^oC,

- temperatura uplastycznienia: 145- 170^oC,

- temperatura zeszklenia: +80^oC,

- odporne na korozje, chemikalia, czynniki atmosferyczne,

- łatwość barwienia,

- ma własności izolacyjne,

- może być przezroczysty.

Zastosowanie:

• Wykonuje się tapety, - skory sztuczne, - wykładziny, - zabawki, - rękawice, - fartuchy, - powłoki ochronne, - butelki,

Metody przetwarzania:

• Wszystkimi metodami

Właściwości odporny na korozję, chemikalia, oleje, czynniki atmosferyczne, posiada łatwość przetwórstwa, łatwość barwienia i drukowania, lekki odporny na płomień i samo gasnący. Ogromna skala zastosowań metody przetwórstwa wytłaczanie(płyty, węże rury)przez zamaczanie(sztuczne skóry, tkaniny, wykładziny) odlewanie(piłki lalki) metoda spiekania(powłoki ochronne) metoda rozdmuchowa(butelki)

20.Polimery fluorowinylowe:

PTFE nie jest duroplastem, ale się nie topi! Wytwarza się przez spiekanie proszków lub za pomocą past z olejem.

Zastosowanie:

- materiały uszczelniające, antykorozyjne, przemysł elektroniczny, samochodowy, włókienniczy, papierniczy chemiczny(pierścienie, uszczelki, membrany błon)

21. Rodzaje Poliestrów (CHYBA - nie jestem pewien)

Fenoplasty (PF) Żywice fenolowo - formaldehydowe. Składa się z fenolu i formaldehydu. Stosowana na spoiwa materiałów ściernych np.: klocki hamulcowe, jako pianki w budownictwie, do wiązania piasków formierskich, jako laminaty, kleje do drewna, piecowe powłoki lakiernicze (gorszego typu).

Aminoplasty (UF) - tworzymy z formaldehydu i mocznika. Cechy: wyższa temperatura pracy niż termoplastów, niska cena, na płyty wiórowe, meble, sklejki, ładnie się barwią.

Silikony (Si) - Rodzaje: Silany, alkilosilany i diarylosilany, siloksany, silozany.

Zastosowanie: Oleje- proste lub rozgałęzione łańcuchy polisiloksanowe, odporność do 200ºC, małościśliwe; smary- mieszanina olejów z mydłami metalicznymi (stearynian Li, Ca, Al.) odporność do 250ºC, dodaje się stabilizatory i przeciwutleniacze; Kauczuki, żywice - metylowinylo - silikonowe sieciowane. Właściwości i zastosowanie: tg=123ºC. Elektrotechnika, elektronika, radiotechnika, energetyka, górnictwo, przemysł chemiczny, farmaceutyczny, tworzywa, lakiery, medycyna, gospodarstwo domowe, formy. Doskonała odporność termiczna, hydrofobowość, dobra stabilność wymiarowa, mała wytrzymałość mechaniczna.

22. Poliamid PA - otrzymuje się przez polimeryzacje aminokwasu zawierającą odpowiednią liczbę atomów .

Jest to termoplast. Jest elastyczny, podobny do rogu, biały lub żółty.

Temp. zeszklenia ok. 500C;

Temp. topnienia 2150C;

Temp. pracy ok. 1000C;

Chłonność wody ok. 6%.

Właściwości: krystaliczny, odporny na rozpuszczalniki, pod działaniem tlenu i UV żółknie i traci własności, doskonała odp. Na ścieranie, bardzo dobra udarność, dobrze obrabia się mechanicznie. Stosuje się PA wypełniony włóknem szklanym. Przetwórstwo - wszystkimi metodami. Zastosowanie: koła zębate, wirniki pomp, sita, lejki, podeszwy, żyłki pasy napędowe, folie.

23. Poliwęglany PC

Przetwarza się wszystkimi metodami.

Temp. zeszklenia 1490C,

udarność >30 KJ/m2;

przezroczystość ok. 75%;

temp. pracy 40-1300C;

temp. przetwórstwa 280-3000C.

Własności: odporny na działanie wody i kwasów, biologicznie obojętny, b. dobra odporność cieplna i udarność, nie chłonie wody. Zastosowanie: w elektronice, w przemyśle maszynowym, na płyty CD, wentylatory, obudowy latarek, szpule, łuski do amunicji myśliwskiej, hełmy, płyty pancerne, lampki w samolotach naddźwiękowych

24. Duroplasty - żywice epoksydowe EP, poliestrowe UP, silikony Si, kauczuki- gumy NR, żywice i pianki poliuretanowe PUR, żywice fenolowo- formaldehydowe PF, melaninowo- formaldehydowe MF, mocznikowo- formaldehydowe UF. Ogólny schemat wytwarzania i sieciowania poliestrów duroplastów: I etap - polikondensacja: bezwodnik + glikol -> poliester + woda; II etap - rozpuszczanie: poliester + monomer sieciujący -> żywica (ciekła); III etap - sieciowanie, utwardzanie żywicy: żywica + katalizatory -> żywica usieciowiona (Duroplasty).

Gęstość 1,13-1,16 g/cm3;

temp. pracy 50-600C;

czas żelowania 20-40 min;

lepkość 200-1000 MPa.

Zastosowanie: skrzynki elektryczne, tablice rozdzielcze.

25. Epoksydy (EP) - Do ich tworzenia stosujemy: - aminy, - kwasy karboksylowe, - di fenole, -bezwodniki. Żywice epoksydowe są stosowane w przemyśle elektrotechnicznym (izolatory), elektronicznym (tworzywo warstwowe- laminaty), maszynowym i lotniczym (kompozyty i kleje). Powłoki z żywic (60%). Żywice cechuje duża wytrzymałość mechaniczna, twardość, odporność chemiczna i duża przyczepność do różnych materiałów. Nieznacznie gęstsze od wody 1,19 g/cm3.

26. Guma - jest to kauczuk zwulkanizowany. Proces wiązania siarki nazywamy wulkanizacją Wulkanizację przeprowadza się zazwyczaj na gorąco w temperaturze 135-180°C z dodatkiem 2-3% siarki. Możliwa jest również wulkanizacja na zimno, zwłaszcza przy produkcji drobnych wyrobów gumowych np. rurek, oraz przy gumowaniu tkanin. Wtedy do wulkanizacji zamiast siarki stosuje się jej rozcieńczone roztwory w dwusiarczku węgla. Guma jest twardsza od kauczuku, wykazuje większą elastyczność i sprężystość, zachowując te właściwości w szerszym przedziale temperatur niż kauczuk. Lepiej niż kauczuk wytrzymuje działanie powietrza i rozpuszczalników, nie przepuszcza wody ani powietrza i odznacza się dużą odpornością na ścieranie. Na specjalną uwagę zasługują doskonałe właściwości gumy, dzięki czemu może być wykorzystywana jako izolator ciepła i elektryczności.
Przebieg wulkanizacji oraz właściwości gumy zależą w znacznym stopniu od procentowej zawartości w niej siarki i innych domieszek np. przeciwutleniaczy i przyspieszaczy skracających czas wulkanizacji.

Wulkanizacja: sieciowanie siarką ( temp, katalizatory, przyspieszacze)

- odtlenianie selenem polega na kowalentnym wiązaniu sąsiadujących cząsteczek w miejscach aktywnych grup za pomocą siarki ZnO lub MgO . W miarę wzrostu ilości wprowadzonego środka wulkanizującego przechodzimy od produktu miękkiego ciągliwego (guma) ok.6% Si do twardego i sztywnego ebonit przy 30% Si

27. Kompozyt - jest to materiał utworzony z co najmniej 2 składników o różnych właściwościach w taki sposób, że ma właściwości nowe, lepsze od właściwości składników użytych osobno. Kompozyt jest materiałem zewnętrznie monolitycznym, jednakże z widocznymi granicami między składnikami. Kompozyt składa się z osnowy i rozmieszczonego w niej drugiego składnika, o znacznie wyższych właściwościach wytrzymałościowych lub wyższej twardości, zwanego zbrojeniem. Rolę osnowy pełnią w kompozytach takie materiały jak polimery, metale lub ceramika. Kompozyty konstrukcyjne najczęściej zbrojone są włóknami. Zbrojenie dodawane jest do kompozytu w dużej ilości (od 20 do 80 %).W zależności od tego jaka jest postać zbrojenia otrzymujemy albo kompozyty proszkowe, albo kompozyty włókniste. Włókna mogą być ciągłe, ułożone jednokierunkowo, bądź cięte zorientowane w jednym kierunku lub rozmieszczone w sposób chaotyczny. Od rodzaju zbrojenia, jego kształtu i sposobu rozmieszczenia będą zależały właściwości kompozytu.

Kompozyty zbrojone proszkami, bądź statystycznie rozmieszczonymi włóknami ciętymi mają właściwości jednakowe w każdym kierunku (izotropowe). Kompozyty zbrojone włóknem ciągłym bądź zorientowanym włóknem ciętym mają wyższe właściwości wytrzymałościowe w kierunku wzdłuż włókien niż w kierunku poprzecznym do włókien (anizotropowe).

---