57917 str051 (4)

100 Ćwiczenie nr 12

Polimery liniowe i rozgałęzione są na ogół elastyczne, topliwe i rozpuszczalne. Podczas ogrzewania miękną, a po ochłodzeniu twardnieją. Proces ten można wielokrotnie powtarzać, co świadczy, że są to tworzywa termoplastyczne.

Polimery usieciowane są nietopliwe i nierozpuszczalne. Podczas ogrzewania najpierw miękną, potem usztywniają się i nie zmieniają swej twardości przy kolejnych ochłodzeniach i ogrzewaniach. Są to tworzywa termoutwardzalne.

2. PODZIAŁ TWORZYW SZTUCZNYCH

Istnieje wiele różnych sposobów klasyfikacji tworzyw sztucznych. Do najczęściej spotykanych zaliczyć trzeba podziały według:

- sposobu powstawania;

- zachowania materiału pod wpływem ogrzewania;

- zastosowania.

2.1. KLASYFIKACJA WEDŁUG SPOSOBU POWSTANIA TWORZYWA;

a - Polimeryzacyjne; b - Polikondensacyjne; c - Poliaddycyjne;

d - Uzyskane poprzez modyfikację naturalnych związków wielkocząsteczkowych. Polimeryzacja - polireakcja zachodząca kosztem wiązań nienasyconych lub rozerwania nietrwałego pierścienia monomeru bez wydzielania produktów ubocznych lub przegrupowania atomów.

Przykładem może być otrzymywanie polietylenu z etenu (etylenu), n CH₂ = CH₂-» [CHj - CH₂ -]„

Polikondensacja (polimeryzacja kondensacyjna) - polireakcja, polegająca na łączeniu monomerów, zachodząca z wydzielaniem produktów ubocznych (woda, amoniak, chlorowodór, dwutlenek węgla, metanol itd.). W jej wyniku otrzymuje się żywice fenolowe, aminowe, poliestrowe, większość poliamidów. OH

Przykładem jest otrzymywanie tworzywa fenolowo-formaldehydo-wego z fenolu

i formaldehydu j ^0=C\ J:

OH O ^H OH O OH OH

H H

+ nHjO

Poliaddycja (polimeryzacja stopniowa) - polireakcja, w której łączenie się cząsteczek monomerów w makrocząsteczkę polimeru jest reakcja stopniową, jak w przypadku polikondensacji, a nie łańcuchową jak przy polimeryzacji, przy czym nie zachodzi wydzielania produktów ubocznych. Poliaddycji często towarzyszy wędrówka atomu wodoru w monomerze. Budowa fragmentu stałego, powtarzającego się w konkretnym polimerze różni się od budowy monomeru. Najbardziej znane przykłady poliaddycji to otrzymywanie żywic epoksydowych:

CH -^H₂ -—> - CH₂ - CH -O OH

grupa

epoksydowa

oraz poliuretanów:

R - N = C- O + HO-R’-► R - NH - C - O - R’

izocyjanian polieter uretan

2.2. KLASYFIKACJA WG ZACHOWANIA PRZY OGRZEWANIU

Rozróżniamy: a - Termoplasty;

b - Duroplasty (chemoutwardzalne i termoutwardzalne);

Termoplasty (tworzywa termoplastyczne) - w temperaturze podwyższonej stają się plastyczne, miękną, ulegają odkształceniu, a po schłodzeniu twardnieją. Proces ten można wielokrotnie powtarzać. Zbyt wysoka temperatura powoduje rozkład tworzywa, natomiast w zbyt niskiej temperaturze tworzywo staje się kruche. Termoplasty zbudowane są z makrocząsteczek o łańcuchu liniowym z nieznaczną liczba rozgałęzień. Stosuje się je do wyrobu przedmiotów poprzez wtryskiwanie lub wytłaczanie.

Do najważniejszych termoplastów należą: polietylen, polipropylen, polistyren, poliamidy, polimetakrylan metylu, polichlorek winylu (PCW).

Duroplasty (tworzywa utwardzalne) - tworzywa przechodzące nieodwracalnie ze stanu plastycznego w stan utwardzony pod działaniem podwyższonej temperatury (tworzywa termoutwardzalne), czynników chemicznych (tworzywa chemoutwardzalne), lub też pod łącznym działaniem ciepła i czynników chemicznych. Utwardzenie jest wynikiem sieciowania chemicznego. Zbyt wysoka temperatura powoduje chemiczny rozkład duroplastów.

Duroplasty poddaje się tylko obróbce skrawaniem. Główne rodzaje duroplastów: fenoplasty, aminoplasty, poliestry nienasycone, żywice epoksydowe, żywice silikonowe.

2.3. KLASYFIKACJA WEDŁUG ZASTOSOWAŃ

a - tworzywa konstrukcyjne; b - tworzywa adhezyjne; c - tworzywa powłokowe.

Tworzywa konstrukcyjne w zależności od postaci w jakiej występuje półprodukt mamy:

a) tłoczywa (proszki do prasowania);

b) laminaty;

c) żywice lane;

d) arkusze, folie, pręty;

e) tworzywa komórkowe.

Tworzywa adhezyjne (kleje, kity, cementy) służą do łączenia różnych materiałów oraz tworzywa impregnacyjne do uszlachetniania drewna, papieru, tkanin.

Tworzywa powłokowe (błonotwórcze) - służą do trwałego pokrywania gotowych wyrobów z metali, skóry, drewna itd., w celach dekoracyjnych i ochronnych.

3. PRZEGLĄD NAJBARDZIEJ POPULARNYCH TWORZYW SZTUCZNYCH

Właściwości niektórych tworzyw sztucznych przedstawiono w tabelach 1-3. Poniżej wymieniono te tworzywa, które studenci otrzymują do identyfikacji w ramach ćwiczenia.

3.1. POLIETYLEN

n CH₂ = CHj->• [-CH₂-CH₂J„

etylen polietylen

Tworzywo powszechnie stosowane. Posiada dobre właściwości dielektryczne - używany jako izolator w przemyśle elektrycznym i energetycznym.