POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 1 Polymery a plasty v praxi POLYAMIDY RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. pospisil@polymer.cz pospisil@gascontrolplast.cz 29716@mail.muni.cz 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 2 ČASOVÝ PLÁN LEKCE datum téma 1 18.II Úvod do předmětu - Základy syntézy polymerů. Struktura a názvosloví polymerů 2 25.II Polyetylén a kopolymery etylénu 3 4.III Polypropylén a kopolymery propylénu 4 11.III Polyvinylchlorid, měkčené a neměkčené PVC 5 18.III ODPADLO PRO NEMOC 6 25.III Styrénové termoplasty 7 1.IV VOLNO PONDĚLÍ VELIKONOČNÍ (přednáška bude jen vložena elektronicky) Polyestery 8 8.IV Polyamidy 9 15.IV Polyuretany 10 22.IV Fenolformaldehydové pryskyřice 11 29.IV EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE & POLYESTEROVÉ PRYSKYŘICE 12 6.V. Silikony 13 13.V. Síťované elastomerní materiály 14 20. V. Exkurze na POLYMER INSITUTE BRNO nebo přednáška Degradace polymerů – základní informace 8. 4. 2013 POLYAMIDY – trochu chemie 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 3 •Na rozdíl od PE, PP, PVC a PS vznikají POLYKONDENZACÍ (co to je, rozdíl od např. radikálově iniciované polymerace) nebo POLYADICÍ (co to je, rozdíl mezi polykondenzací a polyadicí) •POLYKONDENZACE – zde funkční skupiny –NH2 a -COOH •POLYADICE – zde otvírání cyklu POLYAMIDY - trochu chemie •TECHNICKÝ NÁZEV: POLYAMID 66 •TRIVIÁLNÍ NÁZEV: polyhexamethylenadipamid •IUPAC název: poly(iminohexamethyleniminoadipoyl) 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 4 POLYAMIDY - trochu chemie •TECHNICKÝ NÁZEV: POLYAMID 6 •TRIVIÁLNÍ NÁZEV: poly-6-kaprolaktam •IUPAC název: poly[imino(1-oxohexamethylen)] 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 5 POLYAMIDY 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 6 •Carothens, Du Pont, USA, 1937 •Čeština > POLYAMID •Český obchodní název SILON byl zaveden pro vlákna (autorem je básník Vítěslav Nezval) •Angličtina > NYLON •Zkratka > PA ... POLYAMIDY 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 7 •POLYAMID 6 •POLYAMID 6,6 (66) •POLYAMID 11 •POLYAMID 12 •POLYAMID ..................... POLYAMIDY – zpět k materiálu 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 8 Polyamidy krystal elem buňka 07042013834.jpg Polyamidy vazba v řetězci 07042013835.jpg BÍLKOVINA vazba v řetězci 07042013836.jpg Řetězec molekuly bílkovin POLYAMIDY & bílkovinná vlákna 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 9 BÍLKOVINA VODÍKOVÁ VAZBA 07042013837.jpg •Vlna •Hedvábí (SILK eng.) z bource morušového •Hedvábí (BYSSUS eng.) z mořských mušlí Vodíková vazba v bílkovinách a polyamidech (tam je R = H) POLYAMIDY & bílkovinná vlákna & bílkoviny •Stejný typ vazby v hlavním řetězci •Stejné vodíkové můstky •Podobná krystalická struktura •Podobné chemické vlastnosti (některé) •Souvislost biosyntézy a chemické syntézy! 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 10 POLYAMID 6 - základní informace 1 •PA 6 je typickým příkladem SEMIKRYSTALICKÉHO TERMOPLASTU •SEMIKRYSTALICKÝ TERMOPLAST charakterizuje TEPLOTA SKELNÉHO PŘECHODU A TEPLOTA TÁNÍ •TEPLOTA SKELNÉHO PŘECHODU PA 6 (SUCHÉ amorfní část) • je cca. 70 °C •TEPLOTA TÁNÍ PA 6 (krystalická část) je cca. 216 °C • 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 11 POLYAMID 6 - základní informace 2 •PA 6 je NASÁKAVÝ •VŠECHNY POLYAMIDY JSOU NASÁKAVÉ •NASÁKAVOST SOUVISÍ S POMĚREM POLÁRNÍ ČÁSTI (- CONH-) a nepolární části (-CH2-) •Nasákavost vody ovlivňuje fyzikální vlastnosti polyamidů •Voda snižuje Tg a zvyšuje houževnatost polyamidů 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 12 POLYAMIDY 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 13 Polyamidy přehled 07042013833.jpg POLYAMIDY – základní vlastnosti 1 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 14 •Krystalinita jen 30 – 50 % hmot. (HDPE a POM až přes 90 % hmot.) •Vliv vody na fyzikální vlastnosti, největší u PA 6 •Polyamidy jsou tvrdé, houževnaté, odolné proti otěru, dobré elektroizolanty – vše ale závisí na obsahu vody •Vlastnosti PA se měří zasucha a zamokra! •Vliv má i obsah zbytkových monomerů – jsou hlavně v PA 6 POLYAMIDY – základní vlastnosti 2 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 15 •Odolnost proti pohonným hmotám, olejům a mazivům, alkáliím •NEODOLÁVAJÍ kyselinám a fenolům •ÚZKÝ ROZSAH TEPLOT TÁNÍ A TUHNUTÍ •NÍZKÁ VISKOZITA TAVENINY •SKLON KE ŽLOUTNUTÍ VLIVEM UV ZÁŘENÍ POLYAMIDY – Odlévání PA 6 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 16 •Polyadice 6-kaprolaktamu • • • • •Polotovary X hotové výrobky •Modifikace aditivy •Touto technologií se nyní zabývá na VŠCHT Praha prof. RODA • alkalická poyaic kaprolakau 07042013839.jpg Odlévání PA 6 – Polotovary: s nimi se asi nejčastěji setkáte 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 17 •Tyče •Desky •Zpracování třískovým obráběním •Kladem je tvrdost a vysoký a ostrý bod tání •Soustružení např. koleček •Frézování – kluzné plochy atd. •Vrtání • Odlévání PA 6 - hotové výrobky 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 18 •Hlavně kolečka, např. vozík na palety. •Ozubená kola až do průměru 2,5 m! •Vačky •Kanálové mříže a poklopy – neberou ve sběrně •Sloupky – neberou ve sběrně •………………. Odlévání PA 6 - Modifikace aditivy 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 19 •Maziva –Oleje a vazelíny, hlavně silikonové –Částicová •Grafit •Sirník molybdeničitý („Molyka“) MoS2 •Plniva –Vláknitá – hlavně skleněná vlákna –Částicová – mastek, vápenec, ……….. • • • Polyamidy – technologie zpracování 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 20 •ZVLÁKŇOVÁNÍ (druhé nejrozšířenější syntetické vlákno po PETP) •Vstřikování (nejrozšířenější termoplast pro technické výlisky) •Monofily – vlákno s průměrem nad 0,5 m •Vytlačování (extruze) – hlavně PA 6 a PA 66 •Odlévání – hlavně PA 6 •POVRCHOVÉ ÚPRAVY PRÁŠKOVÝM PA – hlavně PA 11 Polyamidy – ZVLÁKŇOVÁNÍ 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 21 •Technické i oděvní vlákno •Používají se PA 6 a PA 66 •U oděvního vlákna je nasákavost i výhodou > plavky •Popruhy pro práce ve výškách - zkoušení •Horolezecká lana –Záchranné > velká tažnost PROČ? –Zátěžové > malá tažnost PROČ? •Nutná stabilizace proti UV záření, jinak žloutne Polyamidy – Vstřikování 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 22 •Používají se PA 6 a PA 66 •Většinou vyztužení skleněnými vlákny, obvykle 30 % hmot. •Automobilový průmysl – díly v motorovém prostoru PROČ? •PA 11 a PA 12 - boty atd. Polyamidy – Monofily 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 23 •Používají se PA 6 a PA 66 •Struny do sekaček na trávu •Rybářské vlasce •Výplety tenisových raket –MĚKČENÍ PA! Polyamidy – Vytlačování (extruze) 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 24 •Vytlačování (extruze) – hlavně PA 6 a PA 66 fólie •Koextruze – bariérové vlastnosti •Fólie na masné vařené výrobky Polyamidové elastomery na bázi PA 12 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 25 KOPOLYAMIDY SOFT 4 07042013843.jpg KOPOLYAMIDY SOFT 3 07042013842.jpg KOPOLYAMIDY SOFT 2 07042013841.jpg KOPOLYAMIDY SOFT 1 07042013840.jpg Polyamidové elastomery na bázi PA 12 •VESTAMID E - příklad takového materiálu 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 26 VESTAMID E 1844.jpg VESTAMID E 2845.jpg Polyamidové NANOKOMPOZITY na bázi PA 6 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 27 •BIO – NANO – EKO •ZAKLÍNADLA DNEŠKA! •VRSTEVNATÝ JÍLOVITÝ MINERÁL MONTMORILONIT •Chemická úprava > ITERKALACE •Monomer se dostane mezi vrstvy •Polymerace > EXFOLIACE •NANOKOMPOZIT • Lepení PA a jeho kopolymerů 1 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 28 •Rozpouštědla pro PA: –PA je rozpustný v kyselině mravenčí, kyselině octové, kyselině sírové, fenolech •Předběžné úpravy –Odmaštění –Oxidace kyselinou chromsírovou při lepení s kovy (nyní je „chromsírovka“ zakázaná > ……………… ) •Lepení rozpouštědly PA + PA: – kyselina mravenčí • – • Spojování a povrchové úpravy PA 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 29 •Lepení •Svařování •Potiskování •POKOVOVÁNÍ Lepení PA a jeho kopolymerů 2 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 30 •Lepení lepidly PA + PA: –Roztoky PA a jeho kopolymerů v alkoholickém roztoku RESORCINOLU – • RESORCINOL 07042013838.jpg Lepení PA S JINÝMI MATERIÁLY •EPOXIDOVÁ LEPIDLA •Chlorprénopvá lepidla (Alkaprén, Chemoprén, …..) •Polyurethanocá lepidla •Fenolformaldehydová lepidla •Fenol-resorcinolformaldehydová lepidla 8. 4. 2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYAMIDY_8 - 2013 31