POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 1 Polymery a plasty v praxi EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. pospisil@gascontrolplast.cz 29716@mail.muni.cz 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 2 LEKCE datum téma 1 16.II. Úvod do předmětu - Základy syntézy polymerů. Struktura a názvosloví polymerů 2 23.II. Polyetylén a kopolymery etylénu 3 2.III. Polypropylén a kopolymery propylénu 4 9.III. Polyvinylchlorid, měkčené a neměkčené PVC 5 16.III. Styrénové termoplasty 6 23.III. Polyamidy 7 30.III. Polyestery 8 6.IV. VELIKONOCE 9 20.IV. Fenolformaldehydové pryskyřice 10 20.IV. Epoxidové pryskyřice, 11 27.IV. Degradace polymerů – základní informace Polyuretany 12 4.V. Silikony, Síťované elastomerní materiály 13 11.V. KOLOKVIUM 20. 4. 2015 EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE – hlavní oblasti použití 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 3 •Lepidla •Tmely •Lamináty •Lisovací hmoty •Práškové barvy •KAPALNÉ BARVY A LAKY • …………. EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE – hlavní oblasti použití (USA, 1993) 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 4 použití epoxidových praskyřic v USA924.jpg EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE – MATERIÁL MNOHA PODOB 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 5 •NÍZKOVISKÓZNÍ NÁTĚROVÉ HMOTY, •STŘEDNĚ VISKÓZNÍ LEPIDLA A TMELY, •PEVNÉ PRÁŠKOVÉ NÁTĚROVÉ HMOTY •………. EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE versus OSTATNÍ TERMOSETY •EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE •VYSOKÁ CENA •VÝBORNÉ VLASTNOSTI OBECNĚ •KVANTITATIVNĚ VYROBA NEJNIŽŠÍ •OSTATNÍ TERMOSETY •NIŽŠÍ AŽ NÍZKÁ CENA •VLASTNOSTI HORŠÍ NEŽ EPOXYDOVÉ PRYSKYŘICE OBECNĚ •KVANTITATIVNĚ VYROBA OBECNĚ VYŠŠÍ 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 6 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 7 Lepidla a tmely kniha 880.jpg EPOXIDY – trochu chemie 1 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 8 OXIRANOVÁ SKUPINA907.jpg EPOXIDOVÁ (OXIRANOVÁ) SKUPINA Epoxidové pryskyřice je možno rozdělit na dvě skupiny: • OBSAHUJÍCÍ GLYCIDILOVÉ SKUPINY vzniklé reakcí EPICHLORHYDRINU + DIFUNKČNÍ SLOUČENINY (bisfenoly, aromatické aminy, dikarboxylové skupiny, alifatické dioly atd.) • OBSAHUJÍCÍ EPOXIDOVÉ SKUPINY vzniklé EPOXIDACÍ NENASYCENÝCH SLOUČENIN EPOXIDY – trochu chemie 2 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 9 DIAN + EPICHLORHYDRIN908.jpg BISFENOL A TÍMTO POSTUPEN SE VYRÁBÍ CCA. 85 % EPOXIDOVÝCH PRYSKYŘIC EPOXIDY – trochu chemie 3 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 10 •Co s tou H2O a NaCl? •Produkt se zředí toluenem, •NaCl se vysráží a odfiltruje, •Oddestiluje se voda, toluen a nezreagovaný epichlorhydrin •Regulace molekulové hmotnosti •Poměrem epichlorhydrin/dian • • EPOXIDY – trochu chemie 4 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 11 epoxid - předpolymer910.jpg Molekulová hmotnost: x*102 – y*103 EPOXIDOVÉ ČÍSLO: MOLY EPOXIDU/kg pryskyřice EPOXIDOVOVÝ EKVIVALENT: g pryskyřice OBSAHUJÍCÍ JEDEN MOL EPOXIDU EPOXIDY – pár komerčních typů 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 12 charakteristika komerčních epoxidů911.jpg EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE se vyrábějí v tuzemsku již cca. 60 let! METODA KROUŽEK – KULIČKA (ČSN EN 1427): PRYSKYŘICE SE VYTVRDÍ V KROUŽKU DANÉ VÝŠKY A DO NÍ SE PAK VLOŽÍ KULIČKA NORMOVANÉHO PRŮMĚRU ZA ZVYŠUJÍCÍ SE TEPLOTY (5 °C/min). Odečte se teploty při průhybu 25 mm. Použití hlavně u asfaltů. EPOXIDY – VYTVRZOVÁNÍ (síťování) •Polyadice přes epoxidové skupiny – nejrozšířenější postup, hlavně POLYAMINY & ANHYDRIDY POLYKARBOXYLOVÝCH KYSELIN •Polykondenzace přes – OH •Polymerace epoxidových skupin • 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 13 EPOXIDY – trochu chemie 5 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 14 •VYTVRZOVÁNÍ POLYAMINY •Musejí mít alespoň TŘI AKTIVNÍ VODÍKY • Triethylenetetramine EPOXY HARDENER 909.jpg Triethylenetetramin EPOXIDY – další aminová tvrdila 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 15 tvrdidla912.jpg Vytvrzování probíhá za normální teploty, na rozdíl od např. fenoplastů EPOXIDY –VÝPOČET tvrdila 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 16 tvrdidla VÝPOČET913.jpg Lepidla Tmely Nátěrové hmoty Lité podlahy Plastbeton Existuje mnoho dalších variant tvrdidel na bázi aktivních vodíků na dusíku, např. oligomerní adukty s nízkomolekulární epoxidovou pryskyřicí > LEPOX Urychlování přídavkem FENOLU, ale příšerně a donekonečna z toho smrdí FENOL! EPOXIDY – trochu chemie 6 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 17 •VYTVRZOVÁNÍ ANHYDRIDY • tvrdidla anhydridová II fáze915.jpg tvrdidla anhydridová II fáze914.jpg Kysele katalyzovaná reakce epoxidových skupin za vzniku etherových vazeb (-CH2-O-CH2-) EPOXIDY – VYTVRZOVÁNÍ ANHYDRIDY 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 18 •Zalévací pryskyřice, •Laminace, •Impregnace elektrických vodičů (laky na dráty a plechy) •Práškové nátěrové hmoty (výšemolekulární typy) • 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 19 Hybridcircuit EPOXCY CASTED.jpg Citizen_se-733_int_1ac EPOXY CASTED.jpg ZALITO EPOXIDOVOU PRYSKYŘICÍ Laminát pro plošné spoje JEDNA Z APLIKAČNÍCH FOREM EPOXIDOVÉHO LEPIDLA 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 20 FiveMinEpoxy.jpg Poměrem složek lze měnit vlastnosti lepeného spoje • pevný, tvrdý, • méně pevný, deformovatelný • u nás lepidlo LEPOX EPOXIDY – trochu chemie 7 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 21 •VYTVRZOVÁNÍ BF3 • tvrdidla na bázi BF3916.jpg EPOXIDY – VYTVRZOVÁNÍ BF3 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 22 •Rychlé vytvrzování i za nízkých teplot ( 0 – 10°C) •Zalévání kabelových koncovek v terénu •Vypalovací laky EPOXYESTERY 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 23 EPOXYESTERY i917.jpg EPOXYESTERY REAKTIVNÍ KOMONOMERY922.jpg Kyseliny z lněného, sojového oleje > lakařské pryskyřice > + kobaltové sušidlo > autooxidace > zasychání Polymerace s REAKTIVNÍMI KOMONOMERY > Laky a dentální pryskyřice tvrditelné UV zářením EPOXYESTERY •Použití kyseliny akrylové a metakrylové > zředění styrénem (60 – 70 % epoxidové pryskyřice) > vytvrzení redox systémy •Vysoká chemická odolnost > rotory větrných elektráren v moři, cisterny, potrubí atd. • 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 24 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 25 C:\Documents and Settings\Pospisil\Dokumenty\WINWORD\VUT FCH výuka 2008\JPG FCH 2008\Snímek 001.jpg 26 26 C:\Documents and Settings\Pospisil\Dokumenty\WINWORD\VUT FCH výuka 2008\JPG FCH 2008\Snímek 002.jpg POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 20. 4. 2015 PLASTIFIKACE EPOXIDOVÝCH PRYSKYŘIC 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 27 •DŮVOD: ODOLÁVAT ZMĚNÁM TEPLOT BEZ VZNIKU PRASKLIN •Jak na to? –Monomery se změkčujícím účinkem –Tvrdidla se změkčujícím účinkem – dlouhý alifatický řetězec –Změkčovadla (dibutylftalát, dioktylftalát – změkčovadla známá z použití pro PVC! 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 28 Monomery se změkčujícím účinkem EPOXYESTERY REAKTIVNÍ KOMONOMERY 23 923.jpg 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 29 Reaktivní a nereaktivní ředidla •Nereaktivní •Xylén, směs xylén – butanol •Benzylalkohol, dicyklohexyléter •Reaktivní •Epoxidové pryskyřice s nižším polymeračním stupněm •Epoxyestery – styrén a jiné reaktivní komonomery • • 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 30 Plniva pro epoxidy 1 •Proč plniva používáme? •Snížení ceny •Zlepšení vlastností •Anorganická plniva – zvýšení tuhosti •Skleněná tkanina nebo netkaná textilie •UHLÍKOVÁ TKANINA NEBO NETKANÁ TEXTILIE •Slída •Polymerbetony a lité podlahy – neobsahuje (styrén) monomer, jako u nenasycených polyesterových pryskyřic •Organická plniva •Mleté vulkanizáty – potlačení křehkosti 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 31 Plniva pro epoxidy 2 •Problémy s plnivy v epoxidech •Sedimentace > nerovnoměrnost vlastností vertikálně •Adheze plniva k epoxidu > malé zlepšení vlastností •Řešení problémů •Úprava viskozity > problémy s mícháním a rozlivem •Úprava povrchu plniva > vyšší cena plniva •Jedná se o velmi jemný speciálně upravovaný pryžový prach, jehož základem je kombinace přírodního a syntetického kaučuku o velikosti mikro částic 0 – 400 µm (AGP4) a 400 – 800 µm (AGP8). • • 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 32 Plniva pro epoxidy 3 •Jedná se o velmi jemný speciálně upravovaný pryžový prach, jehož základem je kombinace přírodního a syntetického kaučuku o velikosti mikro částic 0 – 400 µm (AGP4) a 400 – 800 µm (AGP8). • • • AGP%204%20PT_1kx.jpg EPDM%204_1kx.jpg Plniva pro epoxidy 4 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 33 Analýza Jednotka Norma Materiály AGP 4 TT**) AGP 8 TT AGP 4 PT AGP 8 PT Kaučuk 1 (NR) [%] ASTM E 1131 35,82 37,83 24,51 24,32 Kaučuk 2 (BR/SBR)*) [%] ASTM E 1131 19,49 18,65 26,88 27,13 Saze [%] ASTM E 1131 28,90 28,82 28,09 28,20 Popelovina [%] ASTM D297-18 7,74 7,15 7,85 8,01 Acetonový extrakt [%] ASTM D297-18 8,05 7,55 12,67 12,34 *) rozlišení mezi BR a SBR závisí na typu pneumatik použitých pro výrobu AGP, a proto je tato fáze uváděna jako BR/SBR. **) TT označuje AGP vyrobený z nákladních pneumatik (Truck Tires), PT označuje AGP vyrobený z osobních pneumatik (Personal Car Tires). Tab. 1 - Složení aktivního gumového prachu AGP VÝZTUŽ epoxidu – uhlíkové vlákno 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 34 IMG_0969.JPG • Letadla • Auta • Kola • Lyže • ……… 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 35 POUŽITÍ EPOXIDOVÝCH PRYSKYŘIC JEŠTĚ JEDNOU •Výrobce v tuzemsku •SPOLCHEMI Ústí nad Labem, Chs EPOXY •Výrobci ve světě •3M - ScotchCast •Ciba Geigy - Araldit •……… • 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 36 KONZERVÁTOR & RESTAURÁTOR A EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE •Hlavně lepidla na sklo, keramiku, kovy dřevo atd. •Vytvrzování bez vzniku těkavých složek •Malé smrštění •Lze plnit a barvit •Možnost různých rychlostí vytvrzování •Tixitropní vlastnosti použitím např.FUMED SILICA (Sylobloc 44, Sylobloc 45 – Grace Davidson) 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 37 KONZERVÁTOR & RESTAURÁTOR A EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE 1 •Hlavně lepidla na sklo, keramiku, kovy dřevo atd. –LEPOX RAPID – katalýzy fenolem, ale do nekonečna smrdí fenol –LEPOX METAL– PLNĚNO KOVOVÝM PRÁŠKEM, PRO OPRAVY KOVOVÝCH ČÁSTÍ •Doplňování chybějících částí objektů z kovů, dřeva, kamenné objekty – vždy plněno vhodnou hmotou (kovový prášek, dřevitá moučka, podrcený kámen) – 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 38 KONZERVÁTOR & RESTAURÁTOR A EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE 2 •Konsolidant pro poškozené porézní předměty – roztok nebo nízkoviskózní pryskyřice •Kopie ve formě odlitků (plněné) •Po plnění kovem lze galvanicky pokovovát • 20. 4. 2015 POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2015 39 KONZERVÁTOR & RESTAURÁTOR A EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE 3 •Úlohu s epoxidy mám zařazenou do předmětu C3806 Cvičení z chemie polymerů •Úlohu s nenasycenými polyesterovými pryskyřicemi mám zařazenou do předmětu C3806 Cvičení z chemie polymerů •Učitel: L. Pospíšil •