POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 1 Polymery a plasty v praxi POLYURETANY RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. pospisil@gascontrolplast.cz 29716@mail.muni.cz 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 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 25.IV. Fenolformaldehydové pryskyřice 10 25.V. Epoxidové pryskyřice, 11 2.V. Degradace polymerů – základní informace, Polyuretany 12 9.V. Silikony, Síťované elastomerní materiály 13 16.V. KOLOKVIUM 2. 5. 2016 Čím se liší POLYURETANY od běžných plastů? •Běžné plasty •Polyuretany •Dodávají se PŘEVÁŽNĚ jako DVĚ OLIGOMERNÍ SLOŽKY, někdy + katalyzátor •Dodávají se VYJÍMEČNĚ jako granulát (termoplasty) • 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 3 •Dodávají se PŘEVÁŽNĚ jako granulát (termoplasty) •Dodávání jako prášek – PVC •Termosety jako HLAVNÍ SLOŽKA + katalyzátor (EPOXIDY) nebo + INICIÁTOR (POLYESTERY) • POLYURETANY – hlavní oblasti použití 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 4 •Lepidla •Tmely •Měkké pěny •Tvrdé pěny •KAPALNÉ BARVY A LAKY •Termoplastické elastomery • …………. 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 5 Lepidla a tmely kniha 880.jpg Klíčové suroviny pro polyuretany se v tuzemsku nevyrábějí ani nikdy nevyráběly. Neprobíhal zde ani základní výzkum v této oblasti. V tuzemsku se dělal vývoj výrobků (receptur) na základě dovážených klíčových surovin - IZOKYANÁTŮ POLYURETANY – trochu chemie 1 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 6 POLYURETANY 1___933.jpg IZOCYANATE GROUP 957.jpg POLYURETANY 2___934.jpg REAKCE S AKTIVNÍM VODÍKEM POLYURETANY – trochu chemie 2 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 7 IZOCYANATE GROUP 957.jpg REAKCE S AKTIVNÍM VODÍKEM POLYURETANY 3___935.jpg POLYURETANY 4___936.jpg POLYURETANY – trochu chemie 3 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 8 POLYURETANY 5___937.jpg POLYURETANY 1___933.jpg POLYURETANY 8___940.jpg POLYURETANY – trochu chemie 4 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 9 POLYURETANY 7___939.jpg POLYURETANY 9___941.jpg POLYURETANY – trochu chemie 5 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 10 POLYURETANY 10___942.jpg POLYURETANY 14___946.jpg POLYURETANY – trochu chemie 6 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 11 POLYURETANY 20___952.jpg POLYURETANY – VYTVRZOVÁNÍ (síťování) 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 12 POLYURETANY 15___947.jpg POLYURETANY 16___948.jpg POLYURETANY – proměnné a vlastnosti •Poměr izokyanátových skupin a skupin s aktivním vodíkem (většinou –OH) •Typ izokyanátových sloučenin: –Alifatické X aromatické –Difunkční X trifunkční •Sloučeniny s aktivním vodíkem (většinou –OH) – většinou jsou alifatické, ale liší se molekulovou hmotností a případně i větvením 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 13 POLYURETANY – pár komerčních typů 1 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 14 POLYURETANY 18___950.jpg POLYURETANY – pár komerčních typů 2 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 15 POLYURETANY 19___951.jpg POLYURETANY – TERMOPLASTICKÝ ELASTOMER 1 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 16 POLYURETANY reversible bond 21___953.jpg POLYURETANY 16___948.jpg POLYURETANY TPU structure 23___955.jpg POLYURETANY – TERMOPLASTICKÝ ELASTOMER 2 •Výhody TPU proti klasickému styrén - butadienovému kaučuku (SBR) •Nemá nenasycené vazby > vyšší odolnost proti UV záření •Proč nenahradil TPU zatím klasické kaučuky? •Cena je cca. 4x vyšší než je SBR •Kde je TPU tedy používán? •Kolečka kočárků, •Podešve obuvi 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 17 POLYURETANY – TERMOPLASTICKÝ ELASTOMER 3 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 18 POLYURETANY rmechanical properties 22___954.jpg 1 N/mm2 = 1 MPa !!! Obě osy jsou v logaritmické škále !!! TPU = termoplastický polyuretan POLYURETANY – TERMOPLASTICKÝ ELASTOMER 4 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 19 !!! Osa x je v logaritmické škále !!! TPU = termoplastický polyuretan POLYURETANY TPU Elasticity modulus 956.jpg POLYURETANY – TERMOPLASTICKÝ ELASTOMER 5 •VLÁKNA •Plavky a jiné sportovní oblečení •Směsi s PA nebo PETP vláky •Známé obchodní názvy: –Lycra, –Spandex 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 20 POLYURETANY – lepidla 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 21 •Trifunkční izokyanát > předpoklad síťování •Polyesteralkohol s dvěma –OH skupinami –Vyšší obsah –OH skupin > spoj s vyšší pevností a tvrdostí –Nižší obsah –OH skupin > spoj s vyšší houževnatostí a deformovatelností (elasticitou) – – POLYURETANY – měkké pěny 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 22 •Póry jsou propojené (otevřené) •Dlouhá a elastické lineární nebo slabě větvené hydroxylové složky •Napěnění reakcí s vodou > CO2 •Katalyzátory •Měkké pěny v občanském životě •MOLITAN (obchodní název) – matrace, čalounictví, atd. •Hustota OBVYKLE 15 – 70 kg/m3 POLYURETANY – měkké pěny syntetická useň BAREX 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 23 Barex.jpg MOJE ZKUŠENOST: • materiál se v ohybech lámal, • prodyšnost nebyla úrovni přírodní usně POLYURETANY – měkké pěny & RECYKLACE 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 24 •Chemická recyklace – mnoho publikací a žádný výrobní závod •Mechanická recyklace – málo publikací a široce používáno (příklad ukázat) •Využití chemického recyklátu z PETP (teď děláme zakázku) • POLYURETANY –TVRDÉ pěny 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 25 •Póry NEJSOU propojené •SILNĚ větvené hydroxylové složky •Napěnění reakcí s vodou > CO2 •Napěnění uhlovodíky, •TVRDÉ pěny v občanském životě •Stavebnictví – fixace oken a dveří, •Technické díly > JÁDRA LYŽÍ •Tepelná izolace – ledničky, potrubí, izotermní přepravníky •Hustota OBVYKLE 10 – 600 kg/m3 • Tepelná izolace – ledničky, potrubí, izotermní přepravníky 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 26 izolace trubky POLYURETANEM WIKI CZ 02052016.jpg POLYURETANY – lepidla 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 27 •Reakce adsorbované vody na povrchu lepeného předmětu s •Polymočovina lpící vodíkovými vazbami na povrchu lepeného předmětu > vynikající přilnavost ke sklu, celulóze atd. •Vhodné pro sklo, kovy, celulózové produkty atd. IZOCYANATE GROUP 957.jpg POLYURETANY – nátěrové hmoty 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 28 •Jednosložkové systémy –Vytvrzování (síťování) teplem –Vytvrzování (síťování) kyslíkem –Vytvrzování (síťování) vodou > napěnění (fixace oken atd.) •Dvousložkové systémy –Vytvrzování (síťování) polyolem –Vytvrzování (síťování) katalyzátorem POLYURETANY – nátěrové hmoty 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 29 POLYURETANY 17___949.jpg 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 30 KONZERVÁTOR & RESTAURÁTOR A POLYURETANY 1 •Chemická odolnost polyuretanů - odolává •Benzin, alifatické uhlovodíky •Oleje minerální, •Etanol, •Chemická odolnost polyuretanů – Neodolává •Metanol, •Aromatické uhlovodíky •Etylacetát •Chloroform, silné kyseliny, silné zásady atd. •Odolnost proti UV záření •Dobrá, ale žloutnutí • • • • 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 31 KONZERVÁTOR & RESTAURÁTOR A POLYURETANY 2 •Měkké pěnové hmoty – izolace, čalounění, mycí houby •Tvrdé pěnové hmoty – izolace, výplně dutin, fixace dílů a vložek (okna), transfer nástěnných maleb •Polyuretanové meziprodukty končené silany – adheze k silikátům a vápenné maltě • 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 32 KONZERVÁTOR & RESTAURÁTOR A POLYURETANY 3 •Polyuretanové licí pryskyřice •Polyolová složka rozhoduje, zda produkt bude tvrdý či měkký •Izokyanátová složka – 4,4-diisokyanatodifenylmetan •Možnost plnění •Spárování ve stavebnictví, podlahoviny, zalévání kabelových koncovek, venkovní vodorovné plochy • KYANAKRYLÁTY – VTEŘINOVÁ lepidla 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 33 img539.jpg R je nejčastěji – CH3 img540.jpg POLYMERACE přes – OH z vody -OH zůstává na konci řetězce > DALŠÍ SNÍMEK + n KYANAKRYLÁTY – VTEŘINOVÁ lepidla 2. 5. 2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2016 34 POLYMERACE přes – OH z vody -OH zůstává na konci řetězce img541.jpg