POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
1
Polymery a plasty v praxi
RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc.
pospisil@gascontrolplast.cz
29716@mail.muni.cz

22. 2.2016

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
2
POLYMER INSITUTE BRNO
Brno od 1. 10. 1974 do 31. 12. 2014
Materiálový výzkum, koncentráty pro zpracování termoplastů
GASCONTROPLAST
Havířov
Technologický výzkum – výroba trubek a desek
SOUKROMÁ KONZULTAČNÍ FIRMA
Technologie, materiály, školení, překlady A>N,  atd.
Kde a co učím
VUT, FCH, Ústav chemie materiálů
• Recyklace a likvidace polymerního odpadu
• Navrhování výrobků z plastů
MU, Fakulta přírodovědecká, obor chemie
• Recyklace plastů a pryží
• Polymery a plasty v praxi
• Přírodní polymery
• Cvičení z chemie polymerů
• CHYSTÁM DALŠÍ DVA PŘEDMĚTY
UTB Zlín, Fakulta technologická
• vedení DP,
• konzultant DP

POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
3
LEKCE
téma
1
Úvod do předmětu - Základy syntézy polymerů. Struktura a názvosloví polymerů
2
Polyetylén a kopolymery etylénu
3
Polypropylén a kopolymery propylénu
4
Polyvinylchlorid, měkčené a neměkčené PVC
5
Styrénové termoplasty
6
Polyamidy
7
Polyestery
8
REZERVA
9
Fenolformaldehydové pryskyřice
10
Epoxidové pryskyřice, Polyuretany
11
Polyesterové pryskyřice, Degradace polymerů – základní informace
12
Silikony, Síťované elastomerní materiály
13
KOLOKVIUM
22. 2.2016

POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
4
E - LEARNING
Přednášky
Budou vystaveny na e-learning
Chřipková epidemie a podobné problémy
Přednáška bude vystavena na e-learning
Dotazy a připomínky
Zasílat na moji FAKULTNÍ Intranetovou adresu
22. 2.2016
Organická chemie
Názvosloví monomerů
Fyzika
Základní pojmy o vztahu mechanického napětí tělesa a jeho deformaci
Co byste měli předem vědět („Prerequitisities“)
Mohlo by se vám hodit, ale není podmínkou
MAKROMOLEKULÁRNÍ CHEMIE

Proč se o toto zajímat - 1
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
5
22. 2.2016
Data z USA – rok 1995
img613.jpg
Roční výroba plastů je nyní cca. 300 milionů tun

Historie výuky „MAKRO“ na přírodovědě
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
6
img325.jpg
Chemie dělila na katedry, nyní ústavy
„MAKRO“ byla samostatná katedra sídlila na VÚMCH, nyní PIB. Vznikla někdy okolo roku 1955. VÚMCH
vzniknul v roce 1956.
Po roce cca. 1970 byla katedra zrušena přičleněna jako ODDĚLENÍ  k Teoretické a fyzikální chemii,
DP se dělali na VÚMCH
Někdy okolo roku 1990 oddělení přičleněno k ORGANICKÉ CHEMII
Pak byly katedry zrušeny a vzniknul  ÚSTAV CHEMIE
Cca. v roce 2010 byla ztracena AKREDITACE  pro Makromolekulární chemii , tj. nelze dělat ani BP,
natož DP či doktorát. ZKOUŠKA  byla povinná pro všechny, v 6. semestru. Bez laborek.

POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
7
Cíle předmětu
•Seznámit studenty se základními syntetickými polymerními materiály, jejich vlastnostmi a
použitím.  Důraz bude kladen na použití v práci konzervátora a restaurátora. Otázkám mechanizmu
polymerací bude věnována minimální pozornost, protože toto pokrývá přednáška MAKROMOLEKULÁRNÍ
CHEMIE.
•
22. 2.2016

POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
8
Vztah tohoto předmětu k jiným předmětům
•Polymery a plasty v praxi – základní informace o názvosloví, vlastnostech a hlavně POUŽITÍ
•MAKROMOLEKULÁRNÍ CHEMIE - pokročilá informace o mechanismu a kinetice vzniku syntetických polymerů
(POLYREAKCE) a FYZIKA POLYMERŮ
•Technologie zpracování plastů > VUT FCH, Ústav chemie materiálů
•Navrhování výrobků z plastů > VUT FCH, Ústav chemie materiálů
•Degradace a stabilizace polymerů > VUT FCH, Ústav chemie materiálů
•
22. 2.2016

Co si můžeme představit pod pojmem
„ Polymery a plasty v praxi “?
•Výtvarné hledisko > průmyslové výtvarnictví (design) > příklad PET láhev •Konstrukční hledisko >
„klasický přístup“ X MKP (FEM) •Technologické hledisko > nástroj, výroba •Materiálové hledisko >
volba hmoty na daný výrobek a aplikaci > POUŽITÍ
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
9
22. 2.2016

POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
10
Literatura
22. 2.2016
•Mleziva J.,  Šňupárek J.:  Polymery – výroba, struktura, vlastnosti a použití, ISBN 80-85920-72-7,
Sobotáles, Praha , 2000, 2, vydání •Štěpek J., Zelinger J., Kuta A.:  Technologie zpracování a
vlastnosti plastů, SNTL Praha, 1989 •Mleziva J., Kálal J.: Základy makromolekulární chemie, SNTL
Praha, 1986 •Zelinger J., Heidingsfeld V., Kotlík P., Šimůnková E.: Chemie v práci konzervátora a
restaurátora, ACADEMIA  Praha, 1987
•Schätz M.: Polymery ve výtvarné praxi, SPN Praha, 1984
•Schätz M.: Moderní materiály ve výtvarné praxi, SNTL Praha, 1982
•Nicholson J. W.:  The Chemistry of Polymers, ISBN 0-85186-413-9, The Royal Society of Chemistry,
Cambridge, 1991 •Allen N. S., Edge M., Hoire. C. V.:  Polymers in Conservation.  Royal Society of
Chemistry 1992
•
•

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
11
AN INTRUDUCITIN TO MATERIALS VOL_ 1_174.jpg

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
12
SCI FOR CONS vol 2 CLEANING 1 481.jpg

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
13
ADHESIVES & COATING607.jpg

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
14
img317.jpg img316.jpg

POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
15
Bez názvosloví to nepůjde
22. 2.2016
•IUPAC – STRUKTURNÍ NÁZEV > ZMÍNÍME POUZE KRÁTCE > podrobněji v předmětu „Makromolekulární chemie“
(doc. Ing. Šindelář, Ph.D.) •TRIVIÁLNÍ NÁZEV > toto budeme používat •ZKRATKA POLYMERU > toto budeme
používat •OBCHODNÍ NÁZEV > toto budeme ČASTO používat
•
•

POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
16
Příklad názvosloví 1
22. 2.2016
•STRUKTURNÍ NÁZEV - poly(ethylen)
•TRIVIÁLNÍ NÁZEV – polyethylen (polyetylén) •ZKRATKA POLYMERU – LDPE (nízkohustotní – LD,
polyethylen – PE) •OBCHODNÍ NÁZEV - Bralen NA 7-25 (NA – zkratka použití, 7-25 – číselný kód
vlastností)
•
•
•

POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
17
Příklad názvosloví 2
22. 2.2016
•STRUKTURNÍ NÁZEV - poly(1-fenylethylen)
•TRIVIÁLNÍ NÁZEV - polystyrén
•ZKRATKA POLYMERU – PS
•OBCHODNÍ NÁZEV – Krasten 552 (552 – použití & číselný kód vlastností)
•
•
•

POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
18
Jak se v tom vyznat?
22. 2.2016
•STRUKTURNÍ NÁZEV -  musí mít každý polymer! •TRIVIÁLNÍ NÁZEV – mají jen v praxi běžně používané
polymery •ZKRATKA POLYMERU – mají spíše jen průmyslově běžně používané polymery, ale jsou VÝJÍMKY
•OBCHODNÍ NÁZEV –  mají jen průmyslově VYRÁBĚNÉ MATERIÁLY
•
•
•

Na co se spotřebovává ropa?
•Kolik tun ropy spotřebuje cca. ročně ČR? •Jaký podíl ropy se spotřebuje na plasty v ČR? •Jaké
plasty vyrábíme v ČR?
•……….………. t/rok
•
•……………..… %
•……………………
•……………………
•……………………
•……………………
•……………………
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
19

Proč se o toto zajímat - 2
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
20
22. 2.2016
Data z USA – rok 2015
Roční výroba plastů je nyní cca. 300 milionů tun
img614.jpg

Proč se o toto zajímat - 3
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
21
22. 2.2016
Data z USA – rok 2014
Roční výroba plastů je nyní cca. 300 milionů tun
img615.jpg
POZOR! ÚDAJE JSOU v pounds (0,453 g)!
Vlastní použití, asi v USA

Data z USA (růst 2013>2014)
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
22
img615.jpg
CAPTIVE = A subsidiary that serves only its parent company

Data z USA
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
23
img614.jpg

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
24
018.jpg

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
25
019.jpg

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
26
Rozdělení
•Monomer, oligomer, makromolekula, polymer, plast
•Monomer – molekula (molekuly) mající schopnost opakováním reakce vytvářet lineární či větvenou
makromolekulu či oligomer
•Oligomer – spojení 2 – 10 molekul (monomeru)
•Makromolekula – molekula vzniklá spojováním menších molekul (monomerů) ve velkou molekulu, > 10
jednotek monomeru •Polymer – látka složená z makromolekul, látka bez aditiv

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
27
Rozdělení
•PLAST – polymer + aditiva (EXISTUJÍ VÝJÍMKY)
•Plasty
–TERMOPLASTY
–TERMOSETY
•Vulkanizáty (elastomery)
–Kaučuk (je také elastomer, ale s menší VRATNOU DEFORMACÍ  než mají VULKANIZÁTY)
–Kaučuk  + VULKANIZEČNÍ PŘÍSADY > PRYŽ  = VULKANIZOVANÝ KAUČUK
–
–

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
28
TROCHU CIZOJAZYČNÉ TERMINOLOGIE 1
Polymer
Polymer
Polymerace
Polymerization
Název podle Americké chemické společnosti (liší se od IUPAC názvu)
ACS name (American Chemical Society Name)
Plast, obvykle TERMOPLAST
Plastic, Thermoplastic (Resin am.)
Pryskyřice, TERMOSET (rozdíl od např. přírodních pryskyřic)
Thermoset, Thermosetting plastic, (Resin am.)
Tavenina
Melt
Zpracování
Processing
Vlastnost
Property
Tuhost
Stiffness
Tvrdost
Hardness
Průhlednost
Transparency, Optical clarity
Houževnatost
Impact strength

SLOVNÍKY
•Elektronické
•Lingea Lexikon, 2. vydání, včetně technického a ekonomického slovníku
•
•Tištěné
•Slovník vstřikování plastů ISBN 80-7225-153-8 •Anglicko – český automobilový slovník ISBN
80-7226-52-9 •Anglicko – český letecký slovník ISBN 80-85927-92-6 •Anglicko – český velký chemický
slovník ISBN 978-80-7080-793-4
•
•
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
29

Je to tvrdé nebo je to měkké
•Je to tvrdé
•„Je to tvrdé, tak je to BAKELIT“
•Toto je typický laický výraz, kterého by se měl kvalifikovaný chemik (alespoň Bc.) VYVAROVAT
•Vynálezce Leo Hendrik  Baekeland > fenolformaldehydová pryskyřice (TERMOSET)
•Je to měkké
•„Je to měkké, tak je to IGELIT“
•Toto je typický laický výraz, kterého by se měl kvalifikovaný chemik (alespoň Bc.) VYVAROVAT
•Výrobce IG Farben > měkčené PVC >obchodní název s ® (firma už NEXISTUJE!)
•
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
30

Vzhůru k názvosloví 1!
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
31
Polymer
Acrylonitrile butadiene styrene (ABS)
Acrylic (PMMA)
Celluloid
Cellulose acetate
Polyurethane (PU)
Ethylene-Vinyl Acetate (EVA)
Ethylene vinyl alcohol (EVOH)
Fluoroplastics (PTFE, alongside with FEP, PFA, CTFE, ECTFE, ETFE)
Polyvinyl acetate (PVA)
Polyoxymethylene (POM or Acetal)
Polyphenylene oxide (PPO)

Vzhůru k názvosloví 2!
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
32
Polymer
Polyamide (PA or Nylon)
Polybutadiene (PBD)
Polybutylene (PB)
Polycaprolactone (PCL)
Polyethylene terephthalate (PET)
Polycarbonate (PC)
Polyethylene (PE)
Polylactic acid (PLA)
Polypropylene (PP)
Polystyrene (PS)
Polyvinyl chloride (PVC)

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
33
NOMENKLATIRA CZ 1 _588.jpg

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
34
NOMENKLATURA CZ 2 _589.jpg

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
35
NOMENKLATURA CZ 23_590.jpg

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
36
NOMENKLATURA CZ 4_591.jpg

STRUKTURA Polymerů 1
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
37
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


Možné struktury makromolekul WIKI ENG 17022013.png
To přenecháme do MAKROMOLEKULÁRNÍ CHEMIE

STRUKTURA Polymerů 2
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
38
File:Polymer Branch.svg
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


File:Polypropylene.svg
Větvení makromolekuly
POLYPROPYLEN – obvykle není větvený

STRUKTURA Polymerů 3
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
39
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


struktura makromolekuly 1592.jpg
a – lineární, b – větvená, c - síťovaná

STRUKTURA Polymerů 4
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
40
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


Síťovaná struktura polyesteru
struktura makromolekuly 1595.jpg

STRUKTURA Polymerů 5
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
41
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


Lineární amorfní polymer - struktura
struktura makromolekuly 1593.jpg

STRUKTURA Polymerů 6/1
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
42
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


img151.jpg img152.jpg
Barvy jsou udělány digitálním zpracováním obrazu!
Může to vypadat výtvarně zajímavě.
Krystalizace v podobě tzv.  SFÉROLITŮ. Ty jsou v objemu kulovité, ale v ploše kruhovité.

STRUKTURA Polymerů 6/2
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
43
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


Lineární semikrystalický polymer – struktura (a – krystalické domény)
struktura makromolekuly 1594.jpg

STRUKTURA Polymerů 7 - PE
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
44
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


Typický semikrystalický plast
PE podle hustoty a struktury597.jpg
Může se to lišit v různých knihách!

STRUKTURA Polymerů 8 - PE
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
45
Typický semikrystalický plast
struktura makromolekuly 1596.jpg

STRUKTURA Polymerů 9
•Nízkomolekulární krystalická látka – krystaly velikosti mm až cm, krystalinita >> 100 % hmot.
•Semikrystalický polymer – krystaly velikosti 102 nm až 103 nm, krystalinita < 100 % hmot., typicky
okolo 50 ± 30 % hmot. •Amorfní polymer – krystalinita 0 % hmot.
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
46
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search

STRUKTURA Polymerů 9/1
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
47
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


img325.jpg img320.jpg
Může být ale orientováno, klubko je typické pro roztok
To jsou ty kolmé části, co se nahoře stáčejí opět dolů

STRUKTURA Polymerů 9/2
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
48
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


img327.jpg

STRUKTURA Polymerů 9/3
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
49
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


img324.jpg
Tk = 409-273,15 =135,85°C
Tt = 537-273,15 =263,85°C
Tg = 347-273,15 =73,85 °C

STRUKTURA Polymerů 9/4
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
50
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


img323.jpg
Stanovení teploty tání
• bodotávek (mikroskop) > PA6 v laborkách
• DSC (diferenciální dynamická kalorimetrie)

STRUKTURA Polymerů 9/5
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
51
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


img321.jpg img322.jpg
KRYSTALICKÁ FÁZE  je uspořádanější a proto má NIŽŠÍ SPECIFICKÝ OBJEM = VYŠŠÍ HUSTOTU

STRUKTURA Polymerů 9/6
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
52
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


img328.jpg
Průběh křivky 2 závisí na KRYSTALINITĚ

STRUKTURA Polymerů 9/7
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
53
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


img326.jpg
MALÁ POHYBLIVOST SEGMENTŮ ŘETĚZCE
MALÁ RYCHLOST TVORBY ZÁRODKŮ ZE SEGMENTŮ ŘETĚZCE

STRUKTURA Polymerů 10
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
54
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


img318.jpg img319.jpg
Např. POLYBUTADIEN

STRUKTURA Polymerů 11
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
55
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search


img320.jpg
 r = gyrační poloměr
Pevná fáze
Roztok

Typický semikrystalický plast - PE
Typ PE
Hustota (g/cm3)
Obchodní název
LDPE
0,921
Bralen NA 7-25
HDPE
0,962
Liten MB 72
UHMWPE
0,940
GUR 4113 UHMW-PE
LLDPE
0,925
Flexirene MT 40 A
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
56

POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
57
okap 1 175.JPG
22. 2.2016

POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
58
okap 1 176.JPG
22. 2.2016

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
59
POLYMERY A PLASTY V PRAXI - BIRD NESTING
RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc.

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
60
skenovat0011.jpg skenovat0012.jpg

Slovníček
Squirrel
veverka
Woodpecker
datel
Chicks
ptáčátka
Feeding place
krmítko
nesting
hnízdiště, ptačí budka
22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
61

22. 2.2016
POLYMERY A PLASTY V PRAXI  1-2016
62
\\Pc171\scan\C5.jpg