•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•1
Polymery a plasty v praxi
POLYURETANY
RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc.
pospisil@gascontrolplast.cz
29716@mail.muni.cz

•4. 5.  2017

•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•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
•4. 5.  2017

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)
•
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•3
•Dodávají se PŘEVÁŽNĚ jako granulát (termoplasty) •Dodávání jako prášek – PVC •Termosety jako
HLAVNÍ SLOŽKA +  katalyzátor (EPOXIDY) nebo + INICIÁTOR (POLYESTERY)
•

POLYURETANY – hlavní oblasti použití
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•4
•Lepidla
•Tmely
•Měkké pěny
•Tvrdé pěny
•KAPALNÉ BARVY A LAKY
•Termoplastické elastomery
• ………….

•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•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
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•6
POLYURETANY 1___933.jpg IZOCYANATE GROUP 957.jpg POLYURETANY 2___934.jpg
•REAKCE S AKTIVNÍM VODÍKEM

POLYURETANY – trochu chemie 2
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•7
IZOCYANATE GROUP 957.jpg
•REAKCE S AKTIVNÍM VODÍKEM
POLYURETANY 3___935.jpg POLYURETANY 4___936.jpg

POLYURETANY – trochu chemie 3
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•8
POLYURETANY 5___937.jpg POLYURETANY 1___933.jpg POLYURETANY 8___940.jpg

POLYURETANY – trochu chemie 4
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•9
POLYURETANY 7___939.jpg POLYURETANY 9___941.jpg

POLYURETANY – trochu chemie 5
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•10
POLYURETANY 10___942.jpg POLYURETANY 14___946.jpg

 POLYURETANY – trochu chemie 6/1
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•11
POLYURETANY 20___952.jpg

 POLYURETANY – trochu chemie 6/2
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•12
str 713.jpg
•Lineární polyuretan – lineárnost je dána postupem reakce a poměrem složek (MOLÁRNĚ 1:1)
•SESÍŤOVANÝ polyuretan - je dáno poměrem složek (MOLÁRNĚ více DIISOKYANÁTU)
POLYURETANY 16___948.jpg

POLYURETANY – VYTVRZOVÁNÍ (síťování)
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•13
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
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•14

POLYURETANY – pár komerčních typů 1
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•15
POLYURETANY 18___950.jpg

POLYURETANY – pár komerčních typů 2
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•16
POLYURETANY 19___951.jpg

 POLYURETANY – TERMOPLASTICKÝ ELASTOMER 1
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•17
POLYURETANY reversible bond 21___953.jpg POLYURETANY 16___948.jpg POLYURETANY TPU structure
23___955.jpg

•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•18
img286.jpg
•Polyuretanové elastické vlákno SPANDEX – podobnost s klasickým vulkanizátem

 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
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•19

 POLYURETANY – TERMOPLASTICKÝ ELASTOMER 3
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•20
POLYURETANY rmechanical properties 22___954.jpg
•1 N/mm2 = 1 MPa
•!!! Obě osy jsou v logaritmické škále !!!
•TPU = termoplastický polyuretan

 POLYURETANY – TERMOPLASTICKÝ ELASTOMER 4
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•21
•!!! 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
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•22

POLYURETANY – lepidla
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•23
•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
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•24
•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
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•25
Barex.jpg
•MOJE ZKUŠENOST:
• materiál se v ohybech lámal,
• prodyšnost nebyla úrovni přírodní usně

POLYURETANY – měkké pěny & RECYKLACE
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•26
•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
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•27
•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
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•28
izolace trubky POLYURETANEM WIKI CZ 02052016.jpg

POLYURETANY – lepidla
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•29
•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
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•30
•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
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•31
POLYURETANY 17___949.jpg

•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•32
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
•
•
•
•

•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•33
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
•

•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•34
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
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•35
img539.jpg
•R je nejčastěji – CH3
img540.jpg
•POLYMERACE přes – OH z vody
•-OH zůstává na konci řetězce > DALŠÍ SNÍMEK
•+ n

KYANAKRYLÁTY – VTEŘINOVÁ lepidla
•4. 5.  2017
•POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYURETANY - 2017
•36
•POLYMERACE přes – OH z vody
•-OH zůstává na konci řetězce
img541.jpg