SlideShare a Scribd company logo
1 of 86
Download to read offline
Jan Grégr & Martin Slavík

CHE 11

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

MAKROMOLEKULÁRNÍ
SLOUcENINY
POLYMERY

Macromolecular chemistry

Katedra chemie FP TUL: http://www.kch.tul.cz

Polymers
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

MAKROMOLEKULÁRNÍ
SLOUcENINY
Obsah přednášky:
Polymerace
Polykondenzace
Vlivy na vlastnosti polymerů
Rozdělení makromolekulárních látek
Jednotlivé polymery
Mapy materiálových vlastností polymerů
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Makromolekulární sloučeniny
Tuto přednášku si můžete pro studium doplnit
on-line knihami z vydavatelství VŠCHT Praha
http://vydavatelstvi.vscht.cz/
Ducháček Vratislav: Základní pojmy z chemie a
technologie polymerů, jejich mezinárodní zkratky a
obchodní názvy
Prokopová Irena: Makromolekulární chemie
Ducháček Vratislav: Polymery - výroba, vlastnosti,
zpracování, použití
Makromolekulární sloučeniny

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Tuto přednášku si můžete pro studium doplnit
texty na webu kchtul http://www.kch.tul.cz/texty/chemiepriklady-web-pdf
Dále přednáškami zveřejněnými na stránkách
Katedry materiálů fakulty strojní
– autoři prof. Petr Louda a kolektiv a
Katedry strojírenské technologie – Oddělení tváření kovů a
plastů FS – autoři Ing. Luboš Běhálek a kolektiv
Historie

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

1791 - roztok přírodního kaučuku v terpentýnové silici
byl použit pro impregnaci textilu.
1811 - ve Vídni byla založena první evropská továrna
na zpracování přírodního kaučuku.
1839 - Američan Goodyear se objevením vulkanizace
zasloužil o technické využití přírodního kaučuku.
1859 - byl objeven vulkánfíbr, produkt částečné
hydrolýzy celulózy. Dodnes se používá na výrobu
kufrů jako náhrada úsní.
1865 - Angličan Parkes připravil z dusičnanového esteru
celulózy celuloid. Nitrátové hedvábí, první chemické
vlákno z téže suroviny vyrobil Francouz Chardonnet
Historie

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

1896 - němec Schönfeld připravil zušlechtěním
bílkovinného kaseinu umělou rohovinu - galalit
1907 - belgičan Baekeland technicky využil
fenolformaldehydové pryskyřice, nazvané po něm
bakelit
chemické reakce jejich vzniku popsal v roce 1872
němec Bayer
1917 - v Německu byl vyroben první syntetický kaučuk
z dimethylbutadienu
1920 - byl objeven polyvinylacetát
1924 - z polyvinylacetátu byl připraven polyvinylalkohol
Historie

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

1927 až 1932 – Američan Carothers popsal výrobu
lineárních polyesterů a polyamidů
je také autorem syntézy chloroprenového kaučuku
1930 – rozmach výroby syntetických kaučuků.
1933 – výroba rozvětveného polyethylenu.
1940 – výroba polystyrenu a silikonů.
1947 – výroba polytetrafluorethylenu
1953 – získal Hermann Staudinger Nobelovu cenu
za výzkum polymerů

Walace Carothers, Stephanie Kwolek, Otto Wichterle …
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polymery
molekula výchozí látky se nazývá monomer,
výsledná makromolekula se nazývá polymer,
reakce, při nichž vznikají makromolekuly se
nazývají polyreakce

polyreakce
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polymery
Polymerace je násobná adice monomerních jednotek
obsahujících dvojnou vazbu nebo kruh.
Polykondenzace je současná adice a eliminace.
Monomery musí obsahovat minimálně dvě funkční
skupiny a vedle makromolekuly vzniká jako vedlejší
produkt ještě malá molekula (obvykle voda).
Polyadice je reakce, která má prvky charakteristické jak
pro polymeraci (jeden z monomerů obsahuje dvojnou
vazbu, nebo kruh), tak pro polykondenzaci (dvě funkční
skupiny na monomeru)
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polymerace

monomer  eten = etylen
má dvojnou vazbu
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polymerace

vysoký tlak, zvýšená teplota, katalyzátor
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polymerace

p-molekulární orbity molekul se dostávají do kontaktu
elektrony z p-vazby se přesunou mezi molekuly
a navzájem je spojí
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polymerace

n

Vznikne makromolekula polyetylenu
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polymerace

monomer  oxiran = etylenoxid
má cyklickou strukturu  kruh
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Polymerace

tlak, teplota, katalyzátor
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polymerace

Vazba mezi uhlíkem a kyslíkem nemá správný úhel, je tedy
pod jistým napětím.
Dalším tlakem nebo katalyzátorem se tato vazba rozštěpí.
Vazby zaujmou standardní vazebné úhly a vzniklé částice se
spojí v řetězec polyoxyetylenu.
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Polymerace

n
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polymerace
Skutečný průběh polymeračních reakcí je mnohem
složitější a jednotlivé dílčí reakce probíhají řetězově
za sebou
Počáteční stádium polymerační reakce je označováno jako
iniciace – tedy zahájení průběhu reakcí
Další fází je propagace – tedy postupné narůstání
makromolekul
Poslední fází je terminace – ukončení růstu makromolekul
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polykondenzace
monomery
mají po dvou funkčních skupinách

kyselina tereftalová

1,2-etandiol
etylenglykol
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polykondenzace
Teplo, katalyzátor (tlak)
Vzájemnou reakcí se odštěpuje malá molekula

H2O
V tomto případě molekula vody
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polykondenzace

Vzniklé spojené molekuly reagují řetězově s dalšími
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polykondenzace
Až vytvoří makromolekulu polyesteru

n
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polykondenzace

Model devíti molekul řetězců polyesteru
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Rozdělení polymerů
Makromolekulární látky rozdělujeme
podle jejich chování při zahřívání na
termoplasty
a termosety (reaktoplasty),

podle jejich mechanických vlastností na
elastomery a plastomery
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Vlivy na vlastnosti polymerů
Vlastnosti makromolekulárních látek závisí na jejich
vnitřní struktuře založené na parametrech chemických
vazeb v polymeru
Čistě lineární uhlovodíkové polymery mají nižší obory
teplotní využitelnosti, jsou však odolné vůči prostředí
(kyseliny+zásady)
Pokud se v polymeru střídají vazby C–C s jinými vazbami,
např.: C–O – je teplotní odolnost vyšší, ale vazby
reaktivnější narušitelné prostředím
Fluorované polymery mají vyšší teplotní odolnost
Žebříčkové polymery, nebo prostorové polymery mají
vyšší teplotní odolnost …
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Vlivy na vlastnosti polymerů
Vlastnosti makromolekulárních látek závisí na jejich
vnitřní struktuře a mohou být ovlivněny při jejich výrobě
např.:
kontrolou molekulové hmotnosti,
kombinací různých monomerů,
užitím stereospecifických katalyzátorů,
přidáním plastifikačních přísad,
použitím různých plnidel nebo výztuží,
volbou technologických podmínek zpracování.
Významně ovlivní výsledné vlastnosti polymerů
dodatečné síťování, t.j. vulkanizace kaučuků a
vytvrzování syntetických pryskyřic
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Molekulová hmotnost

Nízká molekulová hmotnost
• Měkké až voskovité látky nebo kapaliny

Vysoká molekulová hmotnost
• Tužší a tvrdší materiály

Rozložení molekulové hmotnosti
www.kch.tul.cz

Kopolymery
Homopolymer

Katedra chemie FP TUL |

Blokový kopolymer
Roubovaný
kopolymer

Střídavý kopolymer
Statistický
kopolymer
www.kch.tul.cz
Katedra chemie FP TUL |

… a zase nám dali svačinu v misce
z nějakého kopolymeru …
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Prostorové uspořádání řetězců

isotaktické
syndiotaktické

ataktické
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Změkčovadla

PVC

novodur

novoplast

neměkčený
trubky, tyče

měkčený
igelit, lino
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Plnidla a výztuže

plnidla
• nezlepšují mechanické ani jiné
vlastnosti

výztuže
• zlepšují mechanické a další
vlastnosti
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Síťování a vytvrzování

Síťování reaktivních pryskyřic
• vytváření prostorové sítě,
spojováním makromolekul epoxidů,
fenoplastů, nenasycených polyesterů

Vytvrzování kaučuků
• vytváření sulfidických můstků mezi
kaučukovými řetězci
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Přehled dělení polymerů
Makromolekulární látky podle způsobu výroby
www.kch.tul.cz

název
polymery a
kopolymery

chemická reakce vzniku
polymerace - monomery alespoň
s jednou dvojnou vazbou v molekule nevzniká žádná vedlejší sloučenina

Katedra chemie FP TUL |

polykondenzáty polykondenzace - základní molekuly
alespoň se dvěma funkčními
skupinami nebo aktivními vodíky vzniká jednoduchá vedlejší sloučenina

polyadiční
sloučeniny

příklady látek
polyethylen, polypropylen,
polybutadien, polystyren,
polyvinylchlorid,
polyisopren, polyakrylonitril,
polypropylen
fenoplasty, aminoplasty,
polyamidy, polyestery,
polykarbonáty

polyadice - základní molekuly alespoň lineární polyuretany, základní
se dvěma funkčními skupinami epoxidové pryskyřice
neuvolňuje se vedlejší sloučenina
Makromolekulární látky podle jejich chování
při zahřívání
změny vlastností způsobené
zahříváním
termoplasty za normální teploty jsou tuhé,
zahříváním měknou, popř. se až taví a
po ochlazení zase získávají původní
vlastnosti - celý pochod lze vícekrát
opakovat, vlastnosti polymeru se však
postupně zhoršují

příklady látek

reaktoplasty při prvním zpracování přecházejí
zahřátím nejprve do plastického stavu,
dalším zahříváním se chemickou reakcí
vytvrdí a tento stav je konečný; při
opakovaném zahřátí se již chemicky
nemění, pouze při ohřevu na vyšší
teplotu mohou degradovat až
zuhelnatět

fenoplasty, aminoplasty,
vytvrzené epoxidové
pryskyřice, nenasycené
polyestery, trojrozměrné
polyuretany, glyptalové
pryskyřice

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

název

polyethylen, polypropylen,
polyvinylchlorid, polystyren,
polyamidy,
lineární polyestery
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Makromolekulární látky podle technických
vlastností
název
elastomery

vlastnosti
polymery, které jsou kaučukovitě
pružné v v dosti velkém teplotním
rozsahu

příklady látek
přírodní kaučuky,
syntetické kaučuky a pryže

plastomery

termoplasty i reaktoplasty, které
fenoplasty, polyethylen,
zahříváním jednorázově nebo
polypropylen, polyamidy,
opakovaně přecházejí do plastického polyvinylchlorid ...
stavu, nutného pro jejich zpracování

termoplastický elastomer, který se zpracovává za
elastomer
tepla jako termoplast a nevyžaduje
vulkanizaci

některé blokové
kopolymery, např.: styrenbutadien-styren

vláknotvorné
polymery

polyamidy, lineární
polyestery,
polyakrylonitril,
deriváty celulózy,
polypropylen

termoplasty s velkým podílem
nevratné deformace, které si
zachovávají orientovanou strukturu,
nutnou pro výrobu vláken
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Jednotlivé polymery
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Jednotlivé polymery

!
zkratka - název
PE – polyethylen
PP – polypropylen

PS – polystyren

PVC –
polyvinylchlorid

vzorec
-[CH2-CH2]n-[CH2-CH]n|
CH3
-[CH2-CH]n|
C6H5
-[CH2-CH]n|
Cl

použití
vlákna, trubky, obaly
vlákna, trubky, obaly,
nárazníky aut
pěnový polystyren,
nádoby
igelit - obalová technika,
podlahoviny,
konstrukční hmoty novodur
www.kch.tul.cz

Jednotlivé polymery
zkratka - název
PTFE –
polytetrafluorethylen

Katedra chemie FP TUL |

PVF – polyvinylfluorid

!

vzorec
-[CF2-CF2]n-

-[CH2-CH]n|
F
Teflex –
-[CF2-CF]npolytrifluorchlorethylen
|
Cl
PVA – polyvinylalkohol -[CH2-CH]n|
OH

použití
tepelně odolné hmoty,
kluzné hmoty,
konstrukční materiály
Tedlar, separační fólie

tepelně odolné nátěry nádobí
nátěrové hmoty,
separační nátěry
www.kch.tul.cz

Jednotlivé polymery

!

Katedra chemie FP TUL |

zkratka - název
vzorec
PVA – polyvinylalkohol -[CH2-CH]n|
OH
PVAc – polyvinylacetát -[CH2-CH]n|
OCOCH3
PAN – polyakrylonitril -[CH2-CH]n|
CN

použití
nátěrové hmoty,
separační nátěry
lepidla, nátěrové hmoty

vlákna
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Jednotlivé polymery

!
zkratka - název
PMMA –
polymethylmetakrylát

PAD 6
poly -kaprolaktam

vzorec
CH3
|
–[CH2-C]n–
|
COOCH3
-[CO-NH-(CH2)5]n -

použití
Dentakryl, plexisklo,
konstrukční materiál,
zalévací hmoty

Vlákna Silon,
konstrukční materiál
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Syntetické kaučuky
název
butadienový kaučuk
isoprenový kaučuk

!

vzorec
-[CH2-CH=CH-CH2]n-[CH2-C=CH-CH2]n|
CH3
chloroprenový kaučuk
-[CH2-C=CH-CH2]n|
Cl
butadienstyrenový kaučuk
-[CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH]n|
C6H5
butadienakrylonitrilový kaučuk -[CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH]n|
CN
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polymery vzniklé polykondenzací

!

Polyamidy:
termoplastické materiály vyráběné z dikarbonových
kyselin a diaminů,
obsahují vazbu –CO-NH–, čímž se podobají bílkovinám.
Jsou známy jako vlákna i jako konstrukční materiál.
Obecný vzorec je následující:
-[-CO -R1-CO-NH-R2-NH-]nNejznámější značka – Nylon – polyamid 66
Silon – polyamid 6 je
připravován polymerací nikoliv polykondenzací
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polyestery

!

termoplastické materiály vyráběné z dikarbonových
kyselin a dvojfunkčních alkoholů esterifikací.
Obecný vzorec :
–[- CO -R1-CO-O-R2-O-]n–
Nasycené polyestery jsou obvykle termoplastické, mají
dobré mechanické vlastnosti, použití jak na vlákna, tak
i na konstrukční materiály.
Nenasycené polyestery je možné síťovat např.
styrenem a používají se jako termosetické pryskyřice
(skelné lamináty).
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Fenolformaldehydové pryskyřice

!vzniklým reakcí fenolu a
jsou typickým termosetem
formaldehydu
podle stupně zesítění rozeznáváme novolakové
pryskyřice, rezoly, rezitoly a nejtvrdší rezity
jejich zesíťovaná struktura je tvořena –CH2– můstky
mezi benzenovými jádry v polohách 1,2,4
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Fenolformaldehydové pryskyřice
Nejznámější je Bakelit,
použití FF pryskyřic:
lepidla, laky, těsnící tmely,
ve vyztuženém stavu jako konstrukční materiály a
elektrotechnické materiály.
www.kch.tul.cz

Polyuretany jsou vyráběny reakcí diisokyanátů s dioly,
mají obecný vzorec:

Katedra chemie FP TUL |

Polymerní látky vyráběné polyadicí

Použití: lepidla, laky, tmely, houževnaté materiály,
umělá kůže...

–[-O-R1-O-CO-NH-R2-NH-CO-]n–
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polymerní látky vyráběné polyadicí

!
Epoxidové pryskyřice jsou typické termosetické
pryskyřice, které vytvrzují - síťují díky reakci
přítomného epoxidového (oxiranového) kruhu.

R

CH2

HC
O

Existuje široká paleta epoxidových pryskyřic pro použití
jako laky, lepidla, tmely, zalévací a laminační pryskyřice
atp.
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polymerní látky vyráběné polyadicí

!
Alkydové pryskyřice
vznikají polyadičními a polykondenzačními reakcemi
anhydridů dikarbonových kyselin s glycerinem,
používají se jako laky, zalévací pryskyřice i jako
konstrukční materiály.
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

škrob

Přírodní polymerní látky
celulóza

Přírodní polymerní látky

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Celulóza
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

lignin

Přírodní polymerní látky
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Přírodní polymerní látky
Peptidový biopolymer je složen z více než 10 aminokyselin a je
základem bílkovin (proteinů).
Polypeptidový základ mají i vlna a hedvábí.
Aminokyseliny jsou spojeny vazbou –CO–NH–.
DNA

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Přírodní polymerní látky
Polypeptidový základ mají nukleové
kyseliny
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Speciální polymery
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Tepelně odolné polymery
°C

300
280
260
240
220
200
180
160

100% 
stupeň zesíťování
 0%
termosety
houževnaté
částečně
vysoko
termosety
zesíťované
teplotní
termoplasty termoplasty
PI
LARC-TPI

PEEK

BMI
BMI

PPS

EP

PEI
PC

EP

PI - polyimid, BMI - bis-maleinimid, PEI - polyetherimid, PC - polykarbonát
LARC-TPI - toluylfenylpolyimid, PEEK - polyetheretherketon, EP - epoxid,
PPS - polyfenylensulfid
Tepelně odolná polymerní vlákna
www.kch.tul.cz

Běžná polymerní vlákna mají nízkou teplotní odolnost, tedy
nesnáší praní vroucí vodě, přesto byly vyvinuty polymery,
které vydrží poměrně vysoké teploty

! – odolnost cca 280°C
Polytetrafluoroethylen – Teflon

Katedra chemie FP TUL |

Aromatické polyamidy – Kevlar, Nomex, Twaron – cca 450°C
Složitější aromatické systémy – polybenzoxazoly,
polybenzthiazoly – cca 500°C

Teflon

Kevlar

PBO
www.kch.tul.cz

Elektrovodivé polymery
Musí mít systém konjugovaných dvojných vazeb

Katedra chemie FP TUL |

!

polyacetylen

polyanilin

polypyrrol
Biodegradabilní polymery

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Musí mít vazby snadno narušitelné přírodními vlivy
Biodegradabilní polymer je takový materiál, který se
účinkem všudy přítomných mikroorganismů rozloží na oxid
uhličitý a vodu, tedy pro životní prostředí přijatelné
produkty.
Vzniklý oxid uhličitý může být účinkem fotosyntézy znovu
využit pro tvorbu nového škrobu.
Životnost biodegradabilních polymerů se pohybuje od
několika týdnů do několika let.
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Biodegradabilní polymery
Kukuřice  kukuřičný škrob  fermentací: kyselina mléčná
(lactic acid)  polykondenzace  kyseliny poly-mléčná (PLA) 
zpracování běžnými technologiemi pro zvlákňování termoplastů
Mechanické vlastnosti takto vyrobeného vlákna jsou srovnatelné
s klasickým polyesterovým vláknem, kromě teploty tání, ta je nižší
(175 °C).
Prioritu ve výrobě kukuřičného vlákna má japonská firma KANEBO.
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Tepelně odolné polymery
Musí mít vazby velmi
stabilní nebo vytvářet
žebříčkovité řetězce
pomáhají i vodíkové
můstky uvnitř nebo
mezi řetězci
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Tepelně odolné polymery
Polysulfony – PSU – Tg 185 °C

Polyéterimidy – PEI – Tg 216 °C
Tepelně odolné polymery

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polyéteréterketo ny – PEEK – použitelné do 280 °C
Tepelně odolné polymery

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polyamidoimidy – PAI – použitelné přes 220 °C
Tepelně odolné polymery

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Polybezotriazoly – PBI – použitelné do 450 °C

R
N
N

R
N
N H

H N

N

...

...
H

H N

N H
N
R

H
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Provozní teplota

O

C
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Světová spotřeba plastů podle aplikace

Elektro/elektronika
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Anorganické polymery
Silikony – řetězec
s vazbami –Si–O–
boční řetězce
uhlíkové

Sialáty – geopolymery – vazby obdobné přírodním
hlinitokřemičitanům – široké uplatnění
Fosfazeny – řetězec
s vazbami –P=N–
Na fosforu halogeny
(fluor nebo chlor)

Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Anorganické polymery

Thiazyly – řetězce –S=N– mohou být supravodivé
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Mapy materiálových vlastností

http://www-materials.eng.cam.ac.uk/mpsite/interactive_charts/strengthductility/default.html
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Mapy materiálových vlastností

Michael F. Ashby
Cambridge Engineering
Design Centre
www.kch.tul.cz
Katedra chemie FP TUL |

Umožňují porovnat vlastnosti různých materiálů a jsou
významným pomocníkem pro výběr nejvhodnějších
materiálů pro konstrukční řešení
www.kch.tul.cz

Pevnost a hustota

Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Pevnost a houževnatost

Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Pevnost a maximální
provozní teplota

Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Pevnost a tažnost

Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Specifický modul
a specifická pevnost

Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

E–modul a cena

Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Pevnost a cena

Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Elektrický odpor
a cena

Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Recyklovatelnost
a cena

Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz

Obsah energie a cena

Katedra chemie FP TUL |
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

… a dokud se ty polymery nenaučíš,
nedostaneš ani kousek masa ….
Katedra chemie FP TUL |

www.kch.tul.cz

Děkuji za pozornost – příští přednáška

More Related Content

What's hot

ამოცანა 33-42
ამოცანა 33-42ამოცანა 33-42
ამოცანა 33-42barambo
 
GENERAL CHARACTERISTICS OF THE COMPOUNDS OF ALKALI METALS
GENERAL CHARACTERISTICS OF THE COMPOUNDS OF ALKALI METALSGENERAL CHARACTERISTICS OF THE COMPOUNDS OF ALKALI METALS
GENERAL CHARACTERISTICS OF THE COMPOUNDS OF ALKALI METALSSaish Solanki
 
ამოცანა 6-10
ამოცანა 6-10ამოცანა 6-10
ამოცანა 6-10barambo
 
G 007.docx
G 007.docxG 007.docx
G 007.docxqimia
 
გაკვეთილი № 7
გაკვეთილი № 7გაკვეთილი № 7
გაკვეთილი № 7datiko43
 
WELDING QUALIFICATION.PPT
WELDING QUALIFICATION.PPTWELDING QUALIFICATION.PPT
WELDING QUALIFICATION.PPTAbrahamAby3
 

What's hot (9)

ამოცანა 33-42
ამოცანა 33-42ამოცანა 33-42
ამოცანა 33-42
 
GENERAL CHARACTERISTICS OF THE COMPOUNDS OF ALKALI METALS
GENERAL CHARACTERISTICS OF THE COMPOUNDS OF ALKALI METALSGENERAL CHARACTERISTICS OF THE COMPOUNDS OF ALKALI METALS
GENERAL CHARACTERISTICS OF THE COMPOUNDS OF ALKALI METALS
 
ამოცანა 6-10
ამოცანა 6-10ამოცანა 6-10
ამოცანა 6-10
 
Hydrogen
HydrogenHydrogen
Hydrogen
 
G 007.docx
G 007.docxG 007.docx
G 007.docx
 
Industrial preparation of Sodium carbonate
Industrial preparation of Sodium carbonateIndustrial preparation of Sodium carbonate
Industrial preparation of Sodium carbonate
 
Project Schedule - Level IV Schedule
Project Schedule - Level IV ScheduleProject Schedule - Level IV Schedule
Project Schedule - Level IV Schedule
 
გაკვეთილი № 7
გაკვეთილი № 7გაკვეთილი № 7
გაკვეთილი № 7
 
WELDING QUALIFICATION.PPT
WELDING QUALIFICATION.PPTWELDING QUALIFICATION.PPT
WELDING QUALIFICATION.PPT
 

More from Department of Chemistry FP TUL

More from Department of Chemistry FP TUL (20)

Nano.TUL.cz prezentace pro školy
Nano.TUL.cz prezentace pro školyNano.TUL.cz prezentace pro školy
Nano.TUL.cz prezentace pro školy
 
Erasmus – Finsko 2012 prezentace
Erasmus – Finsko 2012 prezentaceErasmus – Finsko 2012 prezentace
Erasmus – Finsko 2012 prezentace
 
Projekt: Polypyrrol
Projekt: PolypyrrolProjekt: Polypyrrol
Projekt: Polypyrrol
 
CHE13 Technické plyny. Závěr výuky.
CHE13 Technické plyny. Závěr výuky.CHE13 Technické plyny. Závěr výuky.
CHE13 Technické plyny. Závěr výuky.
 
Min 05-chemicke-vlastnosti
Min 05-chemicke-vlastnostiMin 05-chemicke-vlastnosti
Min 05-chemicke-vlastnosti
 
Min 04-fyzikalni-vlastosti
Min 04-fyzikalni-vlastostiMin 04-fyzikalni-vlastosti
Min 04-fyzikalni-vlastosti
 
Min03 mineralogie-ict
Min03 mineralogie-ictMin03 mineralogie-ict
Min03 mineralogie-ict
 
Min 02-kamen-v-prirode
Min 02-kamen-v-prirodeMin 02-kamen-v-prirode
Min 02-kamen-v-prirode
 
MIN 01 - clovek a kamen
MIN 01 - clovek a kamenMIN 01 - clovek a kamen
MIN 01 - clovek a kamen
 
HIC13: Nejnovejsi historie chemie
HIC13:  Nejnovejsi historie chemieHIC13:  Nejnovejsi historie chemie
HIC13: Nejnovejsi historie chemie
 
HIC 12: Historie chemickeho prumyslu
HIC 12: Historie chemickeho prumysluHIC 12: Historie chemickeho prumyslu
HIC 12: Historie chemickeho prumyslu
 
Mineralogie jmol
Mineralogie jmolMineralogie jmol
Mineralogie jmol
 
Molekularni vizualizace modifikaci uhliku
Molekularni vizualizace modifikaci uhlikuMolekularni vizualizace modifikaci uhliku
Molekularni vizualizace modifikaci uhliku
 
HIC 11: Vyvoj chemickeho skolstvi a vedy v Cechach
HIC 11: Vyvoj chemickeho skolstvi a vedy v CechachHIC 11: Vyvoj chemickeho skolstvi a vedy v Cechach
HIC 11: Vyvoj chemickeho skolstvi a vedy v Cechach
 
HIC 10: Vyvoj nazoru na stavbu latek
HIC 10: Vyvoj nazoru na stavbu latekHIC 10: Vyvoj nazoru na stavbu latek
HIC 10: Vyvoj nazoru na stavbu latek
 
HIC 09: Vyvoj analyticke chemie
HIC 09:  Vyvoj analyticke chemieHIC 09:  Vyvoj analyticke chemie
HIC 09: Vyvoj analyticke chemie
 
HIC 08: Vyvoj fyzikalni chemie
HIC 08: Vyvoj fyzikalni chemieHIC 08: Vyvoj fyzikalni chemie
HIC 08: Vyvoj fyzikalni chemie
 
HIC 07: Vyvoj organicke chemie a biochemie
HIC 07: Vyvoj organicke chemie a biochemieHIC 07: Vyvoj organicke chemie a biochemie
HIC 07: Vyvoj organicke chemie a biochemie
 
HIC 06: Vyvoj anorganicke chemie
HIC 06: Vyvoj anorganicke chemieHIC 06: Vyvoj anorganicke chemie
HIC 06: Vyvoj anorganicke chemie
 
HIC 05: prumyslova revoluce
HIC 05:  prumyslova revoluceHIC 05:  prumyslova revoluce
HIC 05: prumyslova revoluce
 

Recently uploaded

Project Restart 2024: Martin Vasquez - Inteligence je schopnost reagovat na z...
Project Restart 2024: Martin Vasquez - Inteligence je schopnost reagovat na z...Project Restart 2024: Martin Vasquez - Inteligence je schopnost reagovat na z...
Project Restart 2024: Martin Vasquez - Inteligence je schopnost reagovat na z...Taste
 
Project Restart 2024: Jan Řezáč - Nahradí AI projektové manažery?
Project Restart 2024: Jan Řezáč - Nahradí AI projektové manažery?Project Restart 2024: Jan Řezáč - Nahradí AI projektové manažery?
Project Restart 2024: Jan Řezáč - Nahradí AI projektové manažery?Taste
 
Project Restart 2024: Hana Březinová - Psychologické tipy pro práci s lidmi n...
Project Restart 2024: Hana Březinová - Psychologické tipy pro práci s lidmi n...Project Restart 2024: Hana Březinová - Psychologické tipy pro práci s lidmi n...
Project Restart 2024: Hana Březinová - Psychologické tipy pro práci s lidmi n...Taste
 
Project Restart 2024: Pavel Minář - Procesy pro lepší projekty
Project Restart 2024: Pavel Minář - Procesy pro lepší projektyProject Restart 2024: Pavel Minář - Procesy pro lepší projekty
Project Restart 2024: Pavel Minář - Procesy pro lepší projektyTaste
 
Project Restart 2024: Jiří Langr - Mytologie projektů
Project Restart 2024: Jiří Langr - Mytologie projektůProject Restart 2024: Jiří Langr - Mytologie projektů
Project Restart 2024: Jiří Langr - Mytologie projektůTaste
 
Martina Košanová: Komunikace s problémovými uživateli knihoven
Martina Košanová: Komunikace s problémovými uživateli knihovenMartina Košanová: Komunikace s problémovými uživateli knihoven
Martina Košanová: Komunikace s problémovými uživateli knihovenÚISK FF UK
 
Project Restart 2024: Lenka Auerová - Budování holistické organizace
Project Restart 2024: Lenka Auerová - Budování holistické organizaceProject Restart 2024: Lenka Auerová - Budování holistické organizace
Project Restart 2024: Lenka Auerová - Budování holistické organizaceTaste
 
Project Restart 2024: Karel Smutný - Specializace patří do 19. století
Project Restart 2024: Karel Smutný - Specializace patří do 19. stoletíProject Restart 2024: Karel Smutný - Specializace patří do 19. století
Project Restart 2024: Karel Smutný - Specializace patří do 19. stoletíTaste
 

Recently uploaded (8)

Project Restart 2024: Martin Vasquez - Inteligence je schopnost reagovat na z...
Project Restart 2024: Martin Vasquez - Inteligence je schopnost reagovat na z...Project Restart 2024: Martin Vasquez - Inteligence je schopnost reagovat na z...
Project Restart 2024: Martin Vasquez - Inteligence je schopnost reagovat na z...
 
Project Restart 2024: Jan Řezáč - Nahradí AI projektové manažery?
Project Restart 2024: Jan Řezáč - Nahradí AI projektové manažery?Project Restart 2024: Jan Řezáč - Nahradí AI projektové manažery?
Project Restart 2024: Jan Řezáč - Nahradí AI projektové manažery?
 
Project Restart 2024: Hana Březinová - Psychologické tipy pro práci s lidmi n...
Project Restart 2024: Hana Březinová - Psychologické tipy pro práci s lidmi n...Project Restart 2024: Hana Březinová - Psychologické tipy pro práci s lidmi n...
Project Restart 2024: Hana Březinová - Psychologické tipy pro práci s lidmi n...
 
Project Restart 2024: Pavel Minář - Procesy pro lepší projekty
Project Restart 2024: Pavel Minář - Procesy pro lepší projektyProject Restart 2024: Pavel Minář - Procesy pro lepší projekty
Project Restart 2024: Pavel Minář - Procesy pro lepší projekty
 
Project Restart 2024: Jiří Langr - Mytologie projektů
Project Restart 2024: Jiří Langr - Mytologie projektůProject Restart 2024: Jiří Langr - Mytologie projektů
Project Restart 2024: Jiří Langr - Mytologie projektů
 
Martina Košanová: Komunikace s problémovými uživateli knihoven
Martina Košanová: Komunikace s problémovými uživateli knihovenMartina Košanová: Komunikace s problémovými uživateli knihoven
Martina Košanová: Komunikace s problémovými uživateli knihoven
 
Project Restart 2024: Lenka Auerová - Budování holistické organizace
Project Restart 2024: Lenka Auerová - Budování holistické organizaceProject Restart 2024: Lenka Auerová - Budování holistické organizace
Project Restart 2024: Lenka Auerová - Budování holistické organizace
 
Project Restart 2024: Karel Smutný - Specializace patří do 19. století
Project Restart 2024: Karel Smutný - Specializace patří do 19. stoletíProject Restart 2024: Karel Smutný - Specializace patří do 19. století
Project Restart 2024: Karel Smutný - Specializace patří do 19. století
 

CHE 11: Makromolekularni Slouceniny

  • 1. Jan Grégr & Martin Slavík CHE 11 Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz MAKROMOLEKULÁRNÍ SLOUcENINY POLYMERY Macromolecular chemistry Katedra chemie FP TUL: http://www.kch.tul.cz Polymers
  • 2. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz MAKROMOLEKULÁRNÍ SLOUcENINY Obsah přednášky: Polymerace Polykondenzace Vlivy na vlastnosti polymerů Rozdělení makromolekulárních látek Jednotlivé polymery Mapy materiálových vlastností polymerů
  • 3. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz
  • 4. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Makromolekulární sloučeniny Tuto přednášku si můžete pro studium doplnit on-line knihami z vydavatelství VŠCHT Praha http://vydavatelstvi.vscht.cz/ Ducháček Vratislav: Základní pojmy z chemie a technologie polymerů, jejich mezinárodní zkratky a obchodní názvy Prokopová Irena: Makromolekulární chemie Ducháček Vratislav: Polymery - výroba, vlastnosti, zpracování, použití
  • 5. Makromolekulární sloučeniny Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Tuto přednášku si můžete pro studium doplnit texty na webu kchtul http://www.kch.tul.cz/texty/chemiepriklady-web-pdf Dále přednáškami zveřejněnými na stránkách Katedry materiálů fakulty strojní – autoři prof. Petr Louda a kolektiv a Katedry strojírenské technologie – Oddělení tváření kovů a plastů FS – autoři Ing. Luboš Běhálek a kolektiv
  • 6. Historie Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz 1791 - roztok přírodního kaučuku v terpentýnové silici byl použit pro impregnaci textilu. 1811 - ve Vídni byla založena první evropská továrna na zpracování přírodního kaučuku. 1839 - Američan Goodyear se objevením vulkanizace zasloužil o technické využití přírodního kaučuku. 1859 - byl objeven vulkánfíbr, produkt částečné hydrolýzy celulózy. Dodnes se používá na výrobu kufrů jako náhrada úsní. 1865 - Angličan Parkes připravil z dusičnanového esteru celulózy celuloid. Nitrátové hedvábí, první chemické vlákno z téže suroviny vyrobil Francouz Chardonnet
  • 7. Historie Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz 1896 - němec Schönfeld připravil zušlechtěním bílkovinného kaseinu umělou rohovinu - galalit 1907 - belgičan Baekeland technicky využil fenolformaldehydové pryskyřice, nazvané po něm bakelit chemické reakce jejich vzniku popsal v roce 1872 němec Bayer 1917 - v Německu byl vyroben první syntetický kaučuk z dimethylbutadienu 1920 - byl objeven polyvinylacetát 1924 - z polyvinylacetátu byl připraven polyvinylalkohol
  • 8. Historie Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz 1927 až 1932 – Američan Carothers popsal výrobu lineárních polyesterů a polyamidů je také autorem syntézy chloroprenového kaučuku 1930 – rozmach výroby syntetických kaučuků. 1933 – výroba rozvětveného polyethylenu. 1940 – výroba polystyrenu a silikonů. 1947 – výroba polytetrafluorethylenu 1953 – získal Hermann Staudinger Nobelovu cenu za výzkum polymerů Walace Carothers, Stephanie Kwolek, Otto Wichterle …
  • 9. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymery molekula výchozí látky se nazývá monomer, výsledná makromolekula se nazývá polymer, reakce, při nichž vznikají makromolekuly se nazývají polyreakce polyreakce
  • 10. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymery Polymerace je násobná adice monomerních jednotek obsahujících dvojnou vazbu nebo kruh. Polykondenzace je současná adice a eliminace. Monomery musí obsahovat minimálně dvě funkční skupiny a vedle makromolekuly vzniká jako vedlejší produkt ještě malá molekula (obvykle voda). Polyadice je reakce, která má prvky charakteristické jak pro polymeraci (jeden z monomerů obsahuje dvojnou vazbu, nebo kruh), tak pro polykondenzaci (dvě funkční skupiny na monomeru)
  • 11. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymerace monomer  eten = etylen má dvojnou vazbu
  • 12. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymerace vysoký tlak, zvýšená teplota, katalyzátor
  • 13. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymerace p-molekulární orbity molekul se dostávají do kontaktu elektrony z p-vazby se přesunou mezi molekuly a navzájem je spojí
  • 14. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymerace n Vznikne makromolekula polyetylenu
  • 15. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymerace monomer  oxiran = etylenoxid má cyklickou strukturu  kruh
  • 16. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymerace tlak, teplota, katalyzátor
  • 17. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymerace Vazba mezi uhlíkem a kyslíkem nemá správný úhel, je tedy pod jistým napětím. Dalším tlakem nebo katalyzátorem se tato vazba rozštěpí. Vazby zaujmou standardní vazebné úhly a vzniklé částice se spojí v řetězec polyoxyetylenu.
  • 18. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymerace n
  • 19. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymerace Skutečný průběh polymeračních reakcí je mnohem složitější a jednotlivé dílčí reakce probíhají řetězově za sebou Počáteční stádium polymerační reakce je označováno jako iniciace – tedy zahájení průběhu reakcí Další fází je propagace – tedy postupné narůstání makromolekul Poslední fází je terminace – ukončení růstu makromolekul
  • 20. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polykondenzace monomery mají po dvou funkčních skupinách kyselina tereftalová 1,2-etandiol etylenglykol
  • 21. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polykondenzace Teplo, katalyzátor (tlak) Vzájemnou reakcí se odštěpuje malá molekula H2O V tomto případě molekula vody
  • 22. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polykondenzace Vzniklé spojené molekuly reagují řetězově s dalšími
  • 23. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polykondenzace Až vytvoří makromolekulu polyesteru n
  • 24. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polykondenzace Model devíti molekul řetězců polyesteru
  • 25. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Rozdělení polymerů Makromolekulární látky rozdělujeme podle jejich chování při zahřívání na termoplasty a termosety (reaktoplasty), podle jejich mechanických vlastností na elastomery a plastomery
  • 26. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Vlivy na vlastnosti polymerů Vlastnosti makromolekulárních látek závisí na jejich vnitřní struktuře založené na parametrech chemických vazeb v polymeru Čistě lineární uhlovodíkové polymery mají nižší obory teplotní využitelnosti, jsou však odolné vůči prostředí (kyseliny+zásady) Pokud se v polymeru střídají vazby C–C s jinými vazbami, např.: C–O – je teplotní odolnost vyšší, ale vazby reaktivnější narušitelné prostředím Fluorované polymery mají vyšší teplotní odolnost Žebříčkové polymery, nebo prostorové polymery mají vyšší teplotní odolnost …
  • 27. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Vlivy na vlastnosti polymerů Vlastnosti makromolekulárních látek závisí na jejich vnitřní struktuře a mohou být ovlivněny při jejich výrobě např.: kontrolou molekulové hmotnosti, kombinací různých monomerů, užitím stereospecifických katalyzátorů, přidáním plastifikačních přísad, použitím různých plnidel nebo výztuží, volbou technologických podmínek zpracování. Významně ovlivní výsledné vlastnosti polymerů dodatečné síťování, t.j. vulkanizace kaučuků a vytvrzování syntetických pryskyřic
  • 28. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Molekulová hmotnost Nízká molekulová hmotnost • Měkké až voskovité látky nebo kapaliny Vysoká molekulová hmotnost • Tužší a tvrdší materiály Rozložení molekulové hmotnosti
  • 29. www.kch.tul.cz Kopolymery Homopolymer Katedra chemie FP TUL | Blokový kopolymer Roubovaný kopolymer Střídavý kopolymer Statistický kopolymer
  • 30. www.kch.tul.cz Katedra chemie FP TUL | … a zase nám dali svačinu v misce z nějakého kopolymeru …
  • 31. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Prostorové uspořádání řetězců isotaktické syndiotaktické ataktické
  • 32. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Změkčovadla PVC novodur novoplast neměkčený trubky, tyče měkčený igelit, lino
  • 33. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Plnidla a výztuže plnidla • nezlepšují mechanické ani jiné vlastnosti výztuže • zlepšují mechanické a další vlastnosti
  • 34. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Síťování a vytvrzování Síťování reaktivních pryskyřic • vytváření prostorové sítě, spojováním makromolekul epoxidů, fenoplastů, nenasycených polyesterů Vytvrzování kaučuků • vytváření sulfidických můstků mezi kaučukovými řetězci
  • 35. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Přehled dělení polymerů
  • 36. Makromolekulární látky podle způsobu výroby www.kch.tul.cz název polymery a kopolymery chemická reakce vzniku polymerace - monomery alespoň s jednou dvojnou vazbou v molekule nevzniká žádná vedlejší sloučenina Katedra chemie FP TUL | polykondenzáty polykondenzace - základní molekuly alespoň se dvěma funkčními skupinami nebo aktivními vodíky vzniká jednoduchá vedlejší sloučenina polyadiční sloučeniny příklady látek polyethylen, polypropylen, polybutadien, polystyren, polyvinylchlorid, polyisopren, polyakrylonitril, polypropylen fenoplasty, aminoplasty, polyamidy, polyestery, polykarbonáty polyadice - základní molekuly alespoň lineární polyuretany, základní se dvěma funkčními skupinami epoxidové pryskyřice neuvolňuje se vedlejší sloučenina
  • 37. Makromolekulární látky podle jejich chování při zahřívání změny vlastností způsobené zahříváním termoplasty za normální teploty jsou tuhé, zahříváním měknou, popř. se až taví a po ochlazení zase získávají původní vlastnosti - celý pochod lze vícekrát opakovat, vlastnosti polymeru se však postupně zhoršují příklady látek reaktoplasty při prvním zpracování přecházejí zahřátím nejprve do plastického stavu, dalším zahříváním se chemickou reakcí vytvrdí a tento stav je konečný; při opakovaném zahřátí se již chemicky nemění, pouze při ohřevu na vyšší teplotu mohou degradovat až zuhelnatět fenoplasty, aminoplasty, vytvrzené epoxidové pryskyřice, nenasycené polyestery, trojrozměrné polyuretany, glyptalové pryskyřice Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz název polyethylen, polypropylen, polyvinylchlorid, polystyren, polyamidy, lineární polyestery
  • 38. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Makromolekulární látky podle technických vlastností název elastomery vlastnosti polymery, které jsou kaučukovitě pružné v v dosti velkém teplotním rozsahu příklady látek přírodní kaučuky, syntetické kaučuky a pryže plastomery termoplasty i reaktoplasty, které fenoplasty, polyethylen, zahříváním jednorázově nebo polypropylen, polyamidy, opakovaně přecházejí do plastického polyvinylchlorid ... stavu, nutného pro jejich zpracování termoplastický elastomer, který se zpracovává za elastomer tepla jako termoplast a nevyžaduje vulkanizaci některé blokové kopolymery, např.: styrenbutadien-styren vláknotvorné polymery polyamidy, lineární polyestery, polyakrylonitril, deriváty celulózy, polypropylen termoplasty s velkým podílem nevratné deformace, které si zachovávají orientovanou strukturu, nutnou pro výrobu vláken
  • 39. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Jednotlivé polymery
  • 40. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Jednotlivé polymery ! zkratka - název PE – polyethylen PP – polypropylen PS – polystyren PVC – polyvinylchlorid vzorec -[CH2-CH2]n-[CH2-CH]n| CH3 -[CH2-CH]n| C6H5 -[CH2-CH]n| Cl použití vlákna, trubky, obaly vlákna, trubky, obaly, nárazníky aut pěnový polystyren, nádoby igelit - obalová technika, podlahoviny, konstrukční hmoty novodur
  • 41. www.kch.tul.cz Jednotlivé polymery zkratka - název PTFE – polytetrafluorethylen Katedra chemie FP TUL | PVF – polyvinylfluorid ! vzorec -[CF2-CF2]n- -[CH2-CH]n| F Teflex – -[CF2-CF]npolytrifluorchlorethylen | Cl PVA – polyvinylalkohol -[CH2-CH]n| OH použití tepelně odolné hmoty, kluzné hmoty, konstrukční materiály Tedlar, separační fólie tepelně odolné nátěry nádobí nátěrové hmoty, separační nátěry
  • 42. www.kch.tul.cz Jednotlivé polymery ! Katedra chemie FP TUL | zkratka - název vzorec PVA – polyvinylalkohol -[CH2-CH]n| OH PVAc – polyvinylacetát -[CH2-CH]n| OCOCH3 PAN – polyakrylonitril -[CH2-CH]n| CN použití nátěrové hmoty, separační nátěry lepidla, nátěrové hmoty vlákna
  • 43. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Jednotlivé polymery ! zkratka - název PMMA – polymethylmetakrylát PAD 6 poly -kaprolaktam vzorec CH3 | –[CH2-C]n– | COOCH3 -[CO-NH-(CH2)5]n - použití Dentakryl, plexisklo, konstrukční materiál, zalévací hmoty Vlákna Silon, konstrukční materiál
  • 44. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Syntetické kaučuky název butadienový kaučuk isoprenový kaučuk ! vzorec -[CH2-CH=CH-CH2]n-[CH2-C=CH-CH2]n| CH3 chloroprenový kaučuk -[CH2-C=CH-CH2]n| Cl butadienstyrenový kaučuk -[CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH]n| C6H5 butadienakrylonitrilový kaučuk -[CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH]n| CN
  • 45. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymery vzniklé polykondenzací ! Polyamidy: termoplastické materiály vyráběné z dikarbonových kyselin a diaminů, obsahují vazbu –CO-NH–, čímž se podobají bílkovinám. Jsou známy jako vlákna i jako konstrukční materiál. Obecný vzorec je následující: -[-CO -R1-CO-NH-R2-NH-]nNejznámější značka – Nylon – polyamid 66 Silon – polyamid 6 je připravován polymerací nikoliv polykondenzací
  • 46. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polyestery ! termoplastické materiály vyráběné z dikarbonových kyselin a dvojfunkčních alkoholů esterifikací. Obecný vzorec : –[- CO -R1-CO-O-R2-O-]n– Nasycené polyestery jsou obvykle termoplastické, mají dobré mechanické vlastnosti, použití jak na vlákna, tak i na konstrukční materiály. Nenasycené polyestery je možné síťovat např. styrenem a používají se jako termosetické pryskyřice (skelné lamináty).
  • 47. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Fenolformaldehydové pryskyřice !vzniklým reakcí fenolu a jsou typickým termosetem formaldehydu podle stupně zesítění rozeznáváme novolakové pryskyřice, rezoly, rezitoly a nejtvrdší rezity jejich zesíťovaná struktura je tvořena –CH2– můstky mezi benzenovými jádry v polohách 1,2,4
  • 48. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Fenolformaldehydové pryskyřice Nejznámější je Bakelit, použití FF pryskyřic: lepidla, laky, těsnící tmely, ve vyztuženém stavu jako konstrukční materiály a elektrotechnické materiály.
  • 49. www.kch.tul.cz Polyuretany jsou vyráběny reakcí diisokyanátů s dioly, mají obecný vzorec: Katedra chemie FP TUL | Polymerní látky vyráběné polyadicí Použití: lepidla, laky, tmely, houževnaté materiály, umělá kůže... –[-O-R1-O-CO-NH-R2-NH-CO-]n–
  • 50. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymerní látky vyráběné polyadicí ! Epoxidové pryskyřice jsou typické termosetické pryskyřice, které vytvrzují - síťují díky reakci přítomného epoxidového (oxiranového) kruhu. R CH2 HC O Existuje široká paleta epoxidových pryskyřic pro použití jako laky, lepidla, tmely, zalévací a laminační pryskyřice atp.
  • 51. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polymerní látky vyráběné polyadicí ! Alkydové pryskyřice vznikají polyadičními a polykondenzačními reakcemi anhydridů dikarbonových kyselin s glycerinem, používají se jako laky, zalévací pryskyřice i jako konstrukční materiály.
  • 52. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz škrob Přírodní polymerní látky
  • 53. celulóza Přírodní polymerní látky Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Celulóza
  • 54. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz lignin Přírodní polymerní látky
  • 55. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Přírodní polymerní látky Peptidový biopolymer je složen z více než 10 aminokyselin a je základem bílkovin (proteinů). Polypeptidový základ mají i vlna a hedvábí. Aminokyseliny jsou spojeny vazbou –CO–NH–.
  • 56. DNA Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Přírodní polymerní látky Polypeptidový základ mají nukleové kyseliny
  • 57. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Speciální polymery
  • 58. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Tepelně odolné polymery °C 300 280 260 240 220 200 180 160 100%  stupeň zesíťování  0% termosety houževnaté částečně vysoko termosety zesíťované teplotní termoplasty termoplasty PI LARC-TPI PEEK BMI BMI PPS EP PEI PC EP PI - polyimid, BMI - bis-maleinimid, PEI - polyetherimid, PC - polykarbonát LARC-TPI - toluylfenylpolyimid, PEEK - polyetheretherketon, EP - epoxid, PPS - polyfenylensulfid
  • 59. Tepelně odolná polymerní vlákna www.kch.tul.cz Běžná polymerní vlákna mají nízkou teplotní odolnost, tedy nesnáší praní vroucí vodě, přesto byly vyvinuty polymery, které vydrží poměrně vysoké teploty ! – odolnost cca 280°C Polytetrafluoroethylen – Teflon Katedra chemie FP TUL | Aromatické polyamidy – Kevlar, Nomex, Twaron – cca 450°C Složitější aromatické systémy – polybenzoxazoly, polybenzthiazoly – cca 500°C Teflon Kevlar PBO
  • 60. www.kch.tul.cz Elektrovodivé polymery Musí mít systém konjugovaných dvojných vazeb Katedra chemie FP TUL | ! polyacetylen polyanilin polypyrrol
  • 61. Biodegradabilní polymery Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Musí mít vazby snadno narušitelné přírodními vlivy Biodegradabilní polymer je takový materiál, který se účinkem všudy přítomných mikroorganismů rozloží na oxid uhličitý a vodu, tedy pro životní prostředí přijatelné produkty. Vzniklý oxid uhličitý může být účinkem fotosyntézy znovu využit pro tvorbu nového škrobu. Životnost biodegradabilních polymerů se pohybuje od několika týdnů do několika let.
  • 62. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Biodegradabilní polymery Kukuřice  kukuřičný škrob  fermentací: kyselina mléčná (lactic acid)  polykondenzace  kyseliny poly-mléčná (PLA)  zpracování běžnými technologiemi pro zvlákňování termoplastů Mechanické vlastnosti takto vyrobeného vlákna jsou srovnatelné s klasickým polyesterovým vláknem, kromě teploty tání, ta je nižší (175 °C). Prioritu ve výrobě kukuřičného vlákna má japonská firma KANEBO.
  • 63. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Tepelně odolné polymery Musí mít vazby velmi stabilní nebo vytvářet žebříčkovité řetězce pomáhají i vodíkové můstky uvnitř nebo mezi řetězci
  • 64. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Tepelně odolné polymery Polysulfony – PSU – Tg 185 °C Polyéterimidy – PEI – Tg 216 °C
  • 65. Tepelně odolné polymery Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polyéteréterketo ny – PEEK – použitelné do 280 °C
  • 66. Tepelně odolné polymery Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polyamidoimidy – PAI – použitelné přes 220 °C
  • 67. Tepelně odolné polymery Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Polybezotriazoly – PBI – použitelné do 450 °C R N N R N N H H N N ... ... H H N N H N R H
  • 68. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Provozní teplota O C
  • 69. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Světová spotřeba plastů podle aplikace Elektro/elektronika
  • 70. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Anorganické polymery Silikony – řetězec s vazbami –Si–O– boční řetězce uhlíkové Sialáty – geopolymery – vazby obdobné přírodním hlinitokřemičitanům – široké uplatnění
  • 71. Fosfazeny – řetězec s vazbami –P=N– Na fosforu halogeny (fluor nebo chlor) Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Anorganické polymery Thiazyly – řetězce –S=N– mohou být supravodivé
  • 72. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Mapy materiálových vlastností http://www-materials.eng.cam.ac.uk/mpsite/interactive_charts/strengthductility/default.html
  • 73. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Mapy materiálových vlastností Michael F. Ashby Cambridge Engineering Design Centre
  • 74. www.kch.tul.cz Katedra chemie FP TUL | Umožňují porovnat vlastnosti různých materiálů a jsou významným pomocníkem pro výběr nejvhodnějších materiálů pro konstrukční řešení
  • 77. www.kch.tul.cz Pevnost a maximální provozní teplota Katedra chemie FP TUL |
  • 79. www.kch.tul.cz Specifický modul a specifická pevnost Katedra chemie FP TUL |
  • 84. www.kch.tul.cz Obsah energie a cena Katedra chemie FP TUL |
  • 85. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz … a dokud se ty polymery nenaučíš, nedostaneš ani kousek masa ….
  • 86. Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz Děkuji za pozornost – příští přednáška