wykład Paszkowski, TWORZYWA SZTUCZNE
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Literatura
Wydzia
ł
Mechaniczny
1) Materia
ł
y pomocnicze do wyk
ł
adu
„
Przetwórstwo tworzyw sztucznych
cz.II”:
zak
ł
adka => [Dydaktyka] => [ZIP]
2)
Ż
uchowska D.:
Polimery konstrukcyjne
, WNT,
Warszawa 2000.
3)
Ż
uchowska D.:
Struktura i w
ł
asno
ś
ci polimerów
jako materia
ł
ów konstrukcyjnych
, Skrypt
Politechniki Wroc
ł
awskiej, Wroc
ł
aw, 1986.
4) Serwis „
Tworzywa Sztuczne”
–
rstwo
tworzyw sztucznych
Przetwó
rstwo
Przetw
tworzyw sztucznych
TWORZYWA SZTUCZNE
Właś
ciwo
TWORZYWA SZTUCZNE
ciwoś
ci i zastosowanie
ci i zastosowanie
Umowne kryterium podział
u polimer
u polimerów
Umowne kryterium podzia
Stan fizyczny polimerów
Tworzywa sztuczne w budowie maszyn
termoplasty
elastomery
duroplasty
E
[MPa]
DUROPLASTY
polimery chemo-
i termoutwardzalne
TERMOPLASTY
ELASTOMERY
Masowe
polimery
wysokoudarowe
Tworzywa
in
ż
ynieryjne
Tworzywa
specjalne
0
T
T
k
T
g
lepko-
spr
ęż
ysty
EP
,
UP
,
PF
,
UF, MF
,
SI
T
p
Kauczuki:
SBR, IR,
NBR,
PU, SI
Termoplasty:
PUR
, PVC
0
plastyczny
szklisty
wymuszonej
elastyczno
ś
ci
T
k
– temperatura krucho
ś
ci, T
g
– temperatura zeszklenia
szklisty
kruchy
wysoko-
elastyczny
PET
,
PSU
,
PPS
,
PTFE
,
PVD, PVDF
PI
,
PEEK
PE
,
PP
,
PVC
,
PS
,
ABS, SAN
PC
,
PMMA
,
PA
,
POM
,
PPO
Budowa molekularna
Budowa łań
cucha polimer
cucha polimerów
Budowa
Rozgałęziona
Liniowa
Homopolimery
wszystkie mery tworzące łańcuch polimeru są takie
same
Kopolimery
a) statystyczne
Termoplasty
Neuronowa
(gęsto usieciowana)
Usieciowana
b) przemienne
c) blokowe
d) szczepione
(rozga
łę
zione)
Duroplasty
Elastomery
1
Polietylen (PE)
Mer
TERMOPLASTY
H H H H H H
CH
2
CH
2
C C C C C C
n
H
H
H
H
H
H
Cechy charakterystyczne
Odmiany:
Polietylen małej gęstości
(wysokociśnieniowy)
PE-LD
Miękną podczas ogrzewania a po ostygnięciu
stają się sztywne,
Ich przetwarzanie jest prawie całkowicie
odwracalne,
Nieodwracalna degradacja następuje wówczas,
gdy roztopiony polimer termoplastyczny jest
ogrzewany do temperatury krytycznej, w której
pękają wiązania w łańcuchu polimerowym.
5 krótkich odga
łę
zie
ń
na
1000 atomów w
ę
gla
Polietylen dużej gęstości
(niskociśnieniowy)
PE-HD
Ś
redni ci
ęż
ar cz
ą
steczkowy 60 000–3 000 000
Polietylen o ultra dużym ciężarze
cząsteczkowym PE-UHMW
Ś
redni ci
ęż
ar cz
ą
steczkowy 3 000 000–6 000 000
Polietylen (PE)
Podstawowe właściwości
Polietylen (PE)
Właściwości
PE-LD
PE-HD
PE-UHMW
Łatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie,
Dobra odporność chemiczna
Duża udarność PE-HD (bez karbu wg Charpy nie
pęka)
Przepuszcza tlen i azot, nie przepuszcza pary wodnej
Posiada właściwości elektrostatyczne
(w specyficznych zastosowaniach wymagany dodatek
środków antystatycznych)
Cena [€/kg]
< 1
< 1
< 1
Gęstość [Mg/m
3
]
0,91
0,93
0,94
0,96
0,93
0,94
Moduł
sprężystości
E [MPa]
200
400
600
1400
750
Wytrzymałość na
rozciąganie R
r
[MPa]
8
12
20
32
33
Temperatura
użytkowania
-30
+85
ºC
-200
+80
ºC
-30
+70 ºC
Polietylen (PE)
Zastosowanie
Opakowania - folie (spożywcze,
ogrodnicze)
Pojemniki i zbiorniki
Rury wodne i gazowe
Części maszyn o niewielkim obciążeniu
(panewki łożysk, drobne koła zębate,
obudowy)
Polipropylen (PP)
Mer
H H H H H H
CH
2
CH
C C C C C C
CH
3
n
H CH
3
H
CH
3
H CH
3
Odmiany
Polipropylen izotaktyczny
,
Polipropylen wzmocniony - wysokoudarowy
– Kopolimer blokowy propylen-etylen
2
Polipropylen (PP)
Właściwości
łatwe przetwórstwo – wytłaczanie, wtryskiwanie
dobra odporność chemiczna
odporny na uderzenia, duża udarność
(bez karbu wg Charpy nie pęka)
Polipropylen ma zdolność tworzenia tzw. zawiasów filmowych
Polipropylen (PP)
Podstawowe właściwości
PP
(kopolimer
PP/PE)
PP
(homopolimer)
Cena [€/kg]
< 1,3
< 1,3
Gęstość [Mg/m
3
]
0,89
0,90
0,91
Moduł sprężystości
E [MPa]
1100
1550
1100
1550
„ZAWIAS FILMOWY”
Wytrzymałość na
rozciąganie
R
r
[MPa]
30
34
30
38
Strefa zorientowania
makrocząsteczek
Temperatura
użytkowania
-5
+105 ºC
-
10
10
+105 ºC
Polipropylen (PP)
Zastosowanie
Osłony, obudowy (
zderzaki samochodowe
)
Skrzynie, pojemniki
Pojemniki na chemikalia (obudowy
akumulatorów)
Opakowania farmaceutyczne i sprzęt
medyczny (np. strzykawki jednorazowe)
i laboratoryjny
Sznury, worki do pakowania płodów
rolnych
Rury, armatura wodna
Zabawki
Folie
Polistyren (PS)
Odmiany
Polistyren wysokoudarowy PS–HI
(kopolimer styrenu z butadienem),
CH
2
CH
n
Kopolimery styrenu:
– terpolimer
ABS
(akrylonitryl/butadien/styren)
– terpolimer
MBS
(metakrylan metylu/batadien/styren)
– kopolimer
SAN
(styren z akrylonitrylem)
Polistyren (PS) i jego kopolimery
Podstawowe właściwości
Polistyren (PS) i jego kopolimery
Właściwości
PS
PS
–
HI
ABS (HI)
SAN
Cena [€/kg]
< 1
< 1
~1,7
~1,1
Łatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie,
Dobra odporność chemiczna
Duża udarność
Możliwość nanoszenia
powłok galwanicznych
(ABS)
1,04
1,0
5
1,04
1,0
5
1,02
1,04
1,06
1,0
8
Gęstość [Mg/m
3
]
Moduł
sprężystości
E [MPa]
3000
3500
1800
2500
1380
2420
3500
3800
Wytrzymałość na
rozciąganie R
r
[MPa]
32
60
26
48
24
45
70
80
PS-E –
polistyren spieniony („styropian”)
Mała gęstość
Dobre własności tłumiące
Temperatura
użytkowania [ºC]
-20
+90
-10
+90
-40
+75
-20
+80
3
Polistyren (PS)
Zastosowanie
Kubki, opakowania jednorazowe (PS)
Golarki jednorazowe (PS)
Części maszyn i urządzeń słabo obciążonych: kasety
video, przybory kreślarskie (PS-HI)
Palety, pojemniki, elementy ochronne (PS-E (spieniony))
Obudowy sprzętu gospodarstwa domowego
(ABS, SAN – elementy przezroczyste)
Zabawki (np. klocki Lego), obudowy sprzętu
komputerowego (np. myszki), obudowy
urządzeń domowych (ABS, PS-HI)
Poli(chlorek winylu) (PVC)
CH
2
CH
Cl
Odmiany:
n
PVC twardy –
zawierający do 5% plastyfikatora
PVC miękki –
zawierający 40% do 70% plastyfikatora
Właściwości:
Wytwarzany w oparciu o węgiel kamienny i sól kamienną
Łatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie,
Dobra odporność chemiczna (bardziej na stężone kwasy
i zasady niż na ich wodne roztwory)
Mała wytrzymałość cieplna
Nazwy handlowe
•
Tarwinyl S
(PVC suspensyjny)–Zak
ł
ady Azotowe w Tarnowie
•
Polvinyl S
(PVC suspensyjny)–firma Anwil S.A. (W
ł
oc
ł
awek)
Vestolit
–Hüls, RFN,
Vipla
–Montedision (W
ł
ochy)
Hostalit
–Hoechst (RFN),
Vinika
–Mitsubishi (Japonia)
Poli(chlorek winylu), (PVC)
Podstawowe właściwości
Poli(chlorek winylu), PVC
Zastosowanie
PVC twardy:
•
Rury kanalizacyjne, rynny dachowe itp.
PVC
(twardy)
PVC
(miękki)
•
Elementy budowlane i meblowe (ramy okienne, drzwiowe,
zsypy do odpadków, armatura sanitarna)
Cena [€/kg]
< 1
< 1
•
Elementy aparatury chemicznej i instalacji wentylacyjnej
narażonych na substancje agresywne
Gęstość [Mg/m
3
]
1,35
1,55
1,19
1,28
•
Płyty i folie do opakowań produktów spożywczych
PVC miękki:
Moduł sprężystości
E [MPa]
2410
4140
20
50
•
węże, izolacja przewodów elektrycznych,
Wytrzymałość na
rozciąganie R
r
[MPa]
•
uszczelki okien, profile w budownictwie,
34,5
62
16
28
•
piłki, zabawki, nadmuchiwane hale,
Temperatura
użytkowania
•
taśma opakowaniowa
-
10
10
+70 ºC
-20
+42 ºC
•
skóra ekologiczna
Poliwęglany (PC)
Właściwości
Polimery bezpostaciowe (jednak w odpowiednich warunkach
krystalizują)
Poliwęglany łączą bardzo dobre własności:
mechaniczne - bardzo wysoka udarność
(zwłaszcza z karbem), „kowalność”
termiczne (dobra wytrzymałość cieplna)
elektryczne
optyczne - przepuszczają 90% światła widzialnego
(zbliżona do szkła)
Mała chłonność wody i odporność na hydrolizę (sterylizacja)
Łatwe zarysowanie powierzchni
Trudności w przetwórstwie (ograniczenie zawartości wilgoci
w granulacie PC do 0,015%)
Poliwęglany (PC)
Podstawowe właściwości
Cena [€/kg]
3
4
Gęstość [Mg/m
3
]
1,20
Moduł sprężystości E [MPa]
2000
2400
Wytrzymałość na rozciąganie R
r
[MPa]
65
75
Temperatura użytkowania
-100
+130 ºC
Nazwy handlowe
•
Bistan
–Zak
ł
ady Chemiczne
„Zachem”
w Bydgoszczy
Importowane:
Makrolon
–Bayer, RFN
Lexan
–General Electric, USA
4
Poliwęglany (PC)
Zastosowanie
Poli(metakrylan metylu) (PMMA)
Właściwości
Popularna nazwa PMMA to „
pleksi
” lub „
pleksiglas
”
Tworzywo to znane jest z bardzo dobrej przepuszczalności
światła widzialnego powyżej 92%
Najwyższa odporność na zarysowania wśród polimerów
przeźroczystych
Bardzo trudne przetwórstwo,
Mała udarność
Powstawanie mikropęknięć (przy obróbce mechanicznej)
Nazwy handlowe
•
Metapleks
– Zakłady Chemiczne Dwory w Oświęcimiu
Importowane:
Degalan
– Degussa, RFN
Plexiglass
– Röhm GmbH
Urtal
– Montedision, Włochy
Lucite
– Du Pont, USA
Przede wszystkim tam, gdzie wymagana jest
przeźroczystość, odporność termiczna oraz dobre
własności mechaniczne w szerokim zakresie temperatury
Elementy maszyn, obudowy, wirniki pomp, wentylatory,
osłony lamp samochodowych
Części optyczne aparatów fotograficznych
Hełmy ochronne, szyby kuloodporne, osłony lamp
ulicznych i sygnalizacji świetlnej
Części urządzeń gospodarstwa domowego, pojemniki,
obudowy robotów, odkurzaczy
Talerze, pojemniki, butelki dla niemowląt
Poli(metakrylan metylu) (PMMA)
Zastosowanie
Do szklenia kabin i okien śmigłowców, szybowców, autobusów
W technice oświetleniowej: na osłony świateł samochodowych,
elementy optyczne (światłowody)
Talerze, pojemniki, butelki dla niemowląt
Części urządzeń gospodarstwa domowego, pojemniki,
obudowy robotów, odkurzaczy
Wyposażenie łazienek (np. półki, pokrętła)
Poli(metakrylan metylu) (PMMA)
Podstawowe właściwości
PMMA
Cena [€/kg]
2
3
Gęstość [Mg/m
3
]
1,17
1,20
Moduł sprężystości
E [MPa]
1800
3100
Wytrzymałość na
rozciąganie R
r
[MPa]
48
76
Temperatura użytkowania
-40
+90 ºC
Poliamidy (PA)
Podstawowe właściwości
Poliamidy (PA)
PA 6
PA 6.6
PA 11
PA 12
Cena [€/kg]
~2
2,7
3,5
~ 5
~ 6
1,13
1,15
1,04
1,0
5
1,01
1,0
2
Ze względu na dużą ilość substancji wyjściowych
(monomerów) stosowanych do otrzymywania PA,
rozróżnia się wiele odmian tych tworzyw:
PA 6 PA 4.6 PA 6.6 PA 11 PA 12 PA 6.10
Poliamidy są semikrystaliczne – stopień krystalicz-
ności zawiera się najczęściej od 30 do 50% w zależ-
ności od parametrów przetwórstwa (szybkości
chłodzenia).
Gęstość [Mg/m
3
]
1,12
Moduł sprężystości
E [MPa]
1700
2000
1100
1400
1270
2600
2000
Wytrzymałość na
rozciąganie R
r
[MPa]
70
84
80
85
47
35
55
Temperatura
użytkowania [ºC]
-70
+100
-30
+105
-70
+80
-70
+80
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]