Plasty Základy materiálového inženýrství Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci © Doc. Ing. Karel Daďourek, 2010
Základní vlastnosti plastů Výroba z levných surovin . Jsou to sloučeniny uhlíku (s výjimkou silikonů). Mají malou hustotu – okolo 1 g/cm3. Mají značně rovný (hladký) povrch a dají se přibarvovat. Jsou nepropustné (voda, plyn)a odolné proti chemikáliím. Špatná odolnost povětrnosti (UV záření) Jsou špatnými vodiči tepla, mají při něm vysokou roztažnost ale tvarová stálost je omezena. Vlivem nevodivosti jsou použitelné jako izolační materiály. Mají snadné zpracování.
Viskoelastické chování Pro plast neplatí Hookův zákon Místo něho standardní lineární model, nebo Zenerův model. Základní diferenciální rovnice :
Porovnání modelů
Pojem polymeru a makromolekuly monomery - Polymerační stupeň : počet monomerů Je roven podílu molekulové váhy polymeru a monomeru U plastů se pohybuje v tisících až desetitisících S polymeračním stupněm roste tuhost plastu V praxi má polymerační stupeň vždy jistý rozptyl Homopolymer – stejné monomery Kopolymer – monomery se střídají
Druhy makromolekul
Lineární makromolekula - semikrystalická
Rozvětvená makromolekula - amorfní
Zesíťovaná makromolekula - reaktoplast
Získávání plastických hmot Z přírodních makromolekulárních látek – celuloza, kaučuk Spojováním monomerů na polymery : polymerace - spojení monomerů – PE, PP polykondenzace – PC (vzniká NaCl) polyadice – reakce složek
Rozdělení plastických hmot Termoplasty – PE, PP, PS, PC, PA, PET Reaktoplasty (termosety) - aminoplasty Elastomery – kaučuky, polyuretan
Tvar : lineární makromolekuly rozvětvené makromolekuly zesíťované makromolekuly
Struktura polymerů
krystalický
semikrystalický
amorfní
Základní struktury termoplastů
Základní kostra
Polystyren
polyetylen
polyvinylchlorid
teflon
polypropylen
Polyetylen - polypropylen Polyetylen : vstřikování – kbelíky, koše vytlačování – trubky, desky vyfukování – sudy kanystry, folie Polypropylen : trubky a desky pro chemický průmysl, injekční stříkačky, vrtule a lopatky ventilátorů, kanálové vpustě automobily – palubní desky, nárazníky nejrozšířenější materiál pro výrobu vláken pro technické aplikace (koberce,čalounictví,provazy) Kopolymer PE – PP : nádoby autobaterií
Použití PVC
Barvený PVC Barvený PVC + TiO2
Neopor – BASF plněný pěnový polystyren
Termokamera domku Obraz tepelných ztrát Růst teploty : modrá zelená červená žlutá Vpravo – dům bez izolace Vlevo – 16 cm Neopor Pokles tepelných ztrát z 2,81 W/m2*K na 0,2 W/m2*K
Použití polyamidů
Autozrcátko
Kryt motoru
Tlakové kladky a kolečka
Kryt hlavy válce
Základní struktury elastomerů
Základní kostra polybutadien Vždy dvojná vazba C = C
Polyisopren
polychloropren
Basotect – pružná pěna (polyuretan)
Využití polyuretanů
Pružné hadice
Ohebné pásky
Kanálové vpusti
Izolace kabelů
Historie polykarbonátů 1953 – první pokusy v laboratoři 1958 – zahájena výroba Makrolonu 1963 – nerozbitný plast v kuchyni 1967 – na drobnou elektrotechniku 1971 – počátek použití ve stavitelství 1982 – počátek CD disků 1989 – u nás policie používá nerozbitné štíty 1992 – reflektory do aut
Druhy polykarbonátu
reaktoplast
termoplast
Vlastnosti polykarbonátu Hustota 1,2 g/cm3 Nasákavost 0,2 – 0,3 % Propustnost světla – nad 80 % Modul pružnosti 2 GPa Pevnost v tahu nad 55 MPa Pevnost v tlaku 80 MPa Oblast použitelnosti – 135 až + 130 oC Odolný většině běžných chemikalií
Druhy polykarbonátových desek
Plné desky
Zámkové desky
Komůrkové desky
Vlnité a trapézové desky
Užití polykarbonátů BASF – Makrolon, USA - Lexan
Makrolon multi UV IQ (upravený polykarbonát) Odráží sluneční záření – především UV Tepelně izolační schopnosti Vynikající pevnost – odolnost kroupám Samočisticí schopnost Vysoká tuhost Praha – nový skleník Botanické zahrady – Zahrada snů
Polykarbonát simulace krupobití
Polykarbonátové zastřešení
Boj proti vlnobití - BASF Na německém pobřeží Severního moře – boj proti důsledkům oteplování Elastocoast – specielní polyuretan Promíchat s kameny jako beton Povrchová vrstva 15 až 30 cm, tuhne i pod vodou.
Biodegradovatelné polymery
