Otrzymywanie, właściwości i zastosowanie

Co to są polimery?

Plastik, a dokładniej tworzywo sztuczne, zaliczamy do polimerów. Polimerem jest także białko, bawełna czy celuloza. Te ostatnie związki to jednak polimery naturalne. Ale zarówno polimery naturalne, jak i syntetyczne, zbudowane są według tej samej zasady. Wiele pojedynczych cząsteczek połączonych jest ze sobą w długie łańcuchy. Taką pojedynczą cząsteczkę nazywamy monomerem (lub merem)

Co to jest reakcja polimeryzacji?

Mechanizm otrzymywania polimerów polega na rozerwaniu jednego z wiązań pomiędzy atomami węgla i utworzeniu nowego z inną cząsteczką. Reakcja ta, zwana polimeryzacją, przebiega zawsze z udziałem katalizatora. Ułatwia on bowiem rozerwane wiązania.

Najważniejsze polimery

polietylen (PE)polipropylen (PP)polistyren (PS,

styropian)politetraftalan

glikolu etylowegopolichlorek winylunylon

kauczuk syntetyczny

politetrafluoroetylen (teflon)

polimetakrylan metylu

Polietylen (PE, politen, alkaten)Polietylen jest to produkt polimeryzacji

etylenu. Charakteryzuje się dobrymi własnościami dielektrycznymi, odpornością na działanie kwasów, zasad i rozpuszczalników, a także niskich temperatur oraz łatwością barwienia się na żywe kolory.

Monomer polietylenu.

Polietylen (PE, politen, alkaten)Zastosowanie:w przemyśle

farmaceutycznym i spożywczym jako opakowanie z cienkiej folii

w przemyśle chemicznym do sporządzania powłok i przewodów

produkcja zabawekprodukcja pojemników

Polipropylen (PP, polipropen)Polipropylen jest to produkt polimeryzacji

propenu. Ma on dobre właściwości dielektryczne, jest całkowicie odporny na działanie kwasów, zasad, soli, a także rozpuszczalników organicznych, niewrażliwy na działanie wody oraz trudno się go barwi.

Monomer polipropylenu.

Polipropylen (PP, polipropen)Zastosowanie:wyrób kształtek

używanych w przemyśle elektrotechnicznym, meblowym, samochodowym

wyrób rur, folii, włókien oraz siatek i nici chirurgicznych

produkcja wykładzinzbiorniki na chemikaliakanistrybutelkiobudowy akumulatorów

Polistyren (PS, styropian)Polistyren jest to produkt polimeryzacji

styrenu. Charakteryzuje się odpornością na działanie wody oraz większości kwasów i zasad, ma bardzo dobre własności dielektryczne, mało odporny na uderzenie oraz łatwo barwi się na żywe kolory.

Monomer polistyrenu.

Polistyren (PS)Zastosowanie:wyrób galanterii,

zabawek oraz płyt piankowych (styropianu)

obudowy sprzętu elektronicznego

izolatory budowlanetacki i kubki

spożywcze

Politereftalan glikolu etylowegoPolitereftalan glikolu etylowego jest

to produkt polikondensacji glikolu z kwasem tereftalowym. Jest odporny na działanie rozcieńczonych kwasów, rozpuszczalników, środków bielących, a także niskich i podwyższonych temperatur, ma bardzo dobre właściwości mechaniczne, wytrzymałościowe i dielektryczne oraz niewielką chłonność wilgoci.

Politereftalan glikolu etylowegoZastosowanie:wyrób włókien

syntetycznych: terylen, tergal, elana

produkcja błon, płyt, podkładek, rur

jako materiał opakowaniowy, np. na butelki plastikowe do napojów (zazwyczaj jednorazowego użytku)

Polichlorek winylu (PCW, PVC)Polichlorek winylu jest to produkt

polimeryzacji chlorku winylu. Jest odporny na działanie kwasu solnego i siarkowego o stężeniu do 50%, rozcieńczonego kwasu azotowego i rozcieńczonego alkoholu, nie rozpuszcza się w alkoholu i benzynie.

Synteza polichlorku winylu.

Polichlorek winylu (PCW, PVC)Zastosowanie:budowa instalacji

wodociągowych i kanalizacyjnych, naczyń kwasoodpornych

wyrób płaszczów przeciwdeszczowych i galanterii

produkcja paneli podłogowych

płyty winyloweizolacja kabli

NylonNylon ma bardzo dużą wytrzymałość na rozciąganie,

można go barwić, ma niską rozszerzalność cieplną, dobrą odporność chemiczna na oleje, tłuszcze, smary, benzynę, odporny na ścieranie, charakteryzuje go duża sztywność, twardość oraz wytrzymałość mechaniczna, zdolność tłumienia drgań i odporność na uderzenia oraz dobra obrabialność (cięcie, toczenie, frezowanie).

SStruktura nylonu 6 i nylonu 66.

NylonZastosowanie:produkcja:• tkanin • pończoch• rajstop• strun do gitar • piłek do koszykówki • plecaków• lin

Kauczuk syntetycznyKauczuk syntetyczny jest to produkt

polimeryzacji emulsyjnej butadienu ze styrenem. Ma właściwości zbliżone do kauczuku naturalnego, jest bardzo plastyczny.

Kauczuk syntetycznyZastosowanie:podstawowy składnik

sztucznej gumyprodukcja elastycznych

tkanin, linprzemysł obuwniczyprzemysł elektronicznyprzemysł chemicznyprzemysł samochodowy

Politetrafluoroetylen (PTFE, teflon)Jest bardzo interesującym tworzywem sztucznym. Wykazuje

odporność na bardzo ekstremalne temperatury (bardzo wysokie oraz bardzo niskie). Jest chemicznie obojętny, jest także dobrym izolatorem.Jest bardzo śliskim (woskowatym) tworzywem. Współczynnik tarcia teflonu ma wartość zbliżona do lodu. Gdyby kiedyś komuś przyszło do głowy pokrycie drogi tym związkiem, to nie możliwe byłoby normalne chodzenie oraz jeżdżenie po takiej nawierzchni.

PTFE został odkryty przez amerykańskiego naukowca Roya Plunketta roku 1938. Tak jak w większości odkryć, był to czysty przypadek. Naukowiec ten prowadził badania nad substancjami, które mogą być wykorzystane w chłodzeniu lodówek.

Związek ten jest dosyć trudny w obróbce, początkowo był stosowany tylko w przemyśle zbrojeniowym. Po II wojnie światowe teflon stał się bardzo popularny w branży przemysłowej. Dzisiaj ma szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu.

Synteza teflonu.

Politetrafluoroetylen (PTFE, teflon)Zastosowanie:reaktory chemicznewyrób artykułów

gospodarstwa domowego (np. patelnie teflonowe), protez naczyniowych, nici chirurgicznych

materiały uszczelniające (np. taśmy)

Polimetakrylan metylu (PMM)Polimetakrylan metylu jest to produkt

polimeryzacji metakrylanu metylu. Jest nierozpuszczalny w wodzie, za to dobrze rozpuszczalny w estrach, można go barwić na różne kolory, łatwo poddaje się recyklingowi, jest odporny na działanie ultrafioletu.

Struktura chemiczna polimetakrylanu metylu.

Polimetakrylan metylu (PMM)Zastosowanie:znany jest jako szkło

organiczneszklenie samochodów,

samolotów, autobusów, łodzi podwodnych

odpowiednio barwiony do protetyki dentystycznej

elementy maszynguzikipręty

Kewlar (PPTA) Kevlar to bardzo popularne dzisiaj tworzywo.

Charakteryzuje się ogromną wytrzymałością. Przy tej samej masie jest 5-krotnie bardziej wytrzymały na rozciąganie niż stal. Liny wykonane z kewlaru są mocne jak stal, lecz – w przeciwieństwie do niej – są lekkie i nie ulegają korozji, gdyż dodatkowo są odporne na różnorodne związki chemiczne. Kewlar to materiał, z którego produkowane są włókna stosowane m.in. w kamizelkach kuloodpornych. Warto tu wspomnieć, że wynalazcą pierwszej na świecie kamizelki kuloodpornej był Polak Jan Szczepanik (oraz Kazimierz Żegleń). Wynalazca ten stał się znany na całym świecie w 1902 roku, gdy kareta wyłożona tkaniną kuloodporną jego pomysłu uchroniła przed bombą i wielce prawdopodobną śmiercią króla Hiszpanii Alfonsa XIII….

Pierwsza na świecie kamizelka kuloodporna podczas testów (1901) - dyr. wiedeńskiej pracowni J. Szczepanika - p. Borzykowski strzela do służącego Jana (rewolwer 7 mm, odległość 3 kroki

Kewlar (PPTA)Zastosowanie:w kaskach i hełmach ochronnych, trampolinach,

wewnętrznych powłokach nart, rakiet tenisowych i kajaków

w turystyce - przy ochronie szczególnie narażonych na uszkodzenia mechaniczne elementów obuwia i odzieży

w motoryzacji - wzmocnienia obręczy i innych elementów rowerów i motocykli

do produkcji żagli jachtów regatowych, lin cumowniczych i kotwicznych