ing. milena pavlíková, ph.d. k123, d1045 224 354 688 ... · hemicelulosa přírodní
TRANSCRIPT
DDřřevoevo ŽŽiviceivice
MakromolekulMakromolekuláárnrníí lláátky tky Ing. Milena PavlIng. Milena Pavlííkovkováá, , PhPh.D..D.
K123, D1045K123, D1045224 354 688, 224 354 688, milenamilena..pavlikovapavlikova@@fsvfsv.cvut..cvut.czcz
tpmtpm..fsvfsv.cvut..cvut.czcz
Obsah, aneb co nObsah, aneb co náás dnes s dnes ččekekáá
a nemine?a nemine?
DDřřevo:evo:ChemickChemickéé slosložženenííChemie Chemie PouPoužžititííPPůůsobsobííccíí ččinitelinitelééOchranaOchrana
ŽŽiviiviččnnéé stavebnstavebníí lláátky:tky:AsfaltAsfaltDehtyDehtySmolaSmola
OrganickOrganickéé stavebnstavebníí lláátkytky
C, HC, H22, O, O22, N, N22, S, , S, ……PPřříímo produkty pmo produkty přříírodyrodyVyrVyráábběěny z pny z přříírodnrodníích lch láátektekČČististěě synteticksyntetickéé
ChemickChemickéé slosložženeníí ddřřevaeva
DiferencovanDiferencovanáá strukturastrukturaSpecifickSpecifickéé vlastnostivlastnostiHeterogennHeterogenníí materimateriááll49% C, 44% O49% C, 44% O22, 6% H, 6% H22, 1% N, 1% N2 2 daldalšíší prvkyprvkyCelulosaCelulosaHemicelulosaHemicelulosaLigninyLigninyDoprovodnDoprovodnéé slosložžkyky
FotosyntFotosyntééza za
ΔH
= 2870 kJ/mol
Schéma Calvinova
cyklu
α-CELULOSAPřírodní polysacharid
Jednotkou β – D- glukopyranóza
Délka 8 000-10 000 jednotek
Řetězce dlouhé 4 000 μm
Řetězce vzájemně propojeny H –můstky → odolnost proti působení vody ( nerozpustná, jen botná) a rozpouštědel
Čistá celulosa – bavlněné a lněné vlákno
Výroba: buničiny, papíru, viskózového a acetátového hedvábí, filmových pásů a celofánu, filtračního papíru
Sacharidy Sacharidy
= glycidy, cukry= glycidy, cukryJednoduchJednoduchéé ((monosacharidymonosacharidy) ) –– ppřříísady sady zpomalujzpomalujííccíí tuhnuttuhnutíí cementucementuOligosacharidyOligosacharidy –– 22--10 jednotek10 jednotekSloSložženenéé (polysacharidy) (polysacharidy) –– opakujopakujííccíí se se jednotky vznikljednotky vznikléé řřetetěězenzeníím molekul m molekul jednoduchých sacharidjednoduchých sacharidůů
Hemicelulosa Hemicelulosa
PPřříírodnrodníí polysacharidpolysacharidTvoTvořřena rena růůznými znými monosacharidymonosacharidy →→heterogennheterogenníí stavbastavbaDDéélka 150 lka 150 –– 250 jednotek250 jednotekVlVláákna majkna majíí ninižžšíší pevnost a hpevnost a hůřůře odole odoláávajvajííchemikchemikááliliíím oproti celulosem oproti celuloseObaluje (doprovObaluje (doprováázzíí) celulosu) celulosu
Ligniny Ligniny
Beztvará (amorfní) látkaRozvětvené aromatické polymeryProlínají celulosu a hemicelulosu – vyplňujímezeryTermoplasty, plní funkci tmele, rozklad při 140°C → hnědnutí dřevaMálo odolné zásadámDodávají dřevu – tvrdost, pevnost,tvarovou stálostPlastifikační přísada do betonu
Chemie dChemie dřřevaeva
Výroba:Výroba:celulosycelulosyacetacetáátovtovéého hedvho hedváábbíí a filmových pa filmových páássůůststřřelnelnéé bavlnybavlnykarboxymethylcelulosykarboxymethylcelulosy
Reakce na teplo:Reakce na teplo:nad 100nad 100°°C dehydrataceC dehydratace130130--150150°°C rozkladC rozklad180180--195195°°C uvolnC uvolněěnníí plynplynůů270270--280280°°C exotermnC exotermníí rozkladrozklad
Vlastnosti dVlastnosti dřřevaevaTvrdost: smTvrdost: směěr vlr vlááken a letokruhy, 6 tken a letokruhy, 6 třřííd tvrdostid tvrdostiPevnost: Pevnost:
V tahu V tahu –– podpodéélnlnáá aažž 250 250 MPaMPa, p, přřííččnnáá aažž 10 10 MPaMPa, vrstv, vrstvíí se kse křříížžovověěV tlaku V tlaku –– 2,5 x men2,5 x menšíší nenežž v tahuv tahuVe smyku Ve smyku –– nejvnejvěěttšíší ve smve směěru kolmru kolméém na smm na směěr vlr vláákenkenV ohybu V ohybu –– nejdnejdůůleležžititěějjšíší, ve sm, ve směěru vlru vlááken vysokken vysokáá, v p, v přřííččnnéém velmi nm velmi níízkzkáá, vliv , vliv ddéélky prvku (nosnlky prvku (nosnííku)ku)HouHoužževnatost (revnatost (ráázovzováá pevnost) pevnost) –– u sportovnu sportovníího nho náářřadadíí, sni, snižžovováána vadamina vadami
TechnologickTechnologickéé vlastnosti:vlastnosti:Obrobitelnost Obrobitelnost –– snazsnazšíší ve smve směěru vlru vlááken, vliv vlhkostiken, vliv vlhkostiŠŠttíípatelnostpatelnostOhýbatelnostOhýbatelnostZpZpůůsobilost spojovsobilost spojováánnííZpZpůůsobilost dokonsobilost dokonččeneníí povrchupovrchu
BarvaBarvaLeskLesktexturatextura
PouPoužžititíí ddřřevaeva
PPřříímmééZuZuššlechlechťťovováánnííAglomerace, Aglomerace, čči vli vlááknaknaVýztuVýztužžObOběětovantovanáá vrstvavrstva
ČČiniteliniteléé ppůůsobsobííccíí na dna dřřevoevo
AtmosfAtmosféérickrickéé vlivy:vlivy:KolKolííssáánníí teplotteplotVlhkostVlhkostUV zUV záářřeneníí
BiologiBiologiččttíí ččiniteliniteléé::HmyzHmyzHoubyHoubyBakterieBakterie
ChemickChemickáá koroze:koroze:SilnSilnéé alkalkáálie a kyselinylie a kyselinyObecnObecněě dobdobřře odolne odolnéé
Vztah dVztah dřřeva k vodeva k voděě
ŽŽivivéé ddřřevo evo –– velký obsah vody (dvelký obsah vody (dřřevnevníí hmota, transport hmota, transport žživin)ivin)
HygroskopickHygroskopickéé –– vlhkost kolvlhkost kolííssáá podle vlhkosti okolpodle vlhkosti okolíí
Vlhkost ovlivVlhkost ovlivňňuje vlastnostiuje vlastnosti
SesychSesycháánníí a bobtna bobtnáánníí ddřřevaeva
Ochrana dOchrana dřřevaeva
ZpZpůůsob zabudovsob zabudováánnííPovrchovPovrchovéé úúpravypravyChemickChemickáá ochranaochranaOchrana proti ohniOchrana proti ohni
Výroba papVýroba papííru ru
Živice AsfaltDehetSmola
Asfalt Zdroje:
PřírodníZ destilace ropy
Složení:Komplikované látkyRozmanitá chemická strukturaUvádí se skupinová analýza
Hlavní složky:Malteny – olejovité součásti, M=500-1 000 g/mol, rozpustné v n-hexanu, nositel plastických a elastických vlastností
Dělení na – oleje, olejové a asfaltové pryskyřiceAsfalteny – nerozpustné, tmavé součásti, M=5 000-10 000 g/mol, nositeli tvrdosti
Koloidní soustavaDisperzní prostředí – maltenyDisperzní fáze – asfaltenyNa povrchu asfaltenových součástívrstvičkyz pryskyřic – tzv. micela
Významné vlastostiMalá hustota (1010-1070 kg/m3 při 25°CMalý součinitel objemové roztažnostiMalá měrná tepelná kapacitaOdolnost proti kyslíku, anorganickým kyselinám,hydroxidům a solímŠpatná rozpustnost ve vodě, dobrá v benzínu, CS2 a CCl4
Ropa Hustá tmavá kapalina650-1200 kg/m3
Obsahuje:UhlovodíkyKyslíkaté látkySirné látkyDusíkaté látky
Zpracování:Kontinuální destilaceKrakováníRafinace
Asfalty z ropyPrimární destilačníKrakovanéExtrakčníŘeděné
Druhy asfaltůMěkký PoloměkkýTvrdý
Dehty Tmavě hnědé až černékapalinyTypický zápachVýroba suchou destilacíorganických látek za nepřístupu vzduchuObsahuje aromatickéuhlovodíkyZdrojem surovin pro těžkou organickou chemii
Smola Tuhý zbytek po destilaci dehtůLesklá hmotaMěkne při 65-75°CPojivo pro silniční živičné směsi
Makromolekulární látky
Obsah
Makromolekulární látky na bázi uhlíku:Příprava plastůVlastnosti plastůZpracování plastůTechnicky důležité plasty
Makromolekulární látky na bázi křemíkuNátěrové látky, lepidla a tmely
Plasty
1866 –
Alexander Parkers, parkesin, celuloid
1899 –
Leo Hendrik
Baekeland, bakelit
1901 –
Ivan Kondakov, umělý kaučuk
1936 –
Roy
Plunkett, teflon
1941 -
Otto Wichterle, silikon 6, 1963 kontaktní
čočky
Makromolekulární
látky
Pojem makromolekulární látka nahrazen pojmem polymer.Původ:
Přírodní (polysacharidy, proteiny, nukleové kyseliny, kaučuky)Syntetický (upravené přírodní, čistě syntetické)
Strukturní jednotky – monomer:Molekula tvořena stejnými monomery = homopolymerMolekula tvořena dvěma a více nestejnými monomery = kopolymer
Základní
strukturní
motivy
Příprava plastůPolymerace: tvorba makromolekuly řetězovou reakcí monomerů, které mají v molekule násobné vazby nebo určité skupiny, nebo jsou cyklické
Př. vznik polyethylenu z ethylenu
Polykondenzace: mnohonásobně opakující se reakce spojená s kondenzací funkčních skupin monomerů (-OH, -CHO, -COOH, NH2) a uvolnění nízkomolekulární anorganické sloučeniny (H2O), polykondenzáty se liší od výchozích monomerů svým složením
Esterifikace (příprava polyethylentereftalátu, Tesil)Amidace (příprava polyamidů, Silon)
Polyadice: postupné sčítání (adice) monomeru s jednou nebo vícenásobnými vazbami s funkčními skupinami monomeru nasyceného, bez uvolnění vedlejšího produktu, vznikají polyadukty
Př. vznik polyuretanu
Mechanismus polymerací
Řetězový mechanismus ovlivněný vlastnostmi výchozích látek.
m+m+m+m+m+m+m….→m-m-m-m-m-m-m-….jednotky monomeru
polymer
Radikálová
polymeracevýroba polyethylenu, propylenu, polystyrenu, PVC atd.Fáze:
Iniciace – iniciátorem většinou dibenzoylperoxid, rozpad na radikály
Porpagace – postupný růst řetězce
Terminace – ukončení srážkou dvou konců narůstajících molekul
Iontová
polymerace
Kationtová (výroba polypropylenu)
Aniontová (výroba polyvinylchloridu)
Iniciace – A iniciátor
Propagace
Terminace
C2 H3 Cl C2 H3 Cl
Kopolymerace
výroba butadienstyrenového kaučukuIniciace
R –
R 2R.
Propagace
Terminace
R. C6
H5
CH=CH2R
R
Základní
způsoby výroby polymerů
Bloková polymerace: iontová a radikálová polymeraceTechnologickou nevýhodou obtížný odvod reakčního teplaVýroba vysoce čistých polymerů ve formě desek
Roztoková polymerace:Polymer rozpustný v rozpouštědle → lepidla, nátěrové hmoty
Suspenzní polymerace:Stejnoměrnější polymer než blokový, ale obsahuje více příměsíVýroba PS a PVC
Emulzní polymerace:Produkt znečištěn aditivyVýroba butadienu, polyvinylacetátu a PVC
Stavba a struktura makromolekul
Střední molekulová hmotnost makromolekul: 10 – 300 000, velikost rozhodujícím způsobem ovlivňuje vlastnosti polymeruPolymerační stupeň: P=M/m
Není konstantníMění se podle vzniku makromolekulyMá přímý vliv na fyzikální a chemickévlastnosti polymeru
Prostorové uspořádání jednotek:LineárníTrojrozměrné
Takticita (řec. uspořádání): charakterizuje prostorové uspořádánísubstituentů v řetězci polymeru
Isotaktické – zcela uspořádanéAtaktické - neuspořádanéSyndiotaktické – pravidelně střídavé
Dělení
polymerů
Polymery
Kaučuky (pryže)
Termoplastyopakovatelně vratná
změna stavu (lineární řetězec)Rozpustné v organických
rozpouštědlech, dobře se tvarují (fólie, vlákna)
Reaktoplasty(termosety, pryskyřice)
nevratná chemickázměna (prostorově uspořádané)
Přechodně plastické
Plasty Elastomery
vratná deformacebez porušení
Plastyvětšinou tvrdé,
křehké,plastické
Vlastnosti plastůFyzikální a chemické vlastnosti závisí na struktuře a délce makromolekul.Hmota plastů je kompaktní bez pórů.Nevýhodou je studený tok (nevratné prověšení fólií).Měkké, nenasákavé, odolné.Mechanické vlastnosti dány strukturou základních článků řetězce makromolekul, délkou řetězců a povahou mezimolekulárních sil.Při vyšších teplotách přechází z tuhého do kapalného stavu (velké teplotní rozmezí) → interval měknutí.Tepelná odolnost závisí na struktuře, řetězec se trhá v místě nejslabší chemickévazby, nejvyšší odolnost vykazují silikony a fluorované uhlovodíky (300°C).Neobvyklá a nežádoucí je nízká odolnost vůči ohni (spíše lehkému vzplanutí), cožpředstavuje druhy důvod pro vyřazení plastů z kategorie konstrukčních hmot. Uvolňují se toxické zplodiny.Chemická odolnost závisí na struktuře a charakteru příměsí v hotovém výrobku.
Organická rozpouštědla způsobují bobtnání nebo rozpouštění.Rozdílná je odolnost vůči kyselinám a zásadám
Vlastnosti plastů
☺
Cenová
dostupnost, snadná
opracovatelnost a dobré
mechanické
vlastnosti, vysoká
elasticita a nízká
hustota (transplantace měkkých tkání),
lze modifikovat povrch pro zvýšení
adheze, biokompatibilityUplatnění v:
medicíně:PE, PP, PS, PTFE a silikonyNáhrady cév, srdečních chlopní, kultivační substráty např. kůže, po
vyztužení vlákny na umělé klouby a kosti, transport léčiv k místu působení(cytostatika, antibiotika, hormony, růstové faktory)
strojírenstvístavebnictvíelektrotechnicepotravinářstvízemědělstvítextilní průmyslchemii
Vztah mezi strukturou a vlastnostmi
Struktura plastů je tvořena pravidelně se opakujícími jednotkami.Na konečných vlastnostech se podílejí syntéza polymeru a způsob zpracování.Rozhodujícími faktory, které určují vlastnosti jsou:
Chemické složení a tvar molekulárních jednotek tvořících lineárnínebo trojrozměrný řetězec.Délka makromolekuly, tedy počet monomerů tvořících řetězec.
Mechanické vlastnosti jsou ovlivněny vzájemnou pohyblivostí makromolekulárních řetězců.Maximální pevnosti lze docílit strukturním uspořádáním, které při namáhání umožní rovnoměrné rozdělení sil při napínání hmoty (nejlepší tzv. žíněnka).
Zpracování
plastů
Rozdělení dle technického hlediska:Reaktoplasty (termosety):
při vyšší teplotě nejprve měknou, pak se vytvrdí ve výrobek žádaného tvaru, ten při zahřátí již neměkneZpracovávají se lisováním ve formách za zvýšeného tlaku a teploty.
Termoplasty:opakovaně teplem měknou a po ochlazení tuhnou, dají se mnohonásobně tvářetZpracovávají se vstřikováním, vytlačováním, litím a foukáním, zpěnování u lehčených materiálů.
Vrstvené hmoty: napouštěním různých materiálů a dalším zpracováním, plnivo (dřevo, textil, papír, skleněnávlákna) + pojivo (pryskyřice, polyestery)Spojování výrobků: lepení pomocí rozpouštědel, monomerů nebo tvrditelnými pryskyřicemi, svařováním horkým plynem, vysokofrekvenčními svářečkami
Rozdělení
plastů
dle aplikace
Specifické vlastnosti plastů, které tradiční stavební materiály postrádají:
Vysoká adhezní schopnost k většině stavebních hmotLze zpracovávat přímo na stavběDosahují požadovaných vlastností ve velmi krátké doběTepelně technické parametry, nepropustnost, pružná deformace
Z tohoto pohledu rozdělujeme plasty do tři aplikačních sfér:plasty pro aplikace konstrukčního charakteru (skelné lamináty, plastbetony)kompozity plastů a tradičních stavebních hmot (kompozitní materiály)plasty, které diky svým specifickým vlastnostem a chováním umožnily podstatné zlepšení bývalých technologických postupů (elastomery, hydroizolační fólie, nátěrové hmoty)
Technicky důležité
polymeryPolyethylen (PE): (LDPE – menší tepelná a foto-oxidační odolnost) a (HDPE – velká pevnost v tahu a odolnost vůči povětrnostním vlivům), odolný vůči chemikáliím, dobré elektroizolační vlastnosti
Poloprůsvitné hmoty s mastným omakem, lehčí než voda.Použití: výroba fólií, těsnění, vláken, nádob, konstrukční a ochranný materiálPE-HD k výrobě nádob, nádrží, potrubí, nábytku
Polypropylen (PP): průhledný až mléčně zakalený materiál s nízkou hustotou, lesklý a tvrdý povrch, stálý vůči kyselinám i zásadám a většině roztoků solí
Použití: výroba trubek, vláken do kompozitů, náhrada azbestu, obalový materiál
Technicky důležité
polymery
Polybutylen (polybuten) (PB): vysoká tuhost, stálý vůči kyselinám, zásadám, olejům, tukům a organickým rozpouštědlům
Použití: výroba potrubí pro dopravu teplé vody a kalů, folií, kabelových izolací
Polyisobutylen (PIB): pružný materiál, dobře tvarovatelný, odolný vůči stárnutí, není odolný vůči benzinu a minerálním olejům
Použití: výroba fólií a těsnění, nízkomolekulární na lepidla a těsnění
Technicky důležité
polymeryPolyvinylchlorid (PVC): nejrozšířenější termoplast
Použití: •
tvrdý (novodur) –
potrubí
pro dopravu vody a plynů,
drenážní
trubky, části přístrojů, profily, tabule•
měkký (novoplast) –
fólie, těsnění, střešní
a podlahová
krytina, hadice, izolace kabelů
Polystyren (PS): tvrdý, sklovitý s lesklým povrchem, málo odolný vůči poškrábání, lze jej barvit, leštit, opracovávat a lepit, odolný vůči chemikáliím, rozpustný v organických rozpouštědlech, působením UV žloutne, snižuje pevnost a matoví
Použití: výrobky pro domácnost, fólie, izolace kabelů
Technicky důležité
polymery
Polymethylmetakrylát (PMMA): transparentní, sklovitý, vysoká tvrdost a tepelná stálost, lze jej snadno opracovávat, lepit a svařovat, méně odolný vůči chemikáliím (Umaplex, Pelxisklo)
Použití: náhrada skel v letadlech, automobilech, lodích, světlopropustnédesky, tyče, potrubí, sanitární předměty, pěnový polystyren ve stavebnictví
Polyvinilacetát (PVAC): čirý, křehký, stálý, rozpustný v organice, nízkápevnost
Použití: průhledné, elastické a dobře přilnavé nátěry ve formě disperze
Polytetrafluorethylen (PTFE): mimořádně tepelně odolný -80-250°C, stálý vůči chemikáliím, pevné, dobře se ohýbají
Použití: těsnění, desky, fólie, ochranné vrstvy na kuchyňském nádobí(Teflon), izolační materiál, součásti těsnění a čerpadel, antikorozníochrana kovů v agresivním prostředí
Technicky důležité
polymery
Syntetické kaučuky: výroba z ropy, zemního plynu, koksárenského plynu, acetylenu a ethyalkoholu
Butadienový: vulkanizace pomocí sloučenin síry vede ke zlepšení mechanických vlastností a zvýšení odolnosti vůči působení kyslíku, světla, teploty a chemikálií, výborné elastické vlastnosti
Použití: výroba pneumatik
Chloroprenový: poměrně drahý, speciální kaučuk, těžko zápalný,, dobrá pevnostPoužití: výroba klínových řemenů, dopravních pásů
Polyakryláty: průhledné hmoty s vynikající propustností světla, umaplex, plexisklo
Použití:
Technicky důležité
polykondenzáty
Polyamidy (PA): tvrdé, odolné vůči poškrábání, bezbarvé, termoplasty, dají se tkát, lít, tlakově tvarovat, nízká odolnost vůči kyslíku a UV při vyšších teplotách, odolné (silon)
Použití: fólie, desky, šrouby, hmoždinky, nádobí, těsnění, textilní vlákna
Fenolformaldehydové pryskyřice (PF): bakelity, nízká tepelná a elektrická vodivost, novolaky, resoly, resity
Použití: izolátory, vypínače, zásuvky, ozdobné předměty, součásti strojů, nábytkové kováníNovolaky – rozpustné v alkoholu a benzenu, termoplastické, použití jako pryskyřice v lékařství
Resoly – těžko tavitelný, rozpustný v alkoholu, zahříváním zesíťuje →Resity
Technicky důležité
polykondenzáty
Aminoplasty: lépe se vybarvují, nepáchnouPoužití: lisovací hmoty pro výlisky v elektrotechnickém a strojírenském průmyslu, impregnace papíru (Pertinax), a textilu (Texgumoid), měniče iontů (ionexy), z nízkomolekulárních lepidla
Močovinoformaldehydové pryskyřice: formaldehyd s močovinou
Melaminformaldehydová pryskyřice:
Umakart: papír napuštěný kapalným resolem a převrstvený melaminformaldehydovou pryskyřicí, vytvrzení
Technicky důležité
polykondenzáty
Polyestery: tvrdé, bezbarvé, čiré, snadno barvitelné, odolné vůči chemikáliím, viskózní kapaliny po vytvrzení ohebné a velmi tvrdé, skelné lamináty
Použití: syntetická vlákna vynikající pevnosti, pružnosti a tvarové stálosti (Trevira, Diolen, Tesil, Terylen), dvousložková lepidla, průhledné desky, potrubí, stavebníprvky, bazényTesil
Technicky důležité
polyadiční
produkty
Polyuretany (PUR): termoplasty (lineární) horší vlastnosti, reaktoplasty (zesíťované) výhodnější
Použití: ochranné nátěry, pojiva, dvousložkové nátěrovéhmoty, lepidla, nátěrové a těsnící hmoty,Lehčené polyuretany – izolace, textilní průmysl (čalounění), nelze použít ve vlhkém a horkém prostředí, polyuretanovápěna a kaučuk
Epoxidové pryskyřice (EP): nízkomolekulární lineární zesíťují tzv. tužidly
Použití: výroba laků, lepidel, protikorozních nátěrů, přísada do omítek, betonu atd.
Praktické
použití
vysokomolekulárních látek ve stavebnictví
Izolace staveb: fólie z PVC, polyethylenu a polyisobutylenu, lze impregnovat silikonovými laky (domy, přehrady, tunely)Betonáž: PVC jako náhrada bednění (nafukovací jádro příslušného profilu z PVC)Střešní krytina: desky z polymetakrylátu, polyesterových skelných laminátů → lehké, pevné, odolné (tovární, sportovní haly, velké objekty)Vnitřní stěny: polyesterové skelné lamináty, PVC (obklady stěn jako tapety, kachle, desky, přichycují se sádrou či šrouby, fólie lepením)Podlahové krytiny: vrstvené fólie či dlaždice z PVC, butadien-styrenovéDveře, okna: z PVC, z hmot z dřevěného odpadu pojeného fenolovou pryskyřicíVodovodní instalace: z PVC (novodur), z polyethylenuTepelné a zvukové izolace: pěnový polystyren, močovinové pěnové hmoty, 90-95% tvoří vzduchBytová architektura: polyesterové skelné lamináty ke konstrukci skříní, stolků, dekoračních desek, fólie PVC a polyamidová vlákna na potahy křesel, pohovek, záclonoviny a ubrusy
Praktické
použití
vysokomolekulárních látek v průmyslu
Ložiskové kovy: nahrazovány vrstvenými fenolovými pryskyřicemi, polyamidy, PVC – výborné kluzné vlastnosti, malá nároky na mazání, lehké, nekorodují, tlumí kmityNáhrada bílých kovů, nerezavějící oceli: fenolformaldehydovépryskyřice plněné azbestem, grafitem, koksem, PVC, polyethylen aj.Antikorozní povlaky: ochrana kovů, PVC, polyurethany, polyamidy, epoxydové pryskyřice, polytetraflourethylenDopravní technika: lodě z polyesterových skelných laminátů, lamináty na karoserie a kryty vozidel, konstrukce trupů, křídel u letadel, PVC na potahy, polyuretanové pěnové hmoty na čalounění, butadienový kaučuk na pneumatiky, polymetylmetakryláty na zasklívání oken
Praktické
použití
vysokomolekulárních látek v průmyslu
Elektrotechnický průmysl: polyesterové a epoxydové pryskyřice k zaléváníelektrických součástí, okruhů a vinutí, PVC a polyetylen na izolaci kabelů, vinylové hmoty a polyetylen na izolační pásky, polyetylen k izolaci zemních a podvodních kabelůZboží denní potřeby: kryty z fenolformaldehydové pryskyřice, polystyrenu a PVC, bižuteri a hračky z zpolystyrenu, metakrylátu, PVC a aminoplastů, ochranné přilby z polyesterových skelných laminátů a polyamidů, osvětlovací tělesa z polymetakrylátů, polystyrenu, PVC a polyetylenuSportovní potřeby: pryskyřice k lepení lyží, fenolové pryskyřice a polyesterové skelné lamináty na skluznice, stany z polyamidových, polyetylenových a PVC fólií, výplety raket z polyamidových vlákenTextilní a obuvnický průmysl: polyamidová a polyakrylonitrilová vlákna, PVC, polyetylen, akrylové pryskyřice
Vysokomolekulární
látky používané
ve stavebnictví
Vyztužené plasty:lze použít vlákna přírodní (azbestová, sisalová, bavlněná), chemická(celulosová, polyamidová, uhlíková, polyesterová) a hutnická (ocelová, strusková, skleněná)Za mezní hodnotu se považuje 60 hmot. % vlákenVýztuž prostupuje polymerní matrici buď ve formě sekaných nahodile rozložených vláken (rohože), nebo je nosná kostra tvořena pramenci vláken orientovaných ve směru namáhání stavebního prvku, či složena ze samostatných vláken (tkanina).Za vrcholnou technologii vyztužených plastů můžeme považovat vinuti nekonečných vláken za současné impregnace polymerem.
Plastbetony: Pojivo nahrazeno vhodnou plastickou hmotou (pryskyřice)Použití: chemický průmysl, silniční stavitelství
Polymerbetony:Betonový výrobek se napouští vhodným monomerem → zvýšení pevnosti a korozivzdornosti výrobkuPoužití: opravy betonových ploch
Makromolekulární
látky na bázi křemíku
Siloxanová vazba – Si – O – Si – O –Silikony: teplotně stálé, hydrofobní, nenasákavé, chemicky inertní,
Oleje – stálé -70-200°C, hydrofobní, natírání stanových dílců, mazání strojů pracujících za vysokých i nízkých teplot, součástíbrusných pastPryskyřice – za zvýšené teploty se vytcrzují na tvrdé a křehkéhmoty, roztoky, laky pro elektrotechniku a výrobz vrstvených hmotKaučuk – vyniká ohebností -90-250°C, odolný vůči chemikáliím i proti stárnutí, výroba těsnění do spalovacích motorů, hadic pro rozvod horkého vzduch, izolace kabelů, zalévací hmota pro transformátory
CH3
Si O
CH3
Nátěrové
látky
Složení:Pojivo – organické i anorganickéPigment – minerální nebo organickéRozpouštědlo, ředidlo, disperzní činidloSikativa – urychlují tvrdnutíPlniva – anorganické látky pro zvětšení objemu
Použití: interiérové (silikátové, klihové), fasádnínátěrové hmoty
Lepidla
S molekulovou strukturou již vytvořenou:Nemodifikované přírodní látky (živice,škrob)Modifikované organické přírodní látky (nitrát celulosy, vulkanizovaný kaučuk)Syntetické organické látky (plasty, elastomery)
Struktura se tvoří v průběhu lepení:Fenoplasty a aminoplastyEpoxidové pryskyřicepolyurethany
Tmely
Anorganické:Tmely s vodním sklem Tmely s vodním sklem a oxidyOstatní tmely
Organické tmely:ŽivičnéZ plastůOlejovéNa bázi kaučukových látek
Tvrdnutí
Probíhají složité procesy chemické a fyzikální povahyTvrdnutí anorganických pojivTvrdnutí organických pojiv:
OxidačněFyzikálněChemicky zesíťováním
Adheze
Přilnavost látky k povrchu stavební látkyVzniká účinkem přitažlivých silSmáčení:
Pokud je adhezní konstanta kladná, je krajový úhel ostrý. Okraj kapaliny se zvedá a říkáme, že kapalina stěnu smáčí. Tak je to např. u vody ve skleněnénádobě. Je-li adhezní konstanta záporná, je krajový úhel tupý. Okraj kapaliny u stěny se sníží a říkáme, že kapalina stěnu nesmáčí. Příkladem může být chovánírtuti ve skle. Pokud σpt − σkt > σkp, pak by bylo cosθ > 1, tzn. úhel θ by nebyl reálný. V takovém případě se kapalina zvedá podél celé stěny, až je stěna celápokryta tenkou vrstvou kapaliny. Krajový úhel je nulový a říkáme, že kapalina stěnu smáčí dokonale. Podobně se (do jisté míry) chovají některéorganické látky, např. alkohol. V případě, že σkt − σpt > σkp, bychom pro cosθ dostali hodnotu menší než− 1. V takovém případě se mezi pevnou stěnou a kapalinou tvoří tenkávrstva plynu, která sahá až do takové hloubky, v níž ji vytlačí hydrostatický tlak kapaliny. Takové kapaliny stěnu dokonale nesmáčí. Krajový úhel je θ = 2π. Podobné chování lze pozorovat např. u roztavených kovů.
Zpracování
polymerních odpadů
Prudce se zvyšuje množství polymerního odpadu
•
Odpad vratný
(při výrobě)
•
Odpad sběrový
(po upotřebení) –
nutno třídit, znečištěn
•
Skládkování
•
Tepelná
degradace (použitelné
produkty –
paliva, rozpouštědla)
•
Spalování
(exhalace, nákladná
likvidace produktů)
•
Recyklace ( chemická)
•
Regenerace (pryž)
Důležité
pojmy
PolymerMonomerPolymeracePolykondenzacePolyadiceTermoplastyReaktoplastyLepidloTmelAdheze
Literatura
HENNING, Otto a LACH, Vladimír: Chemie
ve
stavebnictví, SNTL
Praha, 1983.
Webovské
stránky
BARTUŠKA, Miloslav a kol: Vady skla, PRÁH, 2001.
Rovnaníková
P., Malá
J., Rovnaník
P.: Stavební
chemie, modul 4,
CERM 2005
Wagner A., Král J.:
Základy chemie, SNTL 1968
Rais J. a kol.:
Chemie pro nechemické
vysoké
školy technické,
SNTL 1969
Kratochvíl B., Švorčík
V., Vojtěch D.: Úvod do studia materiálů,
VŠCHT 2005