Termoplasty – základní druhy

Obsah kapitoly

1. 18.1 Polyolefiny
2. 18.2 Fluoroplasty
3. 18.3 Vinylové plasty
4. 18.4 Styrenové plasty
5. 18.5 Akrylátové plasty
6. 18.6 Polyestery
7. 18.7 Polykarbonáty
8. 18.8 Acetátové plasty
9. 18.9 Polyamidy
10. Testové otázky

Chemici dovedou připravit velké množství různých druhů plastů, které se používají pro širokou spotřebu (levné typy), konstrukční nebo speciální aplikace. Stojí přitom za pozornost, že 73 % z celkového objemu výroby představuje jen 5 druhů plastů a to polyethylen (PE), polypropylen (PP), polyvinylchlorid (PVC), polystyren (PS) a polyethylentereftalát (PET).

Vlastnosti polymerů jsou odrazem několika faktorů, o nichž jsme již hovořili. Následující charakteristiky vybraných termoplastů představují tedy jejich typické (nikoliv absolutní) vlastnosti, které lze mnohým způsobem modifikovat. Termoplasty jsou v textu barevně odlišeny stejným způsobem jako v periodické tabulce termoplastů, viz obr. 30.

V základním měřítku jsou vlastnosti polymerů ovlivněny chemickou a molekulovou strukturou. Abychom snáze dokázali polymer charakterizovat, je třeba si uvědomit chemické složení materiálu, které ovlivňuje jeho navlhavost, polaritu, stárnutí, chemickou odolnost, velikost sil působících mezi makromolekulami a jejich prostřednictvím (společně s molekulovou strukturou) hustotu, pevnost, houževnatost a další vlastnosti polymerů. V  přehledu základních typů plastů je uváděn tedy i jejich strukturní vzorec, který charakterizaci materiálu usnadní.

Zpět na začátek

18.1 Polyolefiny

Polyolefiny jsou největší skupinou syntetických polymerů, které vznikají polymerací uhlovodíků (sloučenin uhlíku s vodíkem), tzv. olefinů (neboli alkenů), obsahující v molekulách jednu dvojnou vazbu, viz příklad na obr. 7. Mezi polyolefiny patří termoplasty i kaučuky. Nejznámějšími termoplasty jsou polyethylen (PE) a polypropylen (PP). Syntetickým kaučukem z této skupiny je např. polyisobutylen (PIB).

Polyethylen (PE)

Jedná se o semikrystalický termoplast, jehož vlastnosti jsou značně závislé na molekulové struktuře: tvaru makromolekul, jejich délce, prostorovém uspořádání merů v řetězci a stupni krystalinity, viz tab. 15. Molekulová struktura polyethylenu je ovlivněna způsobem jeho výroby. Základními dvěma typy (podle tvaru makromolekul) je lineární, vysokohustotní polyethylen (PE-HD) a rozvětvený, nízkohustotní polyethylen (PE-LD). Kromě těchto typů se můžeme setkat ještě se středněhustotním polyethylenem (PE-MD), lineárním nízkohustotním polyethylenem (PE-LLD), zesíťovaným polyethylenem (PE-X) nebo polyethylenem s maximální molekulovou hmotností (PE-UHMW). Síťovaný polyethylen (PE-X) ztrácí svůj termoplastický charakter a stává se v podstatě elastomerem (se stoupající teplotou poněkud měkne, v žádném případě však nepřechází do plastického stavu nebo dokonce v taveninu).

Tab. 15: Typické vlastnosti polyethylenu (PE)

Polyethylen je nepolární a tedy nenavlhavý plast, který má výborné elektroizolační a dielektrické vlastnosti. Vzhledem k jeho nepolárnosti odolává za běžných podmínek polárním rozpouštědlům, vodě, kyselinám, zásadám a solím.

Polyethylen má hustotu menší než voda. Jeho pevnostní charakteristiky jsou nejnižší ze všech standardních termoplastů a nepoužívá se pro konstrukční aplikace. Jeho povrch se dá snadno rýpat. Teplota zeskelnění je hluboko pod bodem mrazu (ca. -120 °C), z toho plyne, že polyethylen vykazuje značný kríp, avšak odolnost proti rázovému namáhání je vynikající, a to nejen za běžných teplot, ale i za bodu mrazu. Vzhledem k nízké teplotě tání jsou výrobky tvarově stálé max. do 75 °C (pokud nejsou mechanicky namáhány).

Všechny typy polyethylenu jsou značně citlivé na působení UV záření a pro venkovní aplikace se musí stabilizovat. Jako nejúčinnější se jeví přídavek (2 ÷ 3) % sazí. Jsou vysoce hořlavé, při hoření však nevznikají škodlivé látky neslučitelné s prostředím. Jsou citlivé na vznik a šíření napěťových trhlinek (koroze za napětí), např. při působení saponátů (proto se často vyrábějí kopolymery s jinými olefiny, které jsou na trhlinky méně citlivé).

Aplikace:

Polyethylen je nejrozšířenějším obalovým materiálem, viz obr. 94. Používá se pro technické výrobky a spotřební zboží, jako jsou izolační pláště kabelů, potrubí pro zavlažovací systémy v zemědělství (lze snadno navinovat na transportní cívky), fólie, tašky, pytle, lahvičky, ohebná víka (PE-LD), kanystry, nádoby, přepravky, vlnovce, potrubí pro rozvod plynů a vody, pro nádržky na brzdovou kapalinu nebo na tekutinu pro ostřikovače (PE-HD), pro extruzní povrstvování papíru, kartonu a hliníkových fólií (tetrapak, pytle na cement), nádrže na dešťovou vodu nebo žumpy (PE-LLD) apod. Polyethylen typu PE-UHMW je vzhledem k jeho vynikajícím kluzným vlastnostem používán pro kluzná vedení, pluhové radlice, ložiska apod.

Obr. 94: Příklady aplikací polyethylenu (PE)

Polypropylen (PP)

Jedná se o semikrystalický termoplast, jehož vlastnosti jsou značně závislé na indexu izotakticity, viz tab. 16. Obchodní produkty polypropylenu obsahují vždy určitý podíl ataktické složky a teplota tání je na rozdíl od čistého izotaktického polypropylenu nižší, ca. (160 ÷ 170) °C. Typické vlastnosti komerčního polypropylenu jsou uvedeny v tab. 17.

Tab. 16: Vlastnosti polypropylenu (PP) v závislosti na prostorovém uspořádání substituentů v makromolekule




Tab. 17: Typické vlastnosti polypropylenu (závisí na indexu izotakticity)

Vlastnostmi se polypropylen značně blíží vysokohustotnímu polyethylenu. Jedná se o nepolární plast a obdobně jako polyethylen bude odolávat polárním rozpouštědlům, kyselinám, zásadám a solím. Tato odolnost je však vyšší než u polyethylenu, zejména pak za vyšších teplot. Jedná se o hořlavý plast. Od vysokohustotního polyethylenu se liší zejména nižší hustotou a menší odolností mrazu (teplota zeskelnění je totiž jen ca. -15 °C). Jeho hustota je nejnižší ze všech nelehčených plastů.  Na druhé straně má vyšší pevnost, tuhost, tvrdost a odolnost proti oděru. Vzhledem k vyšší teplotě tání má lepší tvarovou stálost za zvýšených teplot (dlouhodobě až 100 °C). Lépe odolává vzniku napěťových trhlinek než polyethylen.

Aplikace:

Z polypropylenu se vyrábějí různé předměty spotřebního průmyslu: např. fólie, misky a jiné obalové materiály, vlákna (např. pro koberce), lahve a další duté předměty. Na rozdíl od polyethylenu se vzhledem k jeho lepším mechanickým vlastnostem, příznivé ceně, možnosti kopolymerace, modifikace přísadami nebo jinými polymery, používá na součásti strojů a přístrojů ve strojírenství, k výrobě součástí kuchyňských přístrojů, nárazníků (viz obr. 95), dílů klimatizačních jednotek v automobilu, pro výrobu trubek a vodních armatur, spoilerů, reflektorů, mřížek chladiče, skříní akumulátorů, vrtulí ventilátorů, na stavbu kanalizačních systémů, nádrží, septiků, malých čističek, ale i bazénů u rodinných domků, přestože pro venkovní aplikace není vhodný. Odolnost vůči sterilizačním teplotám umožňuje také jeho použití k výrobě dílů injekčních stříkaček a jiné zdravotnické techniky (např. systémy dávkování léků, diagnostické kyvety apod.).

Obr. 95: Příklady aplikací polypropylenu (PP)

Zpět na začátek

18.2 Fluoroplasty

Fluoroplasty lze strukturně porovnávat s polyolefiny. V jejich makromolekulách jsou vodíkové atomy nahrazeny atomy fluoru. Ačkoliv se jich průmyslově vyrábí velké množství (viz periodická tabulka termoplastů, obr. 30), představuje největší objem produkce (ca. 70 %) polytetrafluorethylen (PTFE), který je znám pod obchodním označením Teflon původního výrobce (DuPont). Toto označení je často nesprávně používáno jako název obecný.

Polytetrafluorethylen (PTFE)

Jedná se o nepolární, semikrystalický lineární termoplast, čemuž odpovídají výborné elektroizolační vlastnosti. Vyznačuje se velmi vysokým stupněm krystalinity, avšak pevnostní charakteristiky (viz tab. 18) jsou poměrně nízké a má tedy i značný kríp (T_g = -80 °C). Vzhledem k neobyčejně pevné vazbě mezi atomy uhlíku a fluoru se vyznačuje vynikající odolností vůči chemikáliím a vysokým teplotám (krátkodobě až 300 °C, dlouhodobě 250 °C), je nehořlavý. Chemickou odolností předčí vzácné kovy, sklo, korozivzdorné oceli, smalty apod. Další přednosti tohoto plastu je velmi nízký koeficient tření.

Tab. 18: Typické vlastnosti polytetrafluorethylenu (PTFE)

Způsoby polymerace umožňují získat PTFE ve formě latexu (zpracovává se přímo na nátěry, popřípadě se z něj získává polymer v tuhé formě pro další mechanické obrábění) nebo v podobě práškového polymeru, který je možno spékat. Extremně vysoká viskozita taveniny neumožňuje jeho zpracování běžnými metodami, jako je např. vstřikování.

Aplikace:

Jedinečné chemické, tepelné, elektroizolační a kluzné vlastnosti učinily tento typ plastu užitečným v mnoha aplikacích. Nejznámějšími jsou samomazná ložiska a v domácnostech se osvědčily např. teflonové pánve. Používá se k ochraně kovových povrchů nástrojů, nádrží a potrubí, pracujících např. v agresivním prostředí (viz obr. 96). Na povrch jiného materiálu však nelze lepit, proto se k vytváření povlaků používá technologie spékání jeho vodních disperzí, které se na kov nanáší máčením nebo stříkáním. Povlaky zlepšují chemickou odolnost kovů, snižují přilnavost materiálů k jejich povrchu a snižují také jejich tření. Polytetrafluorethylen lze použít i jako přísady k jiným polymerům pro zlepšení kluzných vlastností. Používá se na různé druhy těsnění, např. spoje vodovodních potrubí se efektivně utěsňují páskami z teflonových fólií.

Obr. 96: Příklady aplikací polytetrafluorethylenu (PTFE)

Zpět na začátek

18.3 Vinylové plasty

Nejvýznamnějším představitelem skupiny vinylových polymerů je polyvinylchlorid (PVC). Společně s polyethylenem (PE) a polypropylenem (PP) se jedná o nejmasověji vyráběný syntetický plast (třetí pořadí, s evropskou produkcí ca. 11%). Je dodáván ve formě prášku.

Polyvinylchlorid (PVC)

V praxi se používá jako neměkčený, tvrdý typ (PVC-U), měkčený (PVC-P), zesítěný (PVC-UX) a chlorovaný (PVC-C).

Jedná se o amorfní termoplast (prostorové uspořádání chloru proti hlavnímu řetězci je tedy více méně nepravidelné). Vlivem polárních atomů chloru je lehce navlhavý, viz tab. 19 a jeho dielektrické vlastnosti jsou ve srovnání s polyethylenem horší. Chemická odolnost s polyethylenem (PE) je srovnatelná, zhoršuje se však přídavkem změkčovadel. Neodolává chlorovaným rozpouštědlům. Vzhledem k teplotě zeskelnění (T_g = 85 °C) je za běžných teplot pevný, tuhý a křehký s malou rázovou houževnatostí a malým sklonem ke krípu. Dlouhodobě odolává teplotě 65 °C (krátkodobě 75 °C). Tyto vlastnosti jsou ale opět zhoršovány přídavkem změkčovadel.

Vlivem atomů chloru je samozhášivý. Bez stabilizace neodolává UV záření. Důležitým problémem je jeho tepelná stabilizace, neboť jej musíme zpracovávat při teplotách kolem 180 °C, které se blíží teplotě rozkladu (190 ÷ 200) °C, při které dochází k uvolňování chlorovodíku.

Tab. 19: Typické vlastnosti neměkčeného (PVC-U) a měkčeného polyvinylchloridu (PVC-P)

Aplikace:

Z neměkčeného typu (PVC-U) se zpracovávají především kanalizační roury, okapové žlaby, okenní rámy a vrchní fólie na podlahoviny, viz obr. 97. Z měkčeného typu (PVC-P) se vyrábí např. hydroizolační fólie, izolace kabelů, těsnění, hračky, chirurgické rukavice, podlahoviny (linolea), obaly knih, ubrusy, pláštěnky, deštníky, ložní vložky a koženky. Chlorovaný typ (PVC-C), který je dodatečně chlorovaný (obsah chloru se zvýší o 10 % až 15 %), se vzhledem k vyšší odolnosti proti zvýšeným teplotám (krátkodobě 100 °C, trvale 85 °C) používá pro trubky k rozvodu teplé vody. Obdobně lze i pro náročnější aplikace využít zesítěný typ (PVC-UX).

Obr. 97: Příklady aplikací polyvinylchloridu (PVC)

Velkou zásluhou na rozmachu výroby vinylových plastů má nepochybně kopolymerace. Vinylchlorid má schopnost kopolymerovat s velkým počtem monomerů a chemici tak získávají plast požadovaných vlastností na míru. Za všechny uveďme nejznámější kopolymer vinylchloridu s vinylacetátem,z něhož se vyráběly, resp. opět vyrábějí gramodesky, používá se k výrobě fólií, podlahovin, laků a barev (na základě roztoků v organických rozpouštědlech). 

Zpět na začátek

18.4 Styrenové plasty

Mezi styrénové plasty (viz obr. 98) patří polystyren (PS nebo také PS-GP) a jeho kopolymery: houževnatý polystyren (PS-HI), akrylonitril-butadien-styren (ABS), styren-butadien (SB), styren-akrylonitril (SAN) a další typy, viz periodická tabulka termoplastů.

Obr. 98: Schéma vzniku styrenových plastů

Polystyren standardní (PS, PS-GP)

Jedná se o amorfní lineární (vesměs ataktický) termoplast s velmi dobrou propustností světla (až  90 %). Technický polystyren je amorfní, lze však připravit i izotaktický polystyren, který je krystalický s teplotou tání ca. 220 °C. Standardní polystyren je nepolární, nenavlhavý a má vynikající izolační a dielektrické vlastnosti. Odolává účinkům alkoholu, minerálních olejů a zásad. Neodolává však většině rozpouštědel. Má sklon ke korozi za napětí (ke vzniku napěťových trhlinek).

Vzhledem k teplotě zeskelnění (T_g = 95 °C) je za běžných podmínek pevný a křehký (videa kapitola 9.3), viz tab. 20. Nevykazuje kríp a mezní teplota použití je 80 °C. Polystyren je dostatečně odolný vůči oxidaci, ale není doporučován na venkovní použití, neboť fotooxidací žloutne a křehne. Je hořlavý a tvoří saze.

Tab. 20: Typické vlastnosti standardního polystyrenu (PS-GP) a jeho kopolymerů (PS-HI, SAN, ABS)

Aplikace:

Výhodou technického polystyrenu je jeho transparentnost, nevýhodou naopak křehkost, proto se používá hlavně k výrobě nenáročného spotřebního zboží (viz obr. 99), jakým jsou různé kelímky, misky, podnosy, obaly na CD apod. Široké použití nalezl expandovatelný polystyren (PS-E), a to zejména ve stavebnictví (pro tepelné a zvukové izolace) nebo v obalové technice k ochraně lahví, přístrojů proti nárazu při manipulaci a dopravě či pro výrobu kelímků na nápoje.

Obr. 99: Příklady aplikací standardního (PS-GP) a expandovaného polystyrenu (PS-E)

Polystyren houževnatý (PS-HI)

Jedná se o roubovaný kopolymer z butadien-styrenového-kaučuku, který se rozpustí ve styrenu a přivede se k polymeraci, čímž se snižuje jeho pevnost, tuhost a zvyšuje se především tažnost. Vlivem heterogenního složení (kaučukových částic) je mléčně zakalený, přestože jde o amorfní polymer. Elektrické vlastnosti, ale také teplotní a chemická odolnost, jakož i odolnost slunečnímu záření se oproti standardnímu polystyrenu (vzhledem k přítomnosti kaučuku na bázi butadienu, v němž zůstává jedna z původních dvou dvojných vazeb) zhoršuje. Používá se na díly, které mají odolávat nárazům (při nižší ceně plastu), viz obr. 100.

Obr. 100: Příklady aplikací houževnatého polystyrenu (PS-HI)

Styren-akrylonitril (SAN)

Tento typ kopolymeru styrenu s akrylonitrilem řeší obdobně jako houževnatý polystyren základní nedostatek standardního polystyrenu - jeho značnou křehkost. V porovnání s houževnatým polystyrenem je tvrdší a transparentnější, jeho houževnatost ale nepřevyšuje. Chemicky je nejodolnější ze všech styrenových plastů, má však horší elektroizolační vlastnosti než standardní polystyren, neboť vlivem akrylonitrilu má polární charakter, viz tab. 20. Vzhledem k vyšší teplotě zeskelnění (T_g = 105 °C) je rovněž více teplotně odolný (dlouhodobě do 85 °C, krátkodobě do 95 °C).

Aplikace:

Používá se především na předměty, u nichž se požaduje průhlednost a rázová odolnost: nádoby mixérů, víka kuchyňských přístrojů, koncová světla automobilů ad., viz obr. 101.

Obr. 101: Příklady aplikací styren-akrylonitrilu (SAN) a také akrylonitril-butadien styrenu (ABS)

Akrylonitril-butadien styren (ABS)

Jedná se o amorfní terpolymer. Kopolymerací akrylonitrilu, butadienu a styrenu (kaučuková složka se připravuje zvlášť) se podařilo chemikům připravit materiál, který díky akrylonitrilové složce zvyšuje chemickou odolnost a současně vlivem butadienové složky zvyšuje houževnatost polystyrenu a to při zachování dostatečné pevnosti i potřebné tuhosti materiálu. Rázovou houževnatostí předčí houževnatý polystyren (PS-HI). Poměrem jednotlivých složek a jejich stavbou mohou chemici připravit kopolymer s velmi odlišnými vlastnostmi, viz tab. 20 (velcí výrobci nabízejí více než 50 typů ABS). Za zmínku rovněž stojí, že dobře odolává elektrostatickému náboji. Vlivem heterogenního složení ve struktuře je neprůhledný, přestože je amorfní plast a je navlhavý.

Aplikace:

Použití je velmi široké, používá se jako konstrukční plast ve strojírenství, automobilovém průmyslu (pro interiérové a exteriérové díly), při stavbě lodí, ve stavebnictví, v kancelářském a spotřebním průmyslu (např. skříně počítačů, monitorů, skenerů, domácích spotřebičů, radiové a televizní přijímače, fotoaparáty apod.). Speciální použití má ve stavbě domovních odpadových vedení, neboť materiál vlivem obsaženého kaučuku výborně tlumí hluk, viz obr. 102. Uplatňuje se také ve formě kompozitních materiálů, tj. polymerů ztužených např. skleněnými vlákny, které vykazují další zvýšení mechanických vlastností.

Obr. 102: Příklady aplikací akrylonitril-butadien styrenu (ABS)

Zpět na začátek

18.5 Akrylátové plasty

Akrylátové plasty vznikají polymerací esterů kyselin akrylové a methakrylové. Do této skupiny patří polyakrylát (PAK), který se používá jako nátěrová hmota, lepidlo anebo fólie, polymethylmethakrylát (PMMA) a polyakrylonitril (PAN), který není termoplastický a z  jehož roztoků se zpracovávají např. textilní vlákna. Z akrylátových plastů je nejpoužívanější polymethylmethakrylát.

Polymethylmethakrylát (PMMA)

V technické praxi je známý jako organické sklo. Jeden z mnoha typů je dodáván pod obchodním označením „Plexiglas (plexisklo)“ a tento název se velmi často nevhodně užívá jako obecný. Jedná se o amorfní termoplast s dokonalou propustností světla (až 92 %). Vzhledem k jeho chemickému složení (přítomnosti kyslíku) se jedná o polární plast s výbornými mechanickým vlastnostmi (kyslík má za následek větší mezimolekulární síly), viz tab. 21, a patří mezi konstrukční plasty. Přítomnost kyslíku v makromolekule se projevuje částečnou navlhavostí plastu, zhoršením elektroizolačních a dielektrických vlastností a nízkou odolností silným kyselinám a rozpouštědlům. Velmi dobře odolává povětrnosti a UV záření.

Vzhledem k teplotě zeskelnění (T_g = 110 °C) není náchylný na kríp, za běžných podmínek je křehký a málo odolává rázům. Trvalá teplotní odolnost je až 100 °C.

Tab. 21: Typické vlastnosti polymethylmethakrylátu (PMMA)

Aplikace:

Jeho vlastnosti (propustnost světla a odolnost atmosférickým vlivům) jej předurčují pro optické aplikace (viz obr. 103), jako jsou kryty přístrojů nebo svítidel, k zasklívání verand, světlíků a oken sportovních letadel. Vyrábějí se z něho také kryty koncových světel automobilů nebo ochranné lišty zadních nárazníků. Ve stavebnictví se používá pro střechy hal nebo pro stavbu průhledných protihlukových stěn. Z litého PMMA se vyrábí vany. Zvláštní použití má zalévací hmota Dentakryl k zalévání metalografických výbrusů. Používá se na zubní protézy a umělé zuby. Vzhledem k odolnosti vůči atmosférickým vlivům se používá pro přípravu nátěrových hmot.

Obr. 103: Příklady aplikací polymethylmethakrylátu (PMMA)

Zpět na začátek

18.6 Polyestery

Společným znakem polyesterů je přítomnost esterových vazeb v hlavním řetězci makromolekuly. Mohou jimi být lineární termoplasty (nasycené polyestery) i reaktoplasty (rozvětvené a v konečném stádiu zpracování zesíťované). Nejvýznamnějším z termoplastických polyesterů je polytetrafluorethylen (PET) a polybutylentereftalát (PBT).

Polyethylentereftalát (PET)

Jedná se o špatně krystalizující termoplast a může být dodáván jak v podobě amorfní (v důsledku rychlého chlazení, potlačující krystalizaci), tak v semikrystalické. Má velmi dobré mechanické vlastnosti, viz tab. 22. Vzhledem k teplotě zeskelnění (T_g = 75 °C) je za běžných podmínek křehký a dobře odolává krípu. Má velmi dobré kluzné vlastnosti. Vzhledem k vyšší teplotě tání se dá trvale používat do 100 °C (v amorfní formě je tato teplota nižší), krátkodobě až do 200 °C. V amorfní podobě má vysokou propustnost pro světlo. Je navlhavý a za vyšších teplot může podléhat hydrolýze.

Tab. 22: Typické vlastnosti polyethylentereftalátu (PET) a polybutylentereftalátu (PBT)

Aplikace:

Polyethylentereftalát je určen především pro výrobu vláken a v menším rozsahu pro výrobu fólií. Vlákna se spotřebovávají pro výrobu textilií, tkanin a lan. Používají se také jako výztuže polymerů (např. kordy na pneumatiky a dopravní pásy). Opticky nejčastěji se s ním setkáváme pro výrobu nápojových lahví (viz obr. 104), je však používán i na technické výlisky (zejména při vyztužení skleněnými vlákny), příkladem mohou být vstřikované díly elektromotorů s dobrou izolační schopností a tuhostí.

Obr. 104: Příklady aplikací polyethylentereftalátu (PET)

Polybutylentereftalát (PBT)

Je to semikrystalický termoplast, který se vlastnostmi podobá PET (jsou jen o něco málo nižší, zejména teplota krátkodobé tvarové stálosti, ca do 165 °C). Předčí je však lepší zpracovatelností. Jeho použití je obdobné jako u PET. Používá se zejména v elektrotechnice (např. pro konektory, viz obr. 105). Jeho vlastnosti jsou upravovány přídavkem skleněných vláken, mletých minerálů, retardérů hoření aj.

Obr. 105: Příklady aplikací polybutylentereftalátu (PBT)

Zpět na začátek

18.7 Polykarbonáty

Polykarbonát (PC)

Polykarbonát je z chemického hlediska rovněž polyester, velmi často se však řadí do samostatné skupiny. Jedná se o amorfní, dokonale průhledný termoplast, který se vyznačuje dobrými mechanickými vlastnostmi, viz tab. 23. Polykarbonáty mají nejen dobrou pevnost a tuhost, ale také tvrdost, houževnatost a odolnost proti lomu (těleso nepraskne ani při prudkém nárazu). Vzhledem k teplotě zeskelnění (T_g = 150 °C) je odolný proti krípu a dlouhodobě teplotně stálý do 135 °C. Má velmi dobré elektroizolační a dielektrické vlastnosti. Částečně polární charakter je příčinou navlhavosti, která sice neovlivňuje jeho mechanické vlastnosti, ale při teplotách zpracování by způsobovala jeho degradaci. Patří k samozhášivým plastům.

Tab. 23: Typické vlastnosti polykarbonátu (PC)

Aplikace:

Pro výborné optické vlastnosti se používá k výrobě brýlových skel, čoček fotoaparátů, ale také pro střešní krytiny, boční, zadní a střešní okna automobilů (obvykle s tenkou vrstvou methakrylátu, který zvýší odolnost UV záření). Používá se také pro zadní světla a „skla“ reflektorů, zejména u vozů vyšších cenových skupin, viz obr. 106. Výjimkou nejsou ani nárazníky (např. u vozů Cadilac, Ford, Landrover, Mercedes aj.). Používají se také pro výrobu ochranných štítů motocyklů, které jsou používány policií, na rozdíl od štítů pro civilní motocykly, kde se používá převážně levnějších methakrylátů, které však případnou havárii nepřečkají.

Obr. 106: Příklady aplikací polykarbonátu (PC)

Zpět na začátek

18.8 Acelátové plasty

Polyoxymethylen (POM)

Polyoxymethylen nebo také polyformaldehyd či polyacetát je vysoce krystalický termoplast, který je vzhledem k jeho mechanickým vlastnostem (viz tab. 24) vhodný pro konstrukční aplikace. Mezi jeho další přednosti patří odolnost krípu a nárazům i velmi dobré kluzné vlastnosti (nízký koeficient tření a dobrá otěruvzdornost). Vzhledem k přítomnosti kyslíku v makromolekule je mírně navlhavý a odpovídá slabě polárním plastům. Rozkládají ho tedy silné kyseliny a zásady. Rozpouštědlům odolává poměrně velmi dobře. Vzhledem k teplotě tání lze krátkodobě použít až do 120 °C, dlouhodobě do 110 °C. Při teplotách nad 220 °C se rozkládá na toxický a těkavý formaldehyd.

Homopolymery mají lepší mechanické vlastnosti, horší odolnost chemikáliím, jsou citlivější k hydrolýze. Kopolymery mají naopak mechanické vlastnosti poněkud horší, ale lepší chemickou a oxidační odolnost. Oba typy jsou bez stabilizace náchylné UV záření. Je hořlavý a odolnost vůči hoření se přísadami zvýšit nedá.

Tab. 24: Typické vlastnosti polyoxymethylenu (POM)

Aplikace:

Používá se k výrobě ozubených kol, ložisek, šroubů, řetězů, svorek, krytů strojů a přístrojů, uzávěrů benzinových nádrží, pro tělesa palivových čerpadel, zipy, balení kosmetických přípravků nebo k výrobě aerosolových nádobek apod., viz obr. 107.

Obr. 107: Příklady aplikací polyoxymethylenu (POM)

Zpět na začátek

18.9 Polyamidy (PA)

Polyamidy jsou vysoce hodnotné konstrukční semikrystalické termoplasty. Jsou to lineární plasty charakterizované řetězcem, v němž se pravidelně střídají amidové skupiny –CO–NH–s větším počtem methylenových skupin –CH₂–. Vyrábějí se z různých monomerů několika odlišnými způsoby, proto se můžeme nejčastěji setkat s polyamidy: PA-6; PA-66; PA-610; PA-11; PA-12 apod.

Čísla za označením polyamidu (PA) charakterizují výchozí monomery podle počtu atomů uhlíku v jejich molekulách. Např. PA-66 (chemicky polyhexamethylendipamid) vzniká polykondenzací hexamethylendiaminu, obsahující 6 atomů uhlíku s kyselinou adipovou, obsahující rovněž 6 atomů uhlíku v molekule nebo polyamid PA-610, který vzniká z kyseliny sebakové, obsahující v molekule 6 atomů uhlíků s hexamethylendiaminem s 10 atomy uhlíku v molekule. Nejrozšířenějšími typy polyamidů jsou PA-6 a PA-66.

Vzhledem k jejich chemickému složení (obsahují polární atomy kyslíku, dusíku) přijímají velmi snadno vodu jak v přímém kontaktu, tak i z atmosféry. Jsou tedy silně polárními plasty. Dobře odolávají nepolárním rozpouštědlům, v silných kyselinách se rozpouští. Amidová skupina umožňuje tvorbu vodíkových můstků mezi makromolekulami, které představují relativně silnou mezimolekulární vazbu, která je příčinou vysoké pevnosti a vysoké teploty tání. Se stoupajícím obsahem vody klesá pevnost, tuhost a tvrdost, stoupá však houževnatost a tažnost, viz tab. 25. Konstrukční vlastnosti lze zlepšit přídavkem skleněných a uhlíkových vláken. Při zpracování nevysušeného polyamidu se voda projeví napěňováním taveniny a hydrolýzou. Typické vlastnosti polyamidů jsou uvedeny v tab. 25. Polyamidy jsou náchylné na kríp (vlhkost totiž snižuje modul pružnosti i teplotu zeskelnění až pod 0°C). Polyamidy mají dobré kluzné vlastnosti.

Tab. 25: Typické vlastnosti polyamidů (mohou se měnit v širokém rozmezí podle obsahu monomeru)

Aplikace:

Používají se pro výrobu ozubených kol (např. kancelářských strojů a měřících zařízení), pro kluzná uložení a ložiska (např. klece kuličkových ložisek), kladky, řemenice, filtry, nádržky, vzduchová vedení, vlákna apod. (viz obr. 108). Méně navlhavé polyamidy PA-610, PA-11 a PA-12 se používají zejména ve vlhkém prostředí, kde je požadována tvarová stálost (změnou vlhkosti se mění rozměry tělesa). Vyztužené polyamidy lze použít na pedály, kryty motorů, ručních vrtaček, brusek apod.

Obr. 108: Příklady aplikací polyamidů



Zpět na začátek

Kontrolní test XI.

Zpět na začátek