Reaktoplasty

Zopakujme si, že reaktoplasty jsou polymery, které nevratnou chemickou reakcí (vytvrzováním: zahřátím nebo přidáním vytvrzovacího prostředku) přecházejí z lineárního viskózního stavu do síťovaného stavu. Vytvrzováním ztrácí materiál termoplastický charakter, je netavitelný a nerozpustný.

Základní rozdělení reaktoplastů ukazuje obr. 116. Jedná se o fenoplasty, aminoplasty, epoxidové pryskyřice, polyesterové pryskyřice a polyuretany.

Obr. 116: Základní rozdělení reaktoplastů

Fenoplasty

Fenoplasty neboli fenolické pryskyřice vznikají polykondenzací fenolu s aldehydy, nejčastěji s formaldehydem za vzniku fenol-formaldehydové pryskyřice (PF). Zpracovávají se na lisovací hmoty, které mají zpravidla teplotu tání v rozmezí (70 ¸ 105) °C a do sesíťovaného stavu se převádí teplem nebo účinkem vytvrzovacích prostředků. Obdobně jako termoplasty i lisovací hmoty se připravují s plnivy (bez plniv jsou velmi křehké). Uplatňují se organická plniva, jako je dřevitá moučka, útržky tkanin nebo vlákna a anorganická plniva typu břidličné moučky, slídy, grafitu či kaolinu. Vlivem značné polarity jsou jejich elektrické vlastnosti nízké a dielektrické ztráty vysoké. Dobře odolávají nepolárním rozpouštědlům, kyselinám i povětrnosti. Špatně hoří. Vzhledem k fenolu jsou tmavé.

Aplikace

Fenolické pryskyřice se zpracovávají nejen na lisovací hmoty, ale také na lamináty (vrstvené hmoty), kde slouží jako pojivo vrstev tkanin, papíru nebo dřeva (tzv. tvrzené dřevo spojující přednosti přírodních a syntetických materiálů, využívané např. v modelárnách jako formovací desky nebo v nábytkářském průmyslu, viz obr. 117). Významné jejich použití je také jako pojiv při výrobě slévárenských pískových forem nebo brusných kotoučů. Používají se jako tmely, lepidla, licí pryskyřice, lakařské pryskyřice apod. Výrobky nelze používat ve styku s potravinami, protože i vytvrzený materiál obsahuje zbytky nezreagovaného fenolu, který je zdraví škodlivý.

Obr. 117: Příklady aplikací fenoplastů

Aminoplasty

Aminoplasty neboli aminopryskyřice vznikají kondenzací látek obsahujících v molekule aminoskupiny –NH₂ (např. močovin a melaminů) s aldehydy, nejčastěji s formaldehydem. Dalším účinkem tepla nebo vytvrzujících látek přechází na vytvrzené plasty. Hlavními druhy jsou močovinoformaldehydové (UF) a melamin-formaldehydové (MF) pryskyřice. Na rozdíl od fenoplastů jsou zdravotně nezávadné a dosahují vyšší tuhosti. Jsou bezbarvé. Pryskyřice jsou obvykle ve formě vodného roztoku, s ohledem na jejich stabilitu se zahušťují nebo suší. Výsledkem jsou pak viskózní roztoky nebo práškové hmoty.

Aplikace

Z hlediska zpracování je lze opět rozdělit na technické pryskyřice v nevytvrzeném stavu, které se vytvrzují až po aplikaci na jiné materiály, např. dřevo, textil, papír, slévárenský písek (jsou to tedy lepidla, pojiva, licí a lakařské pryskyřice, pomocné prostředky k úpravě papíru, textilu, event. slévárenské pryskyřice ) nebo lisovací hmoty, viz obr. 118.

Obr. 118: Příklady aplikací aminoplastů

Epoxidové pryskyřice (EP)

Epoxidovými pryskyřicemi jsou označovány látky, jejichž řetězce obsahují zpravidla více než jednu epoxidovou skupinu, které jsou značně reaktivní s velkým počtem sloučenin a vedou k sesíťovaným makromolekulám. Výhodou epoxidových pryskyřic je velká přilnavost k většině ostatních materiálů, chemická odolnost i minimální smrštění při vytvrzování. Epoxidové pryskyřice jsou bezbarvé (až nažloutlé) materiály konzistence kapalin až tvrdých, křehkých materiálů, viz obr. 119, znázorňující laminaci výztuže pryskyřicí v kapalné nebo tuhé formě.

Obr. 119: Tekuté a fóliové epoxidové pryskyřice


Obr. 120: Příklady aplikací epoxidové pryskyřice

Aplikace

Epoxidové pryskyřice se používají jako lepidla v tekutém nebo tuhém stavu. Tekutá lepidla se vytvrzují přidáním tvrdidla v předepsaném poměru před jejich použitím a tuhá lepidla, která již tvrdidlo obsahují, zahřátím na předepsanou teplotu. Dále se používají jako nátěrové a podlahové hmoty (viz obr. 120), zalévací a lisovací pryskyřice, pojiva (matrice) skelných laminátů (kompozitů), k výrobě kopírovacích modelů nebo prototypových dílů. Slouží také jako konstrukční materiál v letecké technice.

Polyesterové pryskyřice (UP)

Pod pojmem polyesterové pryskyřice rozumíme nenasycené polyestery rozpuštěné v reaktivním monomeru (nejčastěji styrenu) schopné kopolymerace pomocí iniciátorů a urychlovače reakcí, kterou dojde k vytvrzení pryskyřice. Výsledkem je bezbarvá až nažloutlá viskózní kapalina.

Aplikace

Polyesterové pryskyřice se zpracovávají např. na galanterní zboží (knoflíky), bižuterii, zalévací hmoty, tmely, lepidla nebo nátěrové hmoty. Používají se jako pojivo, např. k výrobě umělého mramoru z minerální drti, obkládaček nebo litých podlah. Mezi technické aplikace patří výrobky vyztužené skleněnými vlákny (tzv. sklolamináty – jednotlivé vrstvy výztuže, které jsou kladeny na model, jsou impregnovány pryskyřicí, viz obr. 121), jedná se např. o střešní krytiny, lodě apod. Tyto výrobky dosahují unikátních vlastností při nízké hustotě materiálu, viz tab. 26.

Obr. 121: Příklad impregnace skleněných vláken polyesterovou pryskyřicí


Tab. 26: Porovnání vlastností sklolaminátu s technickými materiály

Polyuretany (PUR)

Polyuretan je materiál, který může být semikrystalickým termoplastem (tzv. lineární polyuretan), reaktoplastem nebo elastomerem se sesíťěnou strukturou (určeným pro odlévání). Jedná se o polymery, které vznikají reakcí vícefunkčních isokyanátů s polyalkoholy (polyoly) za vzniku uretanu. Kombinací těchto složek a dalších aditiv lze připravit produkty nejrůznějších vlastností, termoplast, reaktoplast i elastomer.

Snad nejznámější aplikací je jejich použití k výrobě lehčených (pěnových) materiálů o různé hustotě – vyrábí se měkké, polotvrdé, tvrdé a integrální pěny (pórovité jádro, kompaktní povrch). Směs výchozích produktů (isokyanátu a polyolu) včetně pomocných látek v podobě viskózní kapaliny se nalije do forem, kde za běžných podmínek vypění tak rychle, že po (10 ÷ 20) minutách může být lehčený materiál z formy vyjmut, viz laboratorní ukázka na obr. 122. Při reakci složek (isokyanátu s polyoly) vznikají uretanové vazby spojující polymerní řetězce a nadouvadlo (plynný oxid uhličitý). Pěny se používají jako matrace, zdravotnické pomůcky, výplně sedadel, stropních panelů, hlavových a loketních opěr v automobilu, k výrobě izolačních a těsnících pásků, k ochraně předmětů proti nárazu i jako izolační materiál, viz obr. 123. Tvrdé integrální pěny se mohou používat jako madla, židle, úchyty a opěrky v hromadných dopravních prostředcích, hlavice řadicích pák, vnější lišty na dveře nebo jako ochranné a bezpečnostní prvky v automobilu, ve stavebnictví pro tapetovací válečky nebo zednická hladítka.

Obr. 122: Ukázka přípravy polyuretanové pěny ze směsi izokyanátu (A) a polyolu (B)


Obr. 123: Příklady aplikací polyuretanových (PUR) pěn