Wła ściwo ści i zastosowanie Cz. II - wiwo.cba.plwiwo.cba.pl/download/kompozyty/Kompozyty_w3.pdf · Kompozyty Polimerowe - wykład 3 4 10 Polietylen (PE) CIEKAWOSTKI Polietylen

Kompozyty Polimerowe - wykład 3 1

KOMPOZYTY KOMPOZYTY NA OSNOWIE POLIMERÓWNA OSNOWIE POLIMERÓW

Właściwości i zastosowanieWłaściwości i zastosowanie

Cz. IICz. II

POLITECHNIKA WROCŁAWSKAPOLITECHNIKA WROCŁAWSKAPOLITECHNIKA WROCŁAWSKAWydział MechanicznyWydział MechanicznyWydział Mechaniczny

2

TERMOPLASTYTERMOPLASTY

PC, PMMA,PA, POM, PPO, PUR

PE, PP, PVC, PS, ABS, SAN


Masowe polimery

wysokoudarowe

Tworzywa inżynieryjne

Tworzywa specjalne

Materiały polimerowe

Kauczuki:SBR, IR,

NBR,PU, SI

Termoplasty:PUR, PVC

EP, UP,PF,

UF, MF, SI

ELASTOMERY DUROPLASTY polimery chemo-

i termoutwardzalne

PET, PSU, PPS, PTFE,PVD, PVDF

PI, PEEK

3

Masowe termoplastyczne polimery wysokoudaroweMasowe termoplastyczne polimery wysokoudarowe


PI, PEEK

PC, PMMA,PA, POM,

PPO

TERMOPLASTY

Masowe Masowe polimery polimery

wysokoudarowewysokoudarowe


Tworzywa specjalne



Kauczuki:SBR, IR,

NBR,PU, SI


EP, UP,PF,

UF, MF, SI


i termoutwardzalne


4

Polimery termoplastycznePolimery termoplastyczne-- cechy charakterystycznecechy charakterystyczne

� Miękną podczas ogrzewania a po ostygnięciu

stają się sztywne,

� Ich przetwarzanie jest prawie całkowicie

odwracalne,

� Nieodwracalna degradacja następuje wówczas,

gdy roztopiony polimer termoplastyczny jest

ogrzewany do temperatury krytycznej, w której

pękają wiązania w łańcuchu polimerowym.

5

Polietylen (PE)

� Polietylen małej gęstości (wysokociśnieniowy) PE-LD

C C C C C C

H H H H H H

H H H H H H

� Polietylen dużej gęstości (niskociśnieniowy) PE-HD

� Polietylen o ultra dużym ciężarze cząsteczkowymPE-UHMW Średni ciężar cząsteczkowy 3 000 000–6 000 000

Średni ciężar cząsteczkowy 60 000–3 000 000

Mer

Odmiany:

CH2 CH2n

5 krótkich odgałęzień na

1000 atomów węgla

6

Polietylen (PE) Podstawowe właściwości

PE-LD PE-HD PE-UHMW

Cena € € €

Gęstość [Mg/m3] 0,91 ÷ 0,93 0,94 ÷ 0,96 0,93 ÷ 0,94

Moduł sprężystości

E [MPa]200 ÷ 400 600 ÷ 1400 750

Wytrzymałość na

rozciąganie Rr

[MPa]

8 ÷ 12 20 ÷ 32 33

Temperatura

użytkowania-30 ÷ +70 ºC -30 ÷ +85 ºC -200 ÷ +80 ºC


7

Polietylen (PE)Właściwości

�Łatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie,

�Dobra odporność chemiczna

�Duża udarność PE-HD (bez karbu wg Charpy nie pęka)

�Przepuszcza tlen i azot, nie przepuszcza pary wodnej

�Posiada właściwości elektrostatyczne (w specyficznych

zastosowaniach wymagany dodatek środków antystatycznych)

Nazwy handlowe

• Malen E, Petrolen (PE-LD) – Petrochemia Płock S.A.

• Politen (PE-LD) – Zakłady Tworzyw POLI-CHEM Blachownia

• Hostalen G (PE-HD) – Elenac, Hostalen GUR (PE-UHMW)

• Vestolen A (PE-UHMW) – Hüls AG (RFN)

• Lupolen (PE-HD) – BASF Aktiengesellschaft (RFN), ENSINGER

8

Polietylen (PE)Zastosowanie

Opakowania - folie (spożywcze, ogrodnicze)

Pojemniki i zbiorniki

Rury wodne i gazowe

Części maszyn o niewielkim obciążeniu

(panewki łożysk, drobne koła zębate,

obudowy)

9

Kompozyty PE

�Metaołowian baru (BMP) jest jednym z

materiałów proponowanych jako napełniacz

przewodzący kompozytów polimerowych

�Kompozyty na osnowie PE

� Wykorzystywane do produkcji nośnika

materiału elektrodowego akumulatora

kwasowo-ołowiowego o konstrukcji bipolarnej.


10

Polietylen (PE)CIEKAWOSTKI

Polietylen PE-HD nie pęka w niskich

temperaturach (Opakowania na mrożoną żywność – mrożonki, lody itp.)

Zbiorniki (np. paliwa w samochodach)

- kompozyty PE zawierające dodatki

elektrostatyczne

PE-UHMW – zastosowania w medycynie

(elementy endoprotez stawów)

Z polietyleny wytwarzane są bardzo

wytrzymałe włókna SPECTRA

- liny, żyłki wędkarskie,

- elementy uzbrojenia (hełmy, osłony)

11

Polipropylen (PP)

Odmiany

�Polipropylen izotaktyczny,

�Polipropylen wzmocniony - wysokoudarowy

� Kopolimer blokowy propylen-etylen

C C C C C C

H H H H H H

H CH3 H

Mer

CH3 H CH3

CH2 CH

nCH3

12

Polipropylen (PP)

Podstawowe właściwości

PP (homopolimer)

PP (kopolimer PP/PE)

Cena € €

Gęstość [Mg/m3] 0,89 ÷ 0,90 0,91


E [MPa]1100 ÷ 1550 1100 ÷ 1550

Wytrzymałość na

rozciąganie

Rr [MPa]

30 ÷ 34 30 ÷ 38

Temperatura

użytkowania--55 ÷ +105 ºC --1010 ÷ +105 ºC


13

Polipropylen (PP)

Właściwości

� łatwe przetwórstwo – wytłaczanie, wtryskiwanie

� dobra odporność chemiczna

� odporny na uderzenia, duża udarność (bez karbu wg Charpy nie pęka)

Nazwy handlowe

• Malen P - Petrochemia Płock S.A.

• Moplen - Montell Polyolefins, Włochy

• Hostalen PP – Targor, RFN

• Polipro J – Mitsui, Japonia

• Vestolen P - Hüls AG, RFN

14

Polipropylen (PP)

Zastosowanie

Osłony, obudowy (zderzaki samochodowe)

Pojemniki na chemikalia (obudowy akumulatorów)

Opakowania farmaceutyczne i sprzęt medyczny

(np. strzykawki jednorazowe) i laboratoryjny

Sznury, worki do pakowania płodów rolnych

Rury, armatura wodna

Zabawki

Folie

15

Polipropylen (PP)

Ciekawostki „ZAWIAS FILMOWY”

Strefa zorientowania

makrocząsteczek

Polipropylen ma zdolność tworzenia tzw. zawiasów

filmowych

Włókno PP stosowane do

produkcji bielizny dla

sportowców i alpinistów

– łatwo odprowadza wilgoć


16

Polistyren (PS)

Odmiany

� Polistyren wysokoudarowy PS–HI (kopolimer styrenu

z butadienem),

� Kopolimery styrenu:

� terpolimer ABS (akrylonitryl/butadien/styren)

� terpolimer MBS (metakrylan metylu/batadien/styren)

� kopolimer SAN (styren z akrylonitrylem)

C C C C C C

H H H H H H

H C6H5 H

Mer

C6H5 H C6H5

CH2 CH

n

17

Polistyren (PS) i jego kopolimeryPodstawowe właściwości

PS PS–HI ABS (HI) SAN

Cena € € € € €

Gęstość [Mg/m3] 1,04÷1,05 1,04÷1,05 1,02 ÷1,04 1,06÷1,08

Moduł

sprężystości

E [MPa]

3000

÷3500

1800

÷2500

1380

÷2420

3500

÷3800

Wytrzymałość na

rozciąganie Rr

[MPa]

32 ÷ 60 26 ÷ 48 24 ÷ 45 70 ÷ 80

Temperatura

użytkowania [ºC]-10 ÷ +90 -40 ÷ +75 -20 ÷ +80 -20 ÷ +90

18

Polistyren (PS) i jego kopolimeryWłaściwości


�Dobra odporność chemiczna

�Duża udarność�Możliwość nanoszenia powłok galwanicznych (ABS)

Nazwy handlowe

• PS: Styropol – Zakłady Chemiczne Dwory S.A. w Oświęcimiu,

Styron – Dow Europe, Ultrastyr – Enichem Deutsch. GmbH

• PS-HI: Owispol K, G – Zakł. Chem. Dwory S.A. w Oświęcimiu

Polystyrol – BASF (RFN),

Styrolux – Westlake Plastics Co. (RFN),

Kopolimery:

• ABS: Cycolac – General Electric Plastics Europe B.V.,

Novodur – ENSINGER Polska Sp. z o.o.,

Sconater – Bauna AG, Toyolac – Toray Industries Inc. Tokyo,

• SAN: Owisan S – Zakłady Chemiczne Dwory S.A. w Oświęcimiu

Luran – BASF Aktiengesellschaft (RFN)


19

Kopolimery ABS, SANZastosowanie

Obudowy sprzętu gospodarstwa domo-

wego – lodówek, odkurzaczy (ABS)

Obudowy ekspresów do kawy, sprzętu

elektrotechnicznego (SAN)

20

Kopolimer ABS

Zastosowanie

Zabawki (np. klocki Lego),

obudowy sprzętu komputerowego

(np. myszki), obudowy urządzeń domowych (golarki elektryczne,

aparaty telefoniczne, itp.)

21

Poli(chlorek winylu)

(PVC)

� PVC twardy – zawierający do 5% plastyfikatora

C C C C C C

H H H H H H

H Cl H Cl H Cl

� PVC miękki – zawierający 40% do 70% plastyfikatora

Odmiany (kompozyt PVC + plastyfikator):

Mer

Otrzymuje się przez polimeryzację chlorku winylu trzema metodami:1 – polimeryzacja emulsyjna – PVC pastotwórczy (ziarna gładkie)

2 – polimeryzacja suspensyjna – PVC suspensyjny (ziarna porowate)

3 – polimeryzacja w masie – najczystszy polimer PVC (na folie)

CH2 CH

Cl n


22

Poli(chlorek winylu), (PVC)


PVC

(twardy)PVC

(miękki)

Cena € €

Gęstość [Mg/m3] 1,35 ÷ 1,55 1,19 ÷ 1,28


E [MPa]2410 ÷ 4140 20 ÷ 50

Wytrzymałość na

rozciąganie

Rr [MPa]

34,5 ÷ 62 16 ÷ 28

Temperatura

użytkowania--1010 ÷ +70 ºC -20 ÷ +42 ºC

23

Poli(chlorek winylu), (PVC)Właściwości


�Dobra odporność chemiczna (bardziej na stężone kwasy

i zasady niż na ich wodne roztwory)

�Mała wytrzymałość cieplna

Nazwy handlowe• PVC-E (emulsyjny) – Zakł. Chem. Dwory S.A. w Oświęcimiu

• Tarwinyl S (PVC suspensyjny) – Zakłady Azotowe w Tarnowie

• Polvinyl S (PVC suspensyjny) – firma Anwil S.A. (Włocławek)

Vestolit – Hüls, RFN, Vipla – Montedision (Włochy)

Hostalit – Hoechst (RFN), Vinika – Mitsubishi (Japonia)

• Kopolimery PVC (chlorku winyli z octanem winylu):

Winicet – Zakłady Chemiczne w Oświęcimiu

Vilit – Hüls (RFN), Vinylite – Bakelite Corporation (USA)

Vinnol – Wacker Chemie (RFN)

24

Poli(chlorek winylu), PVCZastosowanie

PVC twardy:• Elementy budowlane i

meblowe (ramy okienne,

drzwiowe, zsypy do odpadków,

armatura sanitarna, rynny

dachowe itp.)

• Elementy aparatury chemicznej

i instalacji wentylacyjnej nara-

żonych na substancje

agresywne


25

Poli(chlorek winylu), PVCZastosowaniePVC miękki (elastomer):

• węże do wody i chemikaliów, izolacja

przewodów elektrycznych,

• uszczelki okien, profile w budownictwie,

• piłki, zabawki, nadmuchiwane hale, namioty

cieplarniane,

• płaszcze przeciwdeszczowe

• płyty i folie do opakowań produktów

spożywczych

26

Termoplastyczne tworzywa inżynieryjneTermoplastyczne tworzywa inżynieryjne

PET, PSU, PPS, PTFE,PVD, PVDFPI, PEEK



Masowe polimery

wysokoudarowe

Tworzywa Tworzywa inżynieryjneinżynieryjne

Tworzywa specjalne


PC, PMMA,PA, POM,

PPO

Kauczuki:SBR, IR,

NBR,PU, SI


EP, UP,PF,

UF, MF, SI


i termoutwardzalne

27

Poliwęglany (PC) – są polimerami

bezpostaciowymi (w odpowiednich warunkach

krystalizują) zawierające w łańcuchu głównym

ugrupowanie: -R-O-CO-O-R- węglowodory aromatyczne

PC łączą bardzo dobre własności:– mechaniczne – termiczne

– elektryczne – optyczne

Przepuszczają 90% światła widzialnego – zbliżona do szkła

CH3

OC

n

O

CH3

C

O


28

Poliwęglany (PC)


PC

Cena € € €

Gęstość [Mg/m3] 1,20


E [MPa]2000 ÷ 2400

Wytrzymałość na

rozciąganie

Rr [MPa]

65 ÷ 75

Temperatura

użytkowania-100 ÷ +130 ºC

29

Poliwęglany (PC) Właściwości

�Bardzo wysoka udarność – zwłaszcza z karbem,

�Mała chłonność wody i odporność na hydrolizę (sterylizacja)

�Dobra wytrzymałość cieplna

�Dobre własności dielektryczne

�Trudności w przetwórstwie (ograniczenie zawartości wilgoci

w granulacie PC do 0,015%)

Nazwy handlowe

• Bistan AW (wtryskowy) – Zakł. Chem. „Zachem” w Bydgoszczy

• Bistan AF (na folie) – Zakł. Chem. „Zachem” w Bydgoszczy

Importowane:

Makrolon – Bayer, RFN

Lexan – General Electric, USA

30

Poliwęglany (PC) Zastosowanie (PC, PC+WS)

Przede wszystkim tam, gdzie wymagana jest

odporność termiczna oraz dobre własności

mechaniczne w szerokim zakresie

temperatury

PC:

części optyczne aparatów fotograficznych

osłony lamp samochodowych , osłony

lamp ulicznych i sygnalizacji świetlnej,

szyby kuloodporne

PC+WS

Elementy maszyn, obudowy, wirniki

pomp, wentylatory,

Części urządzeń gospodarstwa domowego,

pojemniki, obudowy robotów, odkurzaczy


31

Poliwęglany (PC) Ciekawostki

Warstwa nośna z poliwęglanu

1,2 mm

Budowa płyty CD

Warstwa odbijająca

Warstwa

metaliczna (Al.)Warstwa kleju

Pokrycie odporne

na ścieranie

Warstwa ochronna+

Powierzchnia na etykietę

32

Poliamidy (PA) – są to związki wielko-

cząsteczkowe zawierające w łańcuchu głównym

ugrupowania aminowe: -CO-NH-

� Ze względu na dużą ilość substancji wyjściowych

(monomerów) stosowanych do otrzymywania PA,

rozróżnia się wiele odmian tych tworzyw:

PA 6 PA 4.6 PA 6.6 PA 11 PA 12 PA 6.10

� Poliamidy są semikrystaliczne – stopień krystalicz-

ności zawiera się najczęściej od 30 do 50% w zależ-ności od parametrów przetwórstwa (szybkości

chłodzenia).

33

Poliamidy (PA) Podstawowe właściwości

PA 6 PA 6.6 PA 11 PA 12

Cena € € € € € € € € € €

Gęstość [Mg/m3] 1,12 1,13 ÷1,15 1,04÷1,05 1,01÷1,02


E [MPa]2000

1700

÷2000

1100

÷14001270

÷2600

Wytrzymałość na

rozciąganie Rr

[MPa]

70 ÷ 84 80 ÷ 85 47 35 ÷ 55

Temperatura

użytkowania [ºC]-70 ÷+100 -30 ÷+105 -70 ÷ +80 -70 ÷ +80


34

Poliamidy (PA)Właściwości

�Łatwe przetwórstwo - wytłaczanie, wtryskiwanie odlewanie,

�Dobra własności wytrzymałościowe i tribologiczne

�Duża chłonność wody: PA6 (9-11%), PA11 i PA12 (2,5%)

- zmiana wymiarów

Nazwy handlowe

PA 6: Tarnamid T – Zakłady Azotowe w Tarnowie

Stilamid – Zakłady Wł. Szt. „Stilon” w Gorzowie Wlkp.

PA 6.6: Ultramid A – BASF (RFN), Zytel E – Du Pont (USA)

Maranyl – ICI (W.Bryt.), Technyl A – Rhone Poulenc (Fr.)

PA 11: Rilsan B – ATO Chimie (Francja)

PA 12: Vestamid – Hüls (RFN), Rilsan A – ATO Chimie (Francja)

Grilamid – Emser Werke (Szwajcaria)

PA 6.10: Technyl D – Rhone Poulenc (Francja)

35

Poliamidy (PA)Zastosowanie

- kompozyty PA +WS (włókno + kulki)

Części maszyn jak: koła zębate, tuleje łożysk,

gniazda przegubów, śruby, nakrętki itp.

Zbiorniki o dużej pojemności

Korpusy i obudowy elementów elektrotech.

Akcesoria meblowe, klamki drzwiowe,

elementy podzespołów samochodowych

36

Poliacetale (POM)(lub: polioksymetylen , poliformaldehyd)

� Homopolimer formaldehydu

C O C O C O

H H H

H H H

� Kopolimer formaldehydu

Mer

C O C O C O

H H H

H H H

C

H

H

C

H

H

C

H

H

... O C

H

HKomonomer

Odmiany

CH2 On

HO H


37

Poliacetale (POM)


POM homopolimer

POM kopolimer

Cena € € € €

Gęstość [Mg/m3] 1,41 ÷ 1,42 1,41 ÷ 1,42


E [MPa]2900 ÷ 3500 2500 ÷ 3000

Wytrzymałość na

rozciąganie

Rr [MPa]

69 ÷ 72 60 ÷ 68

Temperatura

użytkowania-60 ÷ +110 ºC -60 ÷ +120 ºC

38

Poliacetale (POM)Właściwości

�Dobre własności wytrzymałościowe ( w – 40oC wytrzymałość

zmęczeniowa zmniejsza się tylko o 20%)

�Dobre właściwości tribologiczne (odporność na materiały pędne)

�Dobra stabilność wymiarowa i dokładne odwzorowanie kształtów

�Mała chłonność wody (ok. 0,3%) – niewrażliwość na wilgoć

Nazwy handlowe• Homopolimery formaldehydu:

Delrin – Du Pont (USA), Du Pont Deutschland GmbH

Tenac (licencja Du Pont) – Asahi, Japonia

• Kopolimery formaldehydu:

Tarnoform – Zakłady Azotowe w Tarnowie

Hostaform – Ticona GmbH (Hoechst), Ultraform – BASF, RFN

Celkon – Celanese (USA),

39

Poliacetale (POM)kompozyty POM + WS (włókno, kulki), PTFE

Zastosowanie

Części maszyn jak: koła zębate, tuleje łożysk,

gniazda przegubów, śruby, nakrętki, haki itp.

Elementy precyzyjne urządzeń elektrotechni-

cznych (drukarki, odtwarzacze video, kamery)

Akcesoria sprzętu sportowego, wędkarskiego,

elementy podzespołów samochodowych

Elementy urządzeń gospodarstwa domowego


40

Polioksyfenylen (PPO)inaczej: poli(tlenek fenylu) – jest polimerem

termoplastycznym o budowie liniowej mającym

stosunkowo dużą odporność cieplną.

� Tworzywo to pod względem właściwości użytkowych

jest konkurencyjne w stosunku do poliwęglanu (PC),

ma tylko mniejszą udarność – zwłaszcza z karbem.

� PPO wykazuje dobre własności mechaniczne do

temperatury 150 oC.

O

nCH3

CH3

41

Polioksyfenylen (PPO)Podstawowe właściwości

PPO

Cena € €



E [MPa]2200 ÷ 2600

Wytrzymałość na

rozciąganie

Rr [MPa]

54 ÷ 66

Temperatura


42

Polioksyfenylen (PPO)Właściwości

�Dobre własności mechaniczne (nawet do 150 ºC)

�Dobra stabilność wymiarowa (mała podatność na pełzanie)

�Mały współczynnik rozszerzalności liniowej

�Trudnopalność i nietoksyczność

�Mała gęstość (średnio 1,06 Mg/m3)

Nazwy handlowe• Biapen 100 – PPO Zakłady Chemiczne w Oświęcimiu

• Biapen 300 – PPO modyfikowany PS (stop polimerów)

Importowane:Noryl (stop: 50% PPO i 50% PS) – General Electric (USA)


43

Polioksyfenylen (PPO)Zastosowanie

W przemyśle samochodowym na

obudowy kolumny kierownicy, wloty

powietrza, kołpaki kół

Elementy maszyn wymagające

odporność termiczną oraz dobre

własności mechaniczne w szerokim

zakresie temperatury

Części maszyn: korpusy, wirniki pomp,

rury, zawory, armatura w przemyśle

chemicznym i spożywczym

Części urządzeń gospodarstwa

domowego,

44

Poliuretany (PUR)

n

CH2 C

O

NH ONHC

O

O (CH2)n

Cechą charakterystyczną poliuretanów jest specyficzna segmentowa,

blokowa budowa łańcucha. Makrocząsteczki składają się naprzemien-

nie z segmentów sztywnych i elastycznych (giętkich).

Przykładowy wzór poliuretanu jest następujący:

Struktura i właściwości PUR zależą od udziału segmentów

sztywnych i segmenów giętkich:

- gdy segmentów sztywnych jest więcej niż 40% - tworzą one fazęciągłą czemu towarzyszy zwiększenie twardości polimeru,

- gdy udział segmentów giętkich wynosi 60-80%, wówczas polimer

jest elastyczny.

45

Poliuretany (PUR) Właściwości�PUR sztywne wykazują duży moduł sprężystości, wytrzyma-

łość na zginanie i rozciąganie oraz dobrą udarność w szerokim

zakresie temperatur

�Odporne na hydrolizę oraz działanie materiałów pędnych

�Wyjątkowa odporność na ścieranie

�Dobre właściwości termoizolacyjne (pianki)

Nazwy handlowe (PUR): Desmopan, Urepan, Volkullan – Bayer (RFN)

Elastollan – BASF (RFN)

W Polsce większości systemów PUR producentami są:- Zakł. Chem. ORGANIKA-ZACHEM w Bydgoszczy

- Zakł. Chem. ROKITA-S.A. w Brzegu Dolmym


46

Poliuretany (PUR)Zastosowanie

W przemyśle obuwnicznym - obuwie sportowe, podeszwy

W przemyśle meblowym – w formie tworzyw piankowych,

elastycznych i sztywnych

47

Poliuretany (PUR) - elastomerZastosowanie

W przemyśle maszynowym: łożyska ślizgowe, koła zębate,

rolki przenośników, pokrycia sit wibracyjnych do rozdziału

minerałów (przeciw zużywaniu ściernemu),

48

Termoplastyczne tworzywa specjalneTermoplastyczne tworzywa specjalne

PC, PMMA,PA, POM,

PPO



Masowe polimery

wysokoudarowe


Tworzywa Tworzywa specjalnespecjalne



PI, PEEK

Kauczuki:SBR, IR,

NBR,PU, SI


EP, UP,PF,

UF, MF, SI


i termoutwardzalne


49

Politereftalany (PET, PBT) są zaliczane

do grupy poliestrów termoplastycznych

Znaczenie techniczne jako tworzywa konstrukcyjne

mają dwa rodzaje politereftalanów:

1. Poli(tereftalan etylenu), PET

2. Poli(tereftalan butylenu), PBT

n

C

C

O OC

C

CH2 CH2

n

C

C

O OC

C

CH2 CH2 CH2 CH2

50

Politereftalany (PET i PBT)


PET Poli(tereftalan etylenu)

PBT Poli(tereftalan butylenu)

Cena € € € €

Gęstość [Mg/m3] 1,37 1,29 ÷ 1,31


E [MPa]3100 2600 ÷ 2700

Wytrzymałość na

rozciąganie

Rr [MPa]

70 40 ÷ 60

Temperatura


51

Politereftalany (PET, PBT)Właściwości

�Własności mechaniczne i cieplne PET są nieco lepsze niż PBT

�PET krystalizuje bardzo wolno (500 razy wolniej od PE)

co powoduje trudności w przetwórstwie

�Duża twardość i sztywność

�Duża odporność chemiczna (na oleje, smary benzynę)

�Stabilność wymiarów (mała chłonność wody 0,02%)

Nazwy handlowe (PET): Elitel – Zakłady Włókien Chemicznych ELANA S.A.

Elpet (na butelki), Elana (PET włóknotwórczy)

Arnite – Akzo (USA), Krastine – Ciba (Szwajcaria)

Ulreadur – Bayer (RFN), Supec– GE Plastics (USA)

Nazwy handlowe (PBT): Valox – GE Plastics (USA), Vestodur – Hüls (RFN),


52

Politereftalany (PET, PBT)Zastosowanie

Konkurują z POM i PA: na precyzyjne łożyska, obudowy

o określonych wymaganiach mechanicznych i dielektrycznych

(maszyn biurowych, komputerów, monitorów)

W przemyśle elektrotechnicznym do produkcji wtyczek, gniazd,

przełączników – odporność na prądy pełzające

W przemyśle samochodowym na części układów paliwowych

i układów hamulcowych

PET – na butelki do napojów

53

Politereftalany (PET, PBT)Zastosowanie c.d.

54

Politereftalany (PET, PBT)Ciekawostki

Włókno poliestrowe można

wytwarzać z recyklatu PET

5 butelek dwulitrowych

wykonanych z PET po napojach

wystarcza na wytworzenie jednej

koszulki (T-shirt)


55

Polisulfony.

Znaczenie techniczne mają trzy rodzaje polisulfonów:

1. Polisulfon, PSU

2. Polieterosulfon, PES O

n

OS

O

CH3

OC

n

O

OS

OCH3

56

Polisulfony cd.

3. Poliakrylosulfon, PPSU

O

n

O

S

O

O

S

O

� Poliakrylosulfony mają strukturę amorficzną, są bardziej

odporne termicznie niż PSU.

� Temperatura pracy ciągłej wynosi od –240 do +260 ºC

(a krótkotrwałej do +300 ºC).

� PPSU są trudnopalne, samogasnące, nie kapią w płomieniu.

� Są odporne na korozję zmęczeniową oraz na promieniowanie.

57

Polisulfony PSU, PES


Polisulfon

PSU

Polieterosulfon

PES

Cena € € € € € € € €

Gęstość [Mg/m3] 1,24 1,37


E [MPa]2 690 2 600

Wytrzymałość na

rozciąganie

Rr [MPa]

71 84

Temperatura

użytkowania-50 ÷ +150 ºC +200 ºC


58

Polisulfony (wzmocnione)


PSU + 30% wł.sz. PES + 30% wł.sz.

Cena € € € € € € € €

Gęstość [Mg/m3] 1,45 1,6


E [MPa]8 300 9000 ÷11800

Wytrzymałość na

rozciąganie

Rr [MPa]

125 170

Temperatura


59

Polisulfony Właściwości

�Wykazują bardzo małą skłonność do pełzania nawet w podwyż-szonej temperaturze (zwłaszcza PSU z włóknem szklanym)

�Stabilne własności mechaniczne i dielektryczne w szerokim

zakresie temperatury

�Duża odporność chemiczna

�Wada – wysoka temperatura przetwórstwa (360 ÷ 400 ºC)

Nazwy handlowe PSU Udel – Amoco (USA),

Ultrason S – BASF (RFN)

PES Radel – Amoco (USA)

PPSU Astrel 360

60

Polisulfony Zastosowanie

Tam, gdzie wymagane są bardzo dobre i stabilne właściwości

mechaniczne i dielektryczne w podwyższonej temperaturze

i zadowalającej odporności chemicznej

Odpowiedzialne części w przemyśle samochodowym, lotniczym

i elektrotechnicznym.


61

Poli(siarczek fenylenu) (PPS)

Sn

� polimer o częściowo rozgałęzionym łańcuchu

(krystalizuje)

� PPS w stosunku do poliwęglanu (PC) ma większą: wytrzymałość na zginanie, twardość i moduł spręży-

stości, natomiast jego udarność jest mniejsza, która

jednak nie zmienia się w zakresie 140 ÷ 180 oC.

� w atmosferze tlenu lub azotu nie obserwuje się ubytku

masy.

62

Poli(siarczek fenylenu) (PPS)Podstawowe właściwości

PPS+40% wł.szkl.

Cena € € €

Gęstość [Mg/m3] 1,6 (1,3 dla PPS)


E [MPa]12000 ÷ 16000 (3300 dla PPS)

Wytrzymałość na

rozciąganie

Rr [MPa]

70 ÷ 152 (65 dla PPS)

Temperatura użytkowania -50 ÷ 170 (240)oC

63

Poli(siarczek fenylenu) (PPS)Właściwości

�Dobre własności mechaniczne (nawet do 240 ºC)

�Mały skurcz (0,2-0,3%), ale duży skurcz wtórny

�Mała stabilność wymiarowa – z podwyższeniem temperatury

zwiększa się wydłużenie (dodatek włókna szklanego stabilizuje

wydłużenie w zakresie od -40 ºC do + 260 ºC)

� Jest trudno palny

�Ma małą chłonność wody

Nazwy handlowe• Ryton-6 – Philips Petroleum (USA)

• Ryton-4 – odmiana wzmocniona włóknem szklanym (40%)

• Fortron – Ticona (USA)

• Supec– General Electric Plastics (USA)


64

Poli(siarczek fenylenu) (PPS)Zastosowanie

W przemyśle chemicznym na korpusy, wirniki

pomp, elementy kompresorów

W przemyśle samochodowym na części

gaźników, elementy układu ogrzewania,

korpusy lamp halogenowych, elementy układu

zapłonowego

W przemyśle elektrotechnicznym do produkcji

wtyczek, przełączników, przekaźników

65

Kompozyty PPSZastosowanie

Fotele lotniczeMasa tych elementów, w tym

oparcia i siedziska, podłokietnika,

osłony ekranów wideo, została

zmniejszona o 40 do 50%.

kompozyt zawierający włókno

węglowe

Jest on samoistnie trudnopalny.

Cechuje go niski wskaźnik dymienia

i wysoki wskaźnik tlenowy oraz

zdolność i lepsze właściwości

mechaniczne od aluminium.

66

Polimery fluorowęglowe

� Politetrafluoroetylen PTFE -[CF2-CF2]n-

� Polichlorotrifluoroetylen PCTFE -[CF2-CFCl]n-

� Poli(fluorek winylu) PVF -[CF2-CHF]n-

� Poli(fluorek winylidenu) PVDF -[CH2-CF2]n-

Ta grupa polimerów fluorowęglowych zwana jest również polimerami fluorowymi lub poliolefinami fluorowanymi.

Stanowi ona dość dużą grupę polimerów termoplastycz-

nych zawierających fluor w łańcuchu głównym, do której

należą między innymi:


67

Średni ciężar cząsteczkowy 400 000 – 9 000 000

C C C C C C

F F F F F F

F F F F F F

Mer

CF2 CF2n

Politetrafluoroetylen PTFE

PTFE• stanowi 90 % produkcji tej grupy tworzyw i ma

największe znaczenie techniczne

• charakteryzuje się doskonałą odpornością chemiczną, dobrą odpornością cieplną (niepalny),

• nie jest odporny na pełzanie (płynie na zimno pod

niedużym obciążeniem,

• Wadą jest trudne i skomplikowane przetwórstwo

68


PTFE Politetrafluoroetylen

PVDF Poli(fluorek winylidenu)

Cena € € € € € € € €

Gęstość [Mg/m3] 2,15 ÷ 2,20 1,78


E [MPa]410 ÷750 2100 ÷ 2900

Wytrzymałość na

rozciąganie

Rr [MPa]

25 ÷ 36 50 ÷ 57

Temperatura



69

Właściwości�Znakomita odporność chemiczna na wszelkie chemikalia

porównywalna z metalami szlachetnymi

�Dobra odporność cieplna

�Dobre właściwości ślizgowe (µ=0,05 ÷ 0,09 na sucho po stali)

�Mała odporność na zużycie tribologiczne

�Stosunkowo trudne przetwórstwo i utylizacja odpadów

Nazwy handlowe (PTFE): Tarflen – Zakłady Azotowe Tarnów- Mościce S.A.

Teflon – Du Pont, ENSINGER GmbH

Tecaflon – ENSINGER GmbH, Hostaflon TF – Dyneon,

Algoflon – Ausimont Deutschland GmbHGE

Nazwy handlowe (PVDF): Solef – Solway Deutschland GmbHGE

Dyflor – Hüls AG (RFN)



70

Polimery fluorowęgloweZastosowanie

W przemyśle chemicznym na części narażone

na działanie substancji agresywnych, filtry

W przemyśle motoryzacyjnym (kompozyty

PTFE) na łożyska (np. w układach kierowni-

czych, w zawieszeniach) i na uszczelnienia

techniczne (np. w układach hamulowych)

W przemyśle elektrotechnicznym do izolacji

kabli wysokiej częstotliwości, koszulki

izolacyjne

Powłoki antyadhezyjne (naczynia)

71

Poliimidy (PI)PI stanowią dużą grupę polimerów termostabilnycho właściwościach zarówno polimerów termoplastycznych

(amorficznych), jak i chemoutwardzalnych, zawierających

charakterystyczne ugrupowanie imidowe:

Do grupy tych polimerów zalicza się:a) Poli(amido – imidy) PAI

b) Poli(estro – imidy)

c) poli(etero – imidy) PEI

d) poli(heterocykliczne imidy)

-OC-N-CO-� W wyniku polimeryzacji otrzymuje się polimer o wzorze:

CN

n

O

O

O

CN

C

C

O

O

72


PI (PAI) Poliimid

PI (PEI) Poli(etero – imid)

Cena € € € € € € € € € €

Gęstość [Mg/m3] 1,43 1,27 ÷ 1,34


E [MPa]2 500 ÷ 4 000 3 000 ÷ 9 000

Wytrzymałość na

rozciąganie

Rr [MPa]

75÷ 100 105 ÷ 145

Temperatura

użytkowania+300 ºC (400 ºC) -50 ÷ +170 ºC

Poliimidy (PI)


73

Poliimidy (PI)Właściwości

�Dobre własności mechaniczne nawet do 300 ºC (przez miesiąc)

w temp. 400 ºC (kilka godzin), w temp. 500 ºC (kilka minut)

oraz w temperaturach kriogenicznych

�Mały współczynnik rozszerzalności cieplnej

�Bardzo dobre własności dielektryczne i izolacyjne

�Znakomita odporność chemiczna

�Są trudnoprzetwarzalne i drogie

Nazwy handlowe PI: • Kapton, Pyralin, Vespel – Du Pont (USA)

• Produkt 2225 – Bayer (RFN)

Nazwy handlowe PEI: • Ultem – General Electric Plastics (USA)

• Torlon– Amoco (USA)

74

Poliimidy (PI)Zastosowanie

W przemysłach: elektrotechnicznym, lotniczym, kosmicz-

nym, motoryzacyjnym, chemicznym, spożywczym w auto-

matyce, medycynie, hydraulice wysokotemperaturowej

W przemyśle lotniczym stosowane są jako kleje (mają dobre

właściwości adhezyjne)

Na części maszyn (łożyska, koła zębate, pompy, zawory

powietrza i paliw, elementy systemów chodniczych, zbiorni-

ki gorącej wody, systemy wymienników ciepła

Sprzęt medyczny i dentystyczny (mogą być sterylizowane)

Naczynia do gorących potraw – odporne na wielokrotne

mycie w zmywarkach (odporne na przebarwienia)

ERTA-PEI obejma w ukł.wyświetl. video

75

Poliakryloketony (PEK i PEEK)

Do grupy tych polimerów zalicza się:

Poliakryloketony lub polieteroketony aromatyczne

są polimerami termoplastycznymi zawierającymi

w łańcuchu pierścienie aromatyczne połączone

mostkami eterowymi –O– i ketonowymi =C=O.

� Polieteroketon PEK - grupy eterowe i ketonowe są ułożone naprzemiennie

� Polieteroeteroketon PEEK - na dwie grupy eterowe i przypada jedna

grupa ketonowa

n

O C

O

n

O O C

O


76

Polieteroeteroketon (PEEK)


PEEK

Cena € € € € €



E [MPa]3650

Wytrzymałość na

rozciąganie

Rr [MPa]

92

Temperatura


77

Poliakryloketony (PEK i PEEK)Zastosowanie

Łożyska, koła zębate

Osnowa do tworzenia kompozytów szklanych i węglowych

Termoodporne izolacje kabli

Płyty do obwodów drukowanych

Folie elektrotechniczne

Documents

Wła ściwo ści i zastosowanie Cz. II - wiwo.cba.plwiwo.cba.pl/download/kompozyty/Kompozyty_w3.pdf · Kompozyty Polimerowe - wykład 3 4 10 Polietylen (PE) CIEKAWOSTKI Polietylen