Polimery - wielocząsteczkowe związki organiczne, składają się z bardzo wielu mniejszych, powtarzających się ugrupowań atomowych, merów. Otrzymywane na drodze modyfikacji surowców naturalnych bądź na drodze reakcji chemicznych. Istnieją polimery naturalne (np. białka, celuloza, kauczuk) i syntetyczne.

Materiały polimerowe - należą do jednej z podstawowych grup materiałów inżynierskich o różnych właściwościach, dzięki czemu maja zastosowanie w różnych dziedzinach techniki.

Mer - to najprostszy, jaki da się wyróżnić, stale powtarzający się fragment cząsteczek polimerów.

Zalety polimerów:

• mała gęstość

• duża wytrzymałość mechaniczna w stosunku do masy

• trwałość

• odporność na czynniki atmosferyczne i środowiska

• termo stabilność

• dobre własności elektryczne

• dobre własności cieplne

• łatwość nadawania kształtu

Wady polimerów:

• niska odporność na pełzanie

• ograniczony zakres temp. długotrwałego użytkowania

• problem związany z utylizacja i wtórnym wykorzystanie

Podział Polimerów

Podział ze względu na pochodzenie:

• polimery syntetyczne są to polimery pochodzące w 100% z syntezy chemicznej zaczynającej się od prostych monomerów

• polimery naturalne są to polimery wytwarzane w 100% przez organizmy żywe; są to m.in. celuloza, białka, kwasy nukleinowe.

• polimery modyfikowane są to polimery naturalne, które jednak zostały sztucznie zmodyfikowane chemicznie, zwykle w celu zmiany ich własności użytkowych np.: octan celulozy, białko modyfikowane, skrobia modyfikowana.

Podział ze względu na topologię:

• polimer liniowy - są to polimery, w których łańcuchy główne są proste i nie mają żadnych rozgałęzień np: wysokociśnieniowy polietylen lub teflon,

• polimer drabinkowy - są to polimery, w których występują dwa równoległe łańcuchy główne połączone od czasu do czasu, krótkimi, bocznymi łańcuchami,

• polimer usieciowany - są to polimery, które tworzą przestrzenną ciągłą sieć, tak że nie da się już w nich wyróżnić pojedynczych cząsteczek. •polimer cykliczny-stosunkowo rzadko spotykany -w którym zamiast liniowych cząsteczek występują ogromne cząsteczki cykliczne,

• polimer rozgałęziony - są to polimery, w których łańcuchy główne są w ten czy inny sposób rozgałęzione -wyróżnia się tutaj:

• polimer boczno łańcuchowy -w którym, krótkie, boczne łańcuchy są regularnie bądź nieregularnie rozmieszczone wzdłuż głównego łańcucha;

• polimer rozgałęziony - występuje wiele wielokrotnych rozgałęzień, tak że nie da się już wyróżnić głównego łańcucha;

• polimer gwiazdowy - w którym z jednego centralnego punktu wybiega kilka do kilkunastu "ramion" będących zwykłymi liniowymi łańcuchami;

• dendrymer - są to polimery rozgałęzione wielokrotnie, ale w bardzo regularny sposób, tworzące struktury podobne do fraktali;

Podział ze względu na budowę:

• poliolefina - są to polimery zawierające tylko węgiel i wodór, w których występują długie łańcuchy węglowe -C-C-C-. Do najbardziej znanych przykładów zaliczają się polietylen, polipropylen i polistyren

• polimer winylowy - są to polimery otrzymywane w wyniku rozerwania wiązań C=C występujących w monomerach, na skutek czego powstają długie łańuchy węglowe. Formalnie rzecz biorąc większość poliolefin również należy do polimerów winylowych, ale zazwyczaj rozumie się pod tą nazwą takie polimery jak poliakrylan, polimetakrylan, polichlorek winylu itp., a więc zawierające oprócz węgla i wodoru także inne atomy,

• poliester - są to polimery, w których w głównych łańcuchach występują wiązania estrowe,

• polieter - są to polimery, w których w głównych łańcuchach występują wiązania eterowe, najbardziej znanym przedstawicielem jest poli(tlenek etylenu),

• poliamid - są to polimery w których występuje wiązanie amidowe -[NH-C(O)]-,

• poliuretan - są to polimery, w których występują wiązania uretanowe [ -NH-C(O)-O],

• polimer nieorganiczny - są to polimery, w których w głównych łańcuchach nie występują atomy węgla, takie jak polisiloksan, polifosfazen, polisiarczek i wiele innych.

Podział polimerów z przetwórczego punktu widzenia :

• Termoutwardzalne

• Chemoutwardzalne

• Termoplastyczne

Proces polimeryzacji:

Polimeryzacja - to reakcja, w wyniku której związek chemiczny o małej masie cząsteczkowej zwany monomerem lub mieszanina kilku takich związków reagują same z sobą, aż do wyczerpania wolnych grup funkcyjnych, w wyniku czego powstają cząsteczki o wielokrotnie większej masie cząsteczkowej od substratów, tworząc polimer.

Szybkość polimeryzacji uzależniona jest od:

• temperatury,

• światła,

• ciśnienia,

• ilości,

• rodzaju inicjatora lub katalizatora.

Polimeryzacja obejmuje trzy etapy:

• inicjację,

• wzrost łańcucha,

• zakończenie łańcucha.

Pierwiastki uczestniczące w budowie jednostki monomeru to:

węgiel, wodór, tlen, azot, chlor, fluor, siarka i krzem

Podstawowe polimery:

Polichlorek winylu(PCV, PCW) - jest tworzywem sztucznym (biały proszek) o gęstości 1,4 g/cm³, produkt polimeryzacji rodnikowej chlorku winylu o wzorze: -CH2-CHCl-. Wykazuje bardzo dobrą wytrzymałość mechaniczną i dobre własności dielektryczne. Jeden z najważniejszych oraz wytwarzanych w największych ilościach termoplastów.

• PCV miękki - igelit odlewany z roztworów lub prasowany, walcowany
  przerabiany wtryskowo 160 - 195 oC

• PCV twardy - winidur na elementy konstrukcyjne, armatura
  chemiczna

Polietylen(PE) - polimer który jest białą substancją porowata lub białym proszkiem o wzorze -CH₂-CH₂-. Jest termoplastem o gęstości 0,92-0,97 g/cm³, temperatura topnienia 110-137°C. Otrzymywany jest w wyniku polimeryzacji etenu (etylenu). W zależności od metody polimeryzacji rozróżnia się polietylen wysoko-, średnio- i niskociśnieniowy. Polietylen niskociśnieniowy posiada większą wytrzymałość mechaniczną, wyższą temperaturę topnienia ale mniejszą przeźroczystość w porównaniu z polietylenem wysokociśnieniowym.

Polistyren(PS) - polimer termoplastyczny, otrzymywany w procesie polimeryzacji styrenu. Ma gęstość około 1,05 g/cm³. Po zmieszaniu z dodatkami, polistyren stanowi podstawę wielu tworzyw sztucznych. Czysty polistyren jest bezbarwnym, twardym, kruchym termoplastem, o bardzo ograniczonej elastyczności, ma doskonałe właściwości dielektryczne, odznacza się dużą rozszerzalnością cieplną, jest palny. Polistyren ma wzór: -[CH2CH(C6H5)]-.

Poliamidy - to polimery, które posiadają wiązania amidowe -[C(O)-NH]- w swoich głównych łańcuchach. Poliamidy mają bardzo silną tendencję do krystalizacji dodatkowo wzmacnianą tworzeniem się wiązań wodorowych między atomem tlenu i azotu z dwóch różnych grup amidowych. Dzięki temu poliamidy są bardziej twarde i trudniej topliwe niż poliestry nie mówiąc już o polimerach winylowych

Polipropylen(PP) - polimer z grupy poliolefin, który zbudowany jest z merów o wzorze: -[CH₂CH(CH₃)]-. Jest termoplastem o barwie biało-żółtej. Gęstość 0,90-0,91 g/cm³. Otrzymuje się go w wyniku niskociśnieniowej polimeryzacji propylenu.

Fenoplasty - to tworzywa sztuczne na bazie żywic otrzymywanych w wyniku polimeryzacji fenolu i formaldehydu. Ich synteza została opracowana w latach 1907-1908 przez Leo Hendrika Baekelanda. Pierwotnie były one nazywane bakelitem, choć bakelit to tylko jedna z odmian tych tworzyw.

Aminoplasty - są tworzywami termoutwardzalnymi na podstawie żywic mocznikowych i melaminowych, otrzymywanych w wyniku polikondensacji związków aminowych z formaldehydem. Wyroby z nich cechuje twardość, sztywność, odporność na działanie wody i rozpuszczalników, odporność cieplna (100-120°C), bezwonność i bezbarwność, możliwość dowolnego barwienia.

Żywice epoksydowe - tworzywa chemoutwardzalne (duroplasty), otrzymywane w wyniku polikondensacji epichlorohydryny lub dwuchlorohydrynygliceryny z fenolami dwuwodorotlenowymi. Żywice epoksydowe charakteryzują się m.in. doskonałą przyczepnością niemalże do wszystkich tworzyw, zwłaszcza do metali, dobrymi własnościami mechanicznymi i elektrycznymi, odpornością na działanie czynników atmosferycznych i chemicznych

Silikony -to popularna nazwa dla tworzyw sztucznych opartych na polisiloksanach i żywicach silikonowych.

Powstawanie silikonu:

metan → chlorek metylu + Si

Szkło organiczne - bezbarwna masa o doskonałej przezroczystości, ale łatwo ulegająca zarysowaniu, krucha, o dobrych właściwościach mechanicznych i dielektrycznych, odporna na działanie rozcieńczonych kwasów i zasad, benzyny, olejów i tłuszczów, rozpuszczalna w większości rozpuszczalników organicznych, palna, ma niewielką odporność cieplną. Szkło organiczne stosuje się do wyrobu nietłukących szyb, soczewek, reflektorów, artykułów gospodarstwa domowego, urządzeń sanitarnych, sztucznej biżuterii.

Fluoroplasty - polimery fluorowe, tworzywa sztuczne produkowane z fluorowanych węglowodorów nienasyconych. Fluoroplasty charakteryzują się dużą odpornością na ścieranie, małym współczynnikiem tarcia, dużą odpornością chemiczną w szerokim zakresie temperatur. Fluoroplasty stosowane są m.in. do produkcji elementów aparatury chemicznej, w elektrotechnice jako materiał na izolatory elektryczne.

Duroplasty(tworzywa utwardzalne) - grupa tworzyw polimerowych przechodzących nieodwracalnie ze stanu plastycznego w stan utwardzony w wyniku działania podwyższonej temperatury (tworzywa termoutwardzalne), pod wpływem czynników chemicznych (tworzywa chemoutwardzalne), bądź w wyniku łącznego działania temperatury i czynników chemicznych.

Zaletami duroplastów są:

• sztywność,

• stabilność wymiarów,

• nierozpuszczalność,

• nietopliwość,

• dobre własności elektroizolacyjne.

Wady to:

• kruchość,

• niemożliwość powtórnego formowania.

Właściwości polimerów:

Tworzywa sztuczne, dzięki modyfikacji związków wielkocząsteczkowych i zastosowaniu specjalnych dodatków, charakteryzują się wieloma użytecznymi i pożądanymi cechami, z których warto wymienić m.in.:

• możliwość stosowania ich w różnorodnej postaci
  (jako materiały konstrukcyjne i powłokowe, jako kleje, kity i apretury, włókna, folie)
  

• często znaczną odporność chemiczna
  

• małą gęstość i w stosunku do niej znaczną wytrzymałość mechaniczną
  

• dobre właściwości cieplne, izolacyjne, optyczne
  

• łatwość formowania wyrobów
  

• możliwość uzyskania estetycznego wyglądu (przezroczystość, łatwość barwienia, połysk)

---