LUKU 2: POLYMEERIEN JAOTTELU A: Alkuperän mukaan 1. Lunnnplymeerit - Saadaan lunnsta a. tärkkelys b. prteiinit 2. Pulisynteettiset plymeerit - Lunnnplymeereistä kemiallisella käsittelyllä a. ebniitti b. sellulsa-asetaatti 3. Synteettiset plymeerit - Tellisuuden tuttamista mnmeereista a. Plyeteeni b. Plyvinyyliklridi B: Kstumuksen mukaan 1. Orgaaniset plymeerit (ainakin pääketjussa hiiltä) 2. Pulirgaaniset plymeerit (pääketju epärgaaninen, sivuryhmissä hiiltä) 3. Epärgaaniset plymeerit (ei sisällä hiiltä) C: Rakenteen mukaan Hmplymeerit: - Mudstuneet vain yhdestä mnmeerilajista Kplymeerit - Mudstuneet useammasta kuin yhdestä mnmeeristä Rakenteet - Lineaarinen - Haarittunut - Sillittunut Sura mlekyyliketju, jka ei haaritu Kplymeereillä vi lla vurttainen tai säännötön tistuvuus tai blkkikplymeerin rakenne, jssa tietyn mnmeerilajin blkit tistuvat Haarat vivat lla lyhyitä tai pitkiä Kplymeereillä erikistapaus ksaskplymeeri, jssa haarat ja päärunk eri mnmeerilajeja Mnmeerit liittyneet tasmaiseksi tai klmiultteiseksi verkksi D: Mukattavuuden mukaan
Kertamuvit - Mudstuu hartsin kvettumisreaktissa, jllin hartsin plymeeriketjut kytkeytyvät tisiinsa verkkmaiseksi rakenteeksi - Verkttunutta rakennetta ei vida muvata uudelleen lämmöllä - Esim. tyydyttämättömät plyesterit, epksihartsit sekä fenli-frmaldehydi Kestmuvit - Mlekyylit vat pitkiä plymeeriketjuja, jiden välillä ei le kemiallisia sidksia (ei siis verkkrakennetta!) - Jtkut pitkät plymeeritketjut vat kuitenkin kertamuvien kaltaisia (esim. sellulsa, jnka vahvat vetysidkset estävät mlekyylien liikkeen) - Mlekyylien välillä levat sekundaariset sidsvimat heikkenevät lämmitettäessä, jllin kestmuveja vidaan tistuvasti mukata lämmön ja paineen avulla Termplastisuus! Elastmeerit - Kerta- ja kestmuvien välimut 1. Pitkät plymeeriketjut situtuneet tisiinsa kemiallisesti tai sekundaarisidksilla, siis sittain verkkmainen rakenne (löyhä verkk!) 2. Jännityksen vapautumisen jälkeen palautuu likimain alunperäiseen mittaansa 3. Ei liukene rgaanisiin liuttimiin eikä vida muvata uudestaan Lmittaisverkkrakenne (IPN, interpenetrating plymer netwrk) - Kaksi erilaista plymeeriverkka sekittuneena. - Verkkrakenteen mudstavat plymeerit eivät reagi tisten plymeerimlekyylien kanssa. E: Käyttökhteiden mukaan Valtamuvit - Plystyreeni, plyeteeni, plyprpeeni, plyvinyyliklridi - Valmistusmäärät suuria, hinnat alhaisia Teknilliset muvit - PA66, PMMA, PBT - Sveltuvat käytettäväksi metallien tavin kurmituksen ja rasituksen alaisuudessa levissa käyttökhteissa Erikismuvit - PA12, PSU, LCP - Valmistusmäärät pieniä, hinnat kalliita
LUKU 3: POLYMEERIEN NIMEÄMINEN - Nimetään IUPACin susitusten mukaan - Lisätään mnmeerin nimen eteen sana ply 1. Js mnmeerin nimi mudstuu useasta sanasta tai alkaa numerlla niin ply( mnmeerin_nimi ) 2. Taktisuus kirjaimilla i, s 3. Kplymeerit alt = vaihteleva, b = blkki, g = ksas, c = satunnais - Numer lyhenteen lpussa (esim. PA 66) kert lähtöaineiden hiiliatmien yhteenlasketun määrän. LUKU 4: MOLEKYYLIEN SUURUUDEN VAIKUTUS Plymeritumisaste: Plymeerimlekyylin mnmeerien lukumäärä Mlimassajakauma - Mnmeeria plymeritaessa syntyy eri kkisia plymeerimlekyylejä, jiden jakauma vidaan ilmittaa mlimassajakaumalla - Mlekyylin kk vaikuttaa surilla ja haarttuneilla plymeereillä. Ymmärrettävästi verkkmaisilla kka ei vida määrittää 1. Pienet plymeerit helpp mukattavuus, heikt mekaaniset minaisuudet 2. Suuret plymeerit vaikeampi mukattavuus, luja rakenne - Mlimassajakauma vidaan määrittää jakamalla mudstettu plymeerijukk painn mukaisiin fraktiihin 1. Esim. liutetaan plymeeri bentseeniin ja saatuun liukseen lisätään esim. metanlia, jhn sastuu ensimmäisenä painavimmat plymeerimlekyylit. Ertetaan sastuma ja punnitaan jne jne. Keskimääräiset mlimassat 1. Lukukeskimääräinen mlimassa nim i M n n i 2. Painkeskimääräinen mlimassa M w w M n M 2 i i i i w n M i i i M plydispersiteetti M w n
LUKU 5: KEMIALLISET SIDOKSET JA MOLEKYYLIEN VÄLISET VOIMAT POLYMEEREISSÄ 1. Primääriset sidkset a. Kvalenttinen sids b. Inisids c. Metallisids d. Krdinaatisids (erikistapaus kvalenttisesta sidksesta, jssa mlemmat jaetut elektrnit vat peräisin tiselta atmeista) 2. Sekundääriset sidkset a. Van der Waalsin vimat i. diplivimat = plaaristen mlekyylien vurvaikutusvima ii. induktivimat = plaarinen mlekyyli indusi diplin naapurimlekyyleihin iii. dispersivimat = Plittmassa aineessa mudstuu ajasta riippuvia hetkellisiä dipleja b. Vetysidkset = Elektrnegatiiviseen atmiin situtunut vety vi lla vurvaikutuksessa tisen elektrnegatiivisen atmin kanssa Kheesienergia - Se energia, jka tarvitaan mlekyylin eristämiseen nesteestä tai kiinteästä aineesta kauas - Suunnilleen sama kuin höyrystymis / sublimitumislämpö - Kheesienergiatiheys = kheesienergia per tilavuusyksikkö 1. Js tiheys alhainen ja mlekyylissä taipuisia sivuketjuja elastinen plymeeri 2. Tiheys krkeampi ja ketjut jäykempiä tyypillinen muvi 3. Tiheys krkea plymeeri n lujaa LUKU 6: KITEISYYS JA AMORFISUUS Amrfinen plymeeri: Ei kiteisyyttä Kiteinen plymeeri: Kiderakenne Kristalliitti: Kiteytynyt, sittain säännöllinen tilavuusmudstelma, jka timii yhtenä yksikkönä ulkisiin vimiin nähden. Kristalliittien ulkpulella n amrfista ainetta. Misellikiteisyys: Pitkät mlekyylit mudstavat kristalliitteja ja amrfisia alueita ilman merkittävää mlekyylien laskstumista kristalliittien päissä. Lamellikiteisyys: Kristalliitit mudstuvat sittain laskstuneista mlekyyleistä jiden välissä n amrfinen sa. Yksittäinen mlekyyli sallistuu useiden kristalliittien mudstamiseen. Sferuliitit: Kun plymeerisulan annetaan kiteytyä hitaasti lähellä sulamislämpötilaa saadaan kalv, jssa näkyy millimetrien läpimittaisia pyöreitä tai kulmikkaita kuviita. - Epäpuhtaudet npeuttavat sferuliittien syntymistä (kiteytymiskeskuksia!) - Pieniä sferuliitteja krkeampi vetlujuus, iskulujuus ja haurastumislämpötila, suurempi taipumus murtua kylmävedssa kuin suurisferuliittisella aineella - Suuret sferuliitit samea kalv Plymeerin rakenteen vaikutus kiteytymiseen - Suraketjuinen kiteytyy helpsti
- Suuret sivuryhmät hidastavat, kiteytyminen riippuu tällöin siitä nk mlekyyli säännöllinen (siis sillin kiteytyy) - Myös haarat estävät kiteytymistä Lasiutumislämpötila - Kun amrfista plymeeriä jäähdytetään, se muuttuu nestemäisestä aineesta kumimaiseen tilaan ja lpulta jähmettyy jäykäksi lasimaiseksi aineeksi jkaiselle plymeerille minaisessa lämpötilassa jta kutsutaan lasiutumislämpötilaksi. Käyttölämpötilat: 1. Amrfiset muvit Lasiutumislämpötilan alapulella Lujia, jskus hauraita Muuttuvat pehmeiksi lasiutumislämpötilan yläpulella 2. Osittain kiteiset plymeerit Sulamis- ja lasiutumislämpötilan välissä Lujia ja sitkeitä Lasiutumislämmön alapulella hauraita 3. Elastmeerit Lasiutumislämpötilan yläpulella Sen alapulella hauraita Makrmlekyylien rientituminen - kestmuvitutteita mukataan kuumana ja pehmeänä. - Js muvimassaa tällöin venytetään, rientituvat mlekyylit vedn suuntaan. - Mekaaniset minaisuudet vat tämän jälkeen erilaiset vedn suunnassa (primääriset sidkset) ja sitä vastaan (sekundäärisidkset) - Amrfiset plymeerit venytetään lasiutumislämpötilan ja kiteiset sulamislämpötilan alapulella - Venytettäessä lamellikristallit murtuvat pienemmiksi kappaleiksi - Sferuliitit venyvät ympyröistä sikiiksi - Orientaatilla saadaan lisättyä vetmurtlujuutta humattavasti Nestekideplymeerit - Mlekyylirakenteessa jäykkiä lhkja, jiden ansista kiteisen materiaalin sulamislämpötilaa krkeammissa lämpötilissa nk-plymeerit säilyttävät järjestyneen rakenteensa. - Virtausminaisuudet vastaavat kuitenkin istrppisen eli järjestäytymättömän nesteen minaisuuksia LUKU 7: POLYMEERIEN JA MUOVIEN TÄRKEIMMÄT OMINAISUUDET A:TERMISET OMINAISUUDET Sulamislämpötila - Vain kiteisillä aineilla - Kristalliitit hajavat Lasiutumislämpötila - Amrfiset sat jähmettyvät jllin materiaalista tulee kva ja lasimainen - Mnet plymeerit lasiutumislämpötilan alapulella kvia mutta hauraita - Lasimaisessa lmudssa pieni lämpölaajenemiskerrin
DSC eli differentiaalinen pyyhkäisykalrimetri - Lasiutumis- sulamislämpötiljen, kiteisyyden, kstumuksen, hapettumisen ym. Selvittämiseen - Tutkittavaa khdetta ja referenssiä lämmitetään / jäähdytetään ja niiden sitmien energiiden era seurataan kiteytyminen (ekst.), sulaminen (endt.) ym. Näkyy Hajamislämpötila - Plymeerin pääketju katkeilee tai sivuryhmät alkavat irtilla Pehmenemis- ja taipumislämpötila 1. VICAT-pehmenemislämpötilan määritys Tasapäinen neula lepää kestettavan kappaleen (yleiskestuskappale) päällä Neulaa painaa 1kg punnus Lämpötilaa aletaan nstaa kunnes neula upnnut 1mm 2. HDT: taipumislämpötilan määritys Kappale tuettu päistään, keskellä rasitus Lämpötilaa nstetaan, kunnes standarditaipuma Haurastumislämpötila - Pulet kekappaleista murtuu iskutestissä Lämpölaajeneminen - Lämpötilan nustessa plymeerit lämpenevät enemmän kuin puu ja metallit. - gamma = 3xalpha, jssa gamma n tilavuuden lämpölaajenemiskerrin ja alpha pituuden. Lämmön jhtauuvs - Muveilla hun ja määritetään pensgenin levylaitteella (hampurilaisen näkönen kuva). - Mitataan käytetty lämpömäärä ja kestuskappalaiden pintaälämpötiljen keskiarvt. B: MEKAANISET OMINAISUUDET Hken kimmisuus: - Npea ja palautuva mudnmuuts, jhtuu sidsten pitenemisestä ja valenssikulmien ikenemisesta Visksinen juksu - Pysyvä mudnmuuts, jhtuu mlekyylien liukumisesta tistensa hi Viskelastisuus - Mudnmuuts ja palautuminen riippuvat ajasta Kumimainen kimmisuus - Paikallinen liikkumisvapaus, mutta sillittunut rakenne estää pidemmän liikkeen Vetlujuus: - Vima-venymädiagrammi - Myötölujuus - Murtlujuus - Vetlujuus (kappaleen kestämä suurin vetjännitys) - Kimmkerrin - Sekanttimduuli (jännitys tietyllä venymällä) Viruminen - Plymeereillä j huneenlämmössä
Puristuslujuus (vima-puristumadiagrammi) - Kestmuvit saattavat litistyä huiksi levyiksi eikä siis murtua. Taivutuslujuus - Kahden tuen välissä levan kappaleen keskikhtaa kurmitetaan - Jännityksen arv kappaleen murtuessa - Js ei murru niin taipumisjännitys tietyn taipuman khdalla Iskulujuus - Aineen kyky kestää äkillisiä iskuja - Heiluri katkaisee lvetun tai lveamattman kekappaleen, mitataan kulunut energia - CHARPY- iskulujuuden määritys 1. Yleisketuskappaleen lvettuun keskikhtaan khdistettu isku (kapealle sivulle, lvettua pulta vastakkaiselle pulelle) 2. Iskulujuus = kulunut työ / kekappaleen pikkipinta-ala 3. Susiteltu menetelmä - IZOD- iskulujuuden määritys 1. Kekappale pystyasennssa, kiinni alapäästään 2. Isku khdistuu vapaaseen päähän lven (ei paklla le) viereen 3. Iskulujuus = kulunut työ / lven khdalla levan kappaleen pinta-ala - Pudtusiskuke 1. Tunnettu pain tiputetaan tunnetulta krkeudelta niin että kekappale rikkntuu 2. Instrumentidussa iskulujuuskkeessa saadaan tieta viman ja energian arvista murtumisen saprsesseissa. Kvuus 1. Kuulapuristuskvuus - Teräspall lepää tutkittavan pinnan varasssa pienen esikurmitukse alaisena, jllin (syvyys)mittari nllataan. - Kurmitus 30s. - Syvyydeksi tulee välille 0,15-0,35 mm - Kurmituksen suuruus valitaan, että syvyys suu em. välille. 2. Rckwell - Teräspall kärkenä. - Alkaa esikuirmituksella, jta seuraa 15s pääkurmitus. - Odtetaan 15s, jllin palautuminen - Syvyyden mittaus - Rckwell alpha n erityistapaus ilman dtusaikaa. 3. Shre A ja D - Pieni mittasteiklla varustettu kje, jlla mitataan suurten levyjen tai kappaleiden kvuus. - Katkaistun karti mutisella neulalla mitataan kumeja ja pehmitettyjä muveja (Shre A) - Pyöristetyn kartin mutisella kvempia muveja (Shre D) Dynaamismekaaninen analyysi (DMA) - Näytekappale altistetaan pienelle sinimutiselle jännitykselle ja mudnmuuts rekisteröidään. - Tistetaan mittaus usealla eri lämpötilalla - Saadaan selville aineen lmudn muutsalueet, sekä tietja juksevuuden alkamisesta. - Vidaan käyttää vääntöä, venytystä, taivutusta, puristusta tai leikkausta
- Elastisuusmduuli E kuvaa kuinka paljn aine varasti energiaa ja häviömduuli E kuinka paljn energiaa kuluu epäideaalisuuksiin (lämmön ja mudn muuts) Jännityssäröily - Mekaanisen rasituksen seurauksena muveissa vi mudstua säröjä. - Jännitys vi aiheutua ulkisista vimista tai valmistuprsessien synnyttämästä jännitystilasta. - Useat nesteet, kaasut, tahna ja geelit npeuttavat vimakkaasti säröjen mudstusta 1. Ilman jännitystilaa muvi saattaa kestää täydellisesti näitä aineita. 2. Säröilyä edistävät nesteet vat plisia aineita, jtka eivät vaikuta muviin kemiallisesti. - Vidaan testata: 1. Bell-testillä Pieniä kelevyjä, jiden keskilinjille n tehty leikkaukset. Levyt taitetaan U:n mutisiksi Laitetaan keputkeen, jka n täytetty aineella, jta tutkitaan Kelltetaan aika jllin näkyy ensimmäiset merkit säröilystä 2. pall- tai tappimenetelmällä Tehdään testikappaleeseen reikä, jhn painetaan tappi tai pall. Suritetaan sekä ilmassa että tutkittavassa nesteessä Tulksena ilmitetaan ylikk jlla ensimmäiset säröt ilmaantuvat. 3. Vakillisella vetrasituksella Kekappale n tutkittavassa nesteessä ja sitä rasitetaan vetrasituksella Määritetään kurmitus, jlla kekappal murtuu sadassa tunnissa tai murtumisaika tietyllä kurmituksella Kaasujen läpäisevyys 1. Kaasu liukenee pinnasta kalvn 2. Kaasu diffundituu kalvn läpi 3. Kaasu haihtuu tiselta pulelta Vesihöyry tukeutuu humattavasti helpmmin kalvjen läpi kuin tavaslliset kaasut Muvissa kaasut kulkevat ainastaan amrfisten aineiden kautta Mitä kiteisempi aine sitä hunmmin kaasu läpäisee C: SULAVIRTAUSOMINAISUUDET Relgia n plymeerisulien ja liusten virtausminaisuuksien määrittämistä eri lämpötilissa ja eri laikkausnpeuksilla. Oma tieteenalansa kskien aindeiden mudnmuutksia. Saadaan kattavaa tieta materiaalien virtausminaisuuksista. Sulaindeksi = Sulamassavirta Sulamassavirta ilmaisee muviraaka-aineen mlimassan suuruuslukan, muvauksen helppuden ja tutteen lujuuden. Määritetään siten, että täytetään putki raaka-aineella, lämmitetään ja khdistetaan pain putken tiseenpähään (mäntä) ja tisessa pääsä n ulstulsuutin. Sulamassavirraksi kutsutaan sitä massamäärää, jka valuu uls 10 minuutissa. Riippuu mlekyylin ksta, haarautuneisuudesta ja mlimassajakaumasta. Kapillaariremetria (Visksiteetin määritys) Mitataan sulan muvin virtausta kapillaarissa painehäviön funktina
Asetetaan tiseen päähän vakipaine, jnka jälkeen mitataan ulstulevan sulan määrä painehäviön funktina. Dynaaminen remetria (Lineaarinen viskelastisuus) Saadaan tieta materiaalin visksiteetista, elastisuudesta sekä vaimenemisminaisuuksista. Mittaus tapahtuu siten, että näyte n kahden mittapään välissä, jssa tista pyöritetään mlempiin suuntiin. Suritetaan lineaarisen viskelastisuuden aluella. Määritetään jännitys leikkausnpeuden funktina tai leikkausnpeus jännityksen funktina. Visksiteettiluku Käytetään sellaisten plymeerien minaisuuksien ilmaisemiseen, jtka eivät kestä hajamatta sulamassavirran määrityksessä tarvittavai lämpötilja. K-arv Varsinkin PVC:n minaisuuksien mittaamiseen käytetty arv. Lasketaan plymeerin ja syklheksaanin liuksen visksiteetista. Mitä suurempi arv, sitä vähemmän visksia (jäykempää) stuffin n. D: SÄHKÖISET OMINAISUUDET Ominaisvastus - Muveilla krkea, kska ei le vapaita varauksenkuljettajia. - Määritetän asettamalla muvi kahden elektrdin väliin ja mittaamalla vastus tasavirralla. - Plymeereista vidaan tehdä sähköäjhtavia sestamalla niihin jtakin ainetta, jssa n varauksenkuljettajia, pinnttamalla se jhtavalla materiaalilla tai käyttämällä jhdeplymeerejä. Pintavastus - Ilmaisee kappaleen pinnan sähkön eristyskyvyn. - Riippuu valmistuslsuhteista ja ulkisista tekijöistä (ksteus) - Mitataan kahdella pintaan asetettavalla elektrdilla - Js pintavastus n suuri niin muvi latautuu staattisella sähköllä Pintavirtakestävyys - Ilmaisee kuinka hyvin materiaali kestää pintavirtja, jtka aiheutuu ulkisista tekijöistä (lika, pöly, ksteus...) - Pintavirrat mudstavat pintaan hiilikanavia. Plymeerien lämpeneminen vaihtvirtakentässä - Vaihtvirtakentässä eristeaineen diplit pyrkii liikkumaan kentän vaihteluiden mukaisesti. Läpilyöntikestävyys E: PALOKESTÄVYYS Palamisen alkaminen vaatii kuumenemisen, hajamisen ja syttymisen. Syttymisherkkyys - Kuumennetaan kekappaletta esim. liekillä ja mitataan aika syttymiseen. Paln leviämäsnpeus 1. Tunnelitesti
Kekappale n tunnelinmutisessa testilaitteistssa, kappale sytytetään ja määritetään paln leviämisnpeus 2. Bunsen liekkika Muvikappaletta pidetään 30s. jaksissa liekissä ja palaneen san pituus mitataan. LUKU 8: POLYMEERIEN LISÄAINEET Stabilisaatrit 1. Plymeritumisenestaineet Estää mnmeerien ennenaikaisen plymeritumisen Fenlit ja kinnit 2. Lämpövanhenemisen estiaineet Käytetään valmistuksenaikana, kun muvia kuumennetaan, ettei se haja. Metalliksidit 3. Hapettumisenestaineet (antiksidantit) Estää hapen aihettamaa hajamista Käytetään subsitituja fenleja 4. Otsnitumisen estaineet Käytetään tyydyttymättömiin plymeereihin, jiden kaksissidksiin tsni liittyy helpsti Erilaiset vahat 5. UV-säteilyn vaikutuksen estaineita Estää auringnvaln vahingllisia vaikutuksia Esim. Nkimusta Pehmittimet - Lisää plymeerin venyvyyttä ja muvattavuutta. - Esim. rasvaöljyt, rgaanisten happjen esterit. - Aina nestemäisiä, jihin plymeerit liukenevat Liukuaineet - Parantaa muvimassan muvattavuutta muvimassan valmistuksen aikana - Estävät massaa tarttumasta muvauskneen pinthin - Esim. siliknit Antistaattiset aineet - Pistavat kappaleiden pinnalta varausket - Käytetään hygrskppisia aineita (pystyy imemään vettä ilmasta ja tekemään pinnan sähköä jhtavaksi) - Esim. glyserli Palnestaineet - Vähentää materiaalin syttymisherkkyyttä ja hidastaa paln leviämistä - Jk estää palamiskykyisten kaasujen mudstumisen tai mudstaa kaasuja, jtka eivät ylläpidä palasmista - Käytössä saattaa mudstua vaarallisia kaasuja - Esim. halgenidut palnestaineet Värit ja pigmentit - Plymeeriin liukiset rgaaniset väriaineet
Liukenee tasaisesti plymeerisulaan Käytetään styreenimuveissa - Orgaanisisa pigmentit Käytetään plylefiineissa, PVS:ssä, ABS:ssä ja plystyreenissä - Epärgaaniset pigmentit Ei värjää yhtä paljn kuin aikaisemmat Täytetaineet - Alentavat hintaa - Antavat muville uusia minaisuuksia Parantaa mekaanisia minaisuuksia Vähentää palavuutta Lisää lämmön ja kemiallista kestävyyttä Alentavat lämpölaajenemista - Epärgaanisisa: talkki, hiili (nkimusta) - Orgaanisia: sellulsa, sahajauh, paperi Lujitekuidut - Vahvistavat muveja - Lasikuidut Valmistus: 1.Esikäsittely pinnitusaineilla, jtka sitvat kuidut tisiinsa 2.Esikäsittely sillitusaineilla, jllin lais liittyy kemiallisella sidksell amuviin. Käyttö: lasikuitukangas, lasikuitumatt - Hiilikuidut Kaikkein lujimpia ja jäykimpiä rakenneaineita suhteessa massaan. - Nankmpsiitit Nanmetrikkisia partikkeleita lisättynä muviin Saavutetaan hyvät lujuusminaisuudet ja hyvä työstettävyys LUKU 9: POLYMEERIEN VALMISTUSTAVOISTA Kndensaatiplymerinti - Plymeerien mudstuminen mnifunktinaalisista mnmeereistä kndensaatireaktiiden mukaisesti. - Plymeritumismekanismi n askelplymerituminen Yhden mnmeerin funktinaalinen ryhmä reagi tisen mnmeerin tai kasvavan plymeerin kanssa Plymeerin kk kasvaa hitaasti - Sivututteina vettä, alkhlia, klria jne. Ei kuitenkaan synny välttämättä - Olennaista, että plymeerin tistuvien yksiköiden rakenne n eri kuin mnmeerien rakenne - Jaetaan kahteen menetelmään: 1. Krkean lämpötilan plymerinti Lpputute ja sivutute (esim. vesi) vat tasapainssa Lämpötilaa nstamalla saadaan sivutute haihtumaan, jllin syntyy lisää plymeeria Reaktiajat vat pitkiä 2. Matalan lämpötilan plymerinti
Tapahtuu npeasti, kvantitatiivisesti, palautumattmasti ja huneen lämpötilassa Kndensaariplymerinti suritetaan jk liuksessa tai rajapintaplymerintina (lähtöaineet liuenneena eri nestefaaseihin) Additiplymerinti - Additiplymeereiksi lukitellaan sellaiset plymeerit jiden mudstuessa ei era pieniä sivututteita => Plymeerin tistuva yksikkö n sama kuin mnmeerin kstumus - Edellytyksenä, että mnmeerin pitää sisältää ainakin yksi kaksissids - Mekanismina ketjuplymerinti Lähtövaihe: Ensin initiaattri mudstaa reaktiivisen yhdisteen, jka liittyy mnmeeriin. Kasvuvaihe: Reaktikykyisen plymeeriketjun päähän liittyy npeassa tahdissa uusia mnmeerejä, kunnes jku pistaa aktiivisen keskuksen plymeerin päästä. Npeampi kuin askelplymerinti Tapahtuu harvin lunnllisissa lsuhteissa => Käytetään initiaattreita ja katalysaattreita (esim. Ziegler-Natta-katalyytit) - Jeataan kuuteen erilaiseen menetelmään: 1. Massaplymrinti l. bulkplymerinti Mukana vain mnmeeri ja initiaattri Reaktin edistyessä aluksi nestemäinen aine geeliytyy ja muuttuu sitten kvaksi 2. Liusplymerinti Suritetaan liuttimessa, jhn mnmeeri n liukinen ja initiaattri jk tai. Myös mudstunut plymeeri n liukinen, jllin syntynyttä liusta vidaan käyttää suraan tai plymeeri erttaa siitä 3. Sastusplymerinti Kuten edellä, mutta mudstunut plymeeri ei liukene liuttimeen Esimerkiksi plyeteenin valmistus Zigler-katalyytillä 4. Emulsiplymerinti 1.Veteen luitetaan initiaattri ja lisätään emulgivaa saippuan kaltaista ainetta 2.Veteen dispergidaan mnmeeri (ei liukene, mutta sekitetaan mahdllisimman pieniksi hiukkasiksi) 3.Mnmeerit ja initiaattrit ajautuvat misellin sisään, jssa plymerinti tapahtuu. 4.Misellit kasvavat ja syntyy pieniä plymeeripallja 5.Lputtutteina esim. liimja 5. Suspensiplymerinti 1.Mnmeeri, jhn n liuenneena initiaattri lisätään veteen, jssa n dispergivaa ainetta. 2.Syntyneissä mnmeeritipissa tapahtuu massaplymerinti 6. Kaasufaasiplymerinti Plymerinti tapahtuu leijukerrksessa, jssa n katalysaattri, mnmeeri, tarpeelliset lisäaineet ja kasvavat plymeerihiukkaset. LUKU 10: SILLOITTUVAT TEKNISET POLYMEERIT (KERTAMUOVIT)
Ylälukka Plymeeri Mudstuksessa tehdään ensin hartsia, jka vasta sillitetaan, jllin mudstuu kertamuvia! Fenlimuvit = bakeliitit Fenlin + frmaldehydi; happamassa tai emäksisessä lsuhteissa Puristetutteet, valututteet, impergninti (kastelu), lamininti Liimana, lakkana Slumuvina Resrsinlimuvi Frmaldehydi + kaksiarvinen fenli (= resrsinli) Kuuma ja kylmäliimaus Furfuraalimuvit Furfuraali Valmistetaan ljista tai puusta siten että niiden sisältämät pentsaanit hajaa lppututteiksi hapn ja kuuman höyryn vaikutuksesta. Rakenne n rengasmainen aldehydi Käytetään muvien valmistukseen fenlien tai asetnin kanssa Fenli-furfuraalimuvi Fenli + furfuraali Laminaattien valmistus Furfufaali-asetni Furfuraali + asetni Muvibetni Furaanimuvi Furfuryylialkhli, jka pelkistetään furfuraalista Sen plymerinnilla saadaan furaanimuvia
Pinnitteet Aminvuvit Amiini + frmaldehydi Ureafrmaldehydimuvi Urea + frmaldehydi Puristeet, valututteet, lakat laminaatit, liimat, slumuvit Melamiini Melamiini + frmaldehydi Puristeet, laminaatit Tyydyttymätön plyesterimuvi Esteröidään kaksiarvisen alkhlin kanssa kaksiarvista tyydyttymätöntä happa Esim. glygli + -happ Lujitemuvit Veneet, laivat, autn krit Liimat Epksimuvit Epiklrihydriini + bisfenli A Liimina, lakkina, laminaatteina Plyuretaanikertamuvit Issyanaattiyhdiste + hydrksyyliryhmiä sisältävä yhdiste (esim. plyesteri tai plyeetteri) Näin saadaan uretaaniryhmä Uretaaniryhmä reagi edelleen issyanaatin kanssa, jllin plyuretaanimuvi sillittuu Slu- ja vaahtmuvit Pehmeitä pehmusteina ja kvia eristeinä Puristemassa Lakat Plyuretaanikumi (keinkumi), jka mudstetaan: issyanaatti + plyeteri + glygli, jnka jälkeen sillitus issyanaateila. Liimat LUKU 11: TERMOPLASTISET POLYMEERIT (YLEISIMMÄT KESTOMUOVIT)
Rakenteeltaan lineaarisia ja haarautumattmia SEURAAVAT MUODOSTUVAT ADDITIOLLA ELI KETJUPOLYMEOINNILLA Plylefiinit - Lineaarisia tai haarittuneita ketjuja, jiden mnmeereissa n ainakin yksi kaksissids - mudstaa yli pulet kk maailmassa käytetyistä muveista. Käytännössä kaiken mudstaa plyeteeni ja plyprpeeni - vidaan plttaa energiaksi, kska ne vat puhtaita hiilivetyjä l. vidaan kierrättää - valmistetaan raakaöljystä Plyeteenit n x CH2= CH2 -> -[CH2 - CH2]n- (plyeteeni) Hyvä kemiallinen kestävyys Ylläpitää palamista Hyvät sähköneristysminaisuudet Helpp mutilla ja työstää Riippu: kiteisyydestä mlekyylien pituudesta pitkien haarjen määrästä ja pituudesta mlimassajakaumasta - Jak minaisuuksien mukaan LD-PE Matalatiheyksinen, jssa lyhyitä ja pitkiä haarja Leveä mlimassajakauma ja pitkät sivuketjut => Helpp työstää, justava, läpinäkyvä, mutta lujuusminaisuudet khtuu heikt Kiteisyys nin pulet Käyttökhteena kalvt, päälystystutteet ja putket (ja aika mni purkki ) HD-PE Krkeatiheyksinen suraketjuinen Kiteys n suurempi kuin LD-PE:llä => jäykempi ja lujempi Valmistamisen teki mahdlliseksi Zigler-Natta-katalyytit Käyttökhteena ruiskupuristustutteissa LLD-PE Lineaarinen matalatiheyksinen, jssa vi lla lyhyitä haarja Eteenin ja jnkun 1-lefiinin (buteeni, hekseeni, kteeni) plymeeri Valmistetaan samalla lailla kuin HD-PE Ominaisuudet hyvin lähellä LD-PE:tä => krvaavat LD-PE plymeerejä Harvinaisempia HMW ja UHMW Krkea mlimassa ja mekaanisesti kestäviä Inmeerit vat plymeerejä, jiden välillä n inisidksia Vidaan työstää kaikilla menetelmillä Kaik mahlliset muvitarvikkeet
Plyprpeeni - n x CH2= CH CH3 -> -[CH2 - CH]n- (plyprpeeni) CH3 Samalla lailla kuin eteenin Ziegler-Natta-plymerinti Hyvin lähellä HD-PE:tä Mekaaniset minaisuudet riippuvat kiteisyydestä ja mlekyylien suuruudesta Selkeä sterekemiallinen rakenne, jllin syntyy taktisia yhdisteitä (klme avaruusrakennetta), jilla n erilainen kiteisyys. Elektrniikkalaitteiden ktelt Pullt, putket Eteeni-prpeenikumi - Yhdistetään eteeni ja prpeeni Ziegler-Natta-katalyytillä, jllin eteeni ja prpeeni vurttelee plymeerissä. - Kska vurtellen, niin ei kiteydy => amrfinen => kumi Autn renkaat Ply-1-buteeni - n x CH2= CH CH2 CH3 -> -[CH2 - CH]n- CH2 CH3 Plymeridaan 1-buteenia Zigler-Natta katalyyteilla Mekaaninen kestävyys erinmainen Käytetään vähän kska kallis Käytetään kylmä ja lämminvesiputkissa Plymetyylipenteeni (PMP) - n x CH2 = CH -> -[CH2 - CH]n- CH2 CH2 / \ / \ CH3 CH3 CH3 CH3 Plymeridaan Zigler-Natta katalyyteilla Ominaisuudet Hyvät Kaikista käytetyistä muveista alhaisin tiheys Setrilitavuus (krkeat lälmpötilat)
Käyttökhteet Lääketieteellinen tekniikka Plyisbuteeni CH3 CH3 - n x CH2 = CH -> -[CH2 - CH]n- CH3 Amrphinen Hunt mekaaniset minaisuudet Liimina ja kitteinä CH3 Sykliset lefiinikplymeerit Syklinen hiilivety tistuvana yksikkönä Läpinäkyvyys ja ksteuden läpäisemättömyys Ampulleissa ja printtereiden värikaseteissa Klria sisältävät muvit Plyvinyyliklridi Vinyyliklridi (g) plymeridaan initiaattrin avulla - n x CH2= CH Cl -> -[CH2 - CH]n- (PVC) Cl Mekanismina emulsi-, suspensi- tai massaplymrinti. Läpinäkyvyys ja ksteuden läpäisemättömyys Ampulleissa ja printtereiden värikaseteissa - Jattelu valmistuksen mukaan Emulsi PVC Mekaanisesti heikk Helpsti mukattava Käyttökhteena pehmeiden PVC-levyjen valmistukseen Suspensi PVC Kemiallisesti kestävämpiä Kirkkaampia Massaplymerinti Lasinkirkas Vahva Putket, letkut, kalvt, teknahka
Plyvinyylideeniklridi Vinyylideeniklridi (l) plymeridaan initiaattrin avulla - n x CH2= CCl2 -> -[CH2 - CCl2]n- (PVDC) Kemikaalien ja kulutuksen kestävyys erinmainen Kaasuläpäisevyys pieni Pakkausmateriaaleissa (Kutistussukat?) Fluria sisältävät plymeerit Käytetään pintjen sujauksiin! Plyvinyylifluridi Vinyylifluridi (g) plymeridaan initiaattrin avulla - n x CH2= CH F -> -[CH2 - CH]n- (PVF) F Kemikaalien säänkestävyys erinmainen Kaasuläpäisevyys pieni Pintasujausaineena Plyvinyylideenifluridi Vinyylideenifluridi plymeridaan - n x CH2= CF2 -> -[CH2 - CF2]n- (PVDF) Lujaa ja sitkeää Pintasujauksiin Plytetraflurieteeni (PTFE) l. tefln n x CF2= CF2 -> -[CF2 - CF2]n- Teflnin minaisuudet Styreeniplymeerit Plystyreeni = Lasinkirkas plystyreeni - n x CH2= CH Ph -> -[CH2 - CH]n-
Ph Styreeni (l) plymerituu initiaattrin avulla Amrfinen (käyttö lasiutumislämpötilan alapulella) Kiinteä Kva Hauras - Eri tyyppejä Lasinkirkas plystyreeni Ruiskuvaletut kappaletutteet Iskunkestävää plystyreeni (HIPS) Valmistetaan sestamalla Perustuu pieniin stabiileihin murtumiin, jtka eivät rik kk rakennetta Elektrniikka ja sähkötellisuus Plystyreenislumuvi (EPS = Styrx) Valmistetaan sestamalla Pakkauksissa Eristelevyissä ABS muvi - Akryylinitriilin, Butadieenin ja Styreenin kplymeeri (tyyppi A) tai näiden kplymeerien ses (tyyppi B) Sitkeää, kvaa, vahvaa Säänkestävää Lujuus ja lämmönkestävyys parempi kuin plystyreenin Ruiskuvaletut kappaletutteet SAN-muvi - Styreenin ja Akryylinitriilin kplymeeri Lujuus ja lämmönkestävyys parempi kuin plystyreenin Akryyliplymeerit - Akryylihapn jhdannaisista tehtyjä hm- tai kplymeerejä - Esim. PMMA Plyvinyyliasetaatti ja plyvinyylialkhli - Plyvinyyliasetaatti n etikkahapn vinyyliesteri. Asetaatti-ini CH3COO- - Plyvinyylialkhli n just se mitä nimi kert. Plyeetterit - Plyeteeniksidi s.171 vanha kirja - Plyasetaali n x CH2O -> - CH2O- Termplastiset plyesterit - Termplasiset plyesterit valmistetaan dileista ja dikarbksyylihapista tai niiden jhdannaisista. Kuidut
Virvitusjumapullt => minaisuudet Plyamidit eli PA Dikarbksyylihapsta ja aineesta jssa n kaksi amiiniryhmää - Tunnetuin PA66 eli Nyln 66 Sitkeitä ja kulutusta kestäviä Kuituja Plyuretaanit Di-issyanaatti + dili Kuitujen valmitus Sydänläpät Plysilksaanit Plymeeriketjussa vurtellen pii ja happiatmi. Piihin liittynyt sivuketju Ri Pulirgaanisia sivuketjujen jhdsta Kestää hyvin kylmää ja kuumaa Hylkii vettä (hydrfbinen) Kestää hapettavia aineita - Jattelu lmudn mukaan Nestemäinen Hydrfbisia Lämpötilavaikutus pieni Kemiallisesti kestäviä Käyttö: pintjen hydrfbiseksi tekeminen Kumimainen Lämpötilavaikutus pieni Kestää UV-vala, happea, tsni Käyttö: sairaalatarvikkeet, tiivisteet, ja release-paperin pinnitus Hartsimainen Lämpötilakestävyys Ksteudenkestävyys Käyttö: pinnitetaan keraameja vettä hylkiviksi Erilaisten pintjen hydrfbiseksi tekeminen Bilääketieteessä Jadelle-sauvat hrmnien annsteluun