POLIMERI CURS 3-4

Polietilena

se obţine prin mecanism radicalic sau coordinativ

Polietilena - proprietăţi

Polietilena este un material plastic, proprietăţile ei depinzând mult

de gradul de cristalinitate.

- insolubilă în marea majoritate a solvenţilor la temperatura

normală. La temp. ridicate solubilă în solvenţi nepolari: xilenul,

decalina, tetralina.

- rezistenţă chimică ridicată la acizi şi baze la temperaturi sub

40°C. La temperaturi mai mari, şi mai ales în cazul acizilor

oxidanţi (HNO3, H2SO4), PE este atacată rapid.

- proprietăţi mecanice medii (cresc cu cristalinitatea), mai bune ptr

HDPE, dar excelente pentru UHMWPE.

Polietilena - proprietăţi

- temperatura de topire: 120 - 125°C pentru HDPE, 105 -

110°C pentru LDPE

- permeabilitate la gaze: mică pentru vaporii substanţelor

polare (vapori de apă), dar permeabilă pentru O2 şi CO2.

- foarte bun izolator electric (caracter dielectric).

- preţ scăzut

- claritate rezonabilă a filmului

- nu este toxică, nu are miros/gust → ambalaje alimentare

- îmbătrânirea PE- sub acţiunea concomitentă a luminii / radiației UV

şi oxigenului (factori atmosferici) polietilena se degradează (pentru a

preveni/încetini acest proces se introduc antioxidanţi)

Polietilena - utilizări

LDPE / HDPE / LLDPE (ramificatii lungi / liniara / ramificatii scurte)

- fabricarea containere, recipienţi (cutii pentru margarină)

- folii pentru ambalaje, sere şi solarii (pungi)

- placări rezistente chimic (protecţia reactoarelor chimice)

- butelii (flacoane) pentru lichide

- tuburi - conducte pentru transportul gazelor şi lichidelor (sub 50°C)

PEX (polietilena reticulata)- Se utilizează în special pentru conducte şi

fitinguri pentru apa potabilă (PEXAL).

UHMWPE (liniara, masa moleculara mare, > 106 g/mol) - utilizări în

medicină (ortopedie), fibre de înaltă rezistenţă (Dineema şi Spectra)

→ corzi siguranta, domeniu militar (veste antiglont), material sportiv

PE expandata → spume pentru protectie mecanica sau termica

Polietilena - copolimeri

• Copolimeri EVA (etenă- acetat de vinil) → filme alimentare,

materiale peliculogene, adezivi, aditivi pentru motorina

- utilizat ca inlocuitor de pluta

- papuci, talpi de incaltaminte (mai ieftin decat cauciucurile)

- sisteme cu eliberare controlata (suport ptr medicament)

• Copolimeri EVOH (etenă- alcoolul vinilic) → filme, pelicule

• Copolimeri etenă- propenă → elastomeri (cauciuc C2C3)

- bun izolator electric → izolare cabluri

- buna rezistenta chimica

- greu solubil

Polipropilena - proprietăţi

Proprietăţile PP - similare cu cele ale HDPE:

- insolubilă la rece în orice solvent, dar la temperaturi de peste

80°C devine solubilă în ciclohexan şi solvenţi aromatici

- bune proprietăţi de izolator electric

- rezistenţă chimică ridicată

Deosebiri:

- densitatea mai mică decât PE (~0,90 g/cm3)

- temperatura de topire mult mai ridicată (165°C) → sterilizare

- proprietăţi mecanice mai bune

- mai sensibilă la oxidare decat PE datorită prezenţei grupei metil

- transparent

Polipropilena

Utilizări

- conducte pentru transportul lichidelor şi gazelor

- folii / flacoane ptr ambalaje

- fire şi fibre sintetice

- diverse obiecte

Policlorura de vinil (PVC)

Solubilitate: se dizolvă greu în majoritatea solvenţilor.

- solubil la cald în tetrahidrofuran, dioxan, ciclohexanonă.

- solubil în amestecul sulfura de carbon – acetone (1:1 volume).

Termostabilitate: Temperatura de înmuiere depăşeşte temperatura

de descompunere → dificultăți la prelucrare din topitură

- destrucţia începe lent la 140°C şi devine violentă la 180°C. Are loc

cu eliminare de HCl (gazos, toxic) şi formarea de duble legături pe

catena polimeră.

Policlorura de vinil - proprietăţi

- descompunerea termică duce la îngălbenirea polimerului,

reticulări şi/sau modificări ale masei moleculare.

- pentru facilitarea prelucrării, necesită adaosul de:

Stabilizatori – pentru creşterea stabilităţii termice (reţin HCl)

- săpunuri de plumb, cadmiu, bariu, zinc.

Plastifianţi - pătrund între catene şi desfac legăturile fizice

dintre macromolecule, micşorând temperatura de înmuiere şi

uşurând prelucrarea (sub Temperatura de descompunere).

- substanţe polare de tipul esterilor: dibutilftalat, diizooctilftalat

PVC – polimer greu inflamabil (se autostinge la înlăturarea

flăcării sursă) – datorita atomilor de halogen (Cl) din structură

Policlorura de vinil - utilizări

Cantitatea de plastifiant utilizată influențează proprietățile și utilizările PVC

PVC cu 5% plastifiant (vinidur)

- material dur, cu bună rezistenţă chimică ➔ confecţionarea

de tuburi, plăci, recipienţi, diferite obiecte şi aparate.

PVC cu 20 - 25 % plastifiant (viniplast sau vinilin)

- material flexibil → industria construcţiilor (linoleum), materiale

(acoperiri) anticorozive, izolarea cablurilor (în electrotehnică)

PVC cu 75% plastifiant (paste de PVC sau plastisoli)

- amestecuri fluide - particule fine de PVC dispersate în plastifiant

- la cald particulele de PVC se gonflează puternic cu plastifiant,

particulele sinterizează şi materialul se transformă într-un gel

solid, mai mult sau mai puţin elastic.

- înlocuitori de piele, acoperiri organice, diverse obiecte

Polistirenul (PS)

Solubilitate:- solubil în majoritatea solvenţilor organici:

hidrocarburi aromatice, derivaţi halogenaţi, esteri, cetone.

- insolubil în alcooli şi hidrocarburi alifatice.

Rezistenţa chimică:- rezistent la baze şi acizi diluaţi.

- atacat de acizii concentraţi : sulfuric, azotic, clorsulfonic.

- imbatranire (oxidare) in prezenta luminii si O2 →mai lent decât PE.

Proprietăţi mecanice:- rezistenta mare la tractiune si compresiune.

- rezistenta la soc este foarte slaba →obiectele din PS sunt casante.

Proprietati termice: peste 70 - 75°C incepe sa-si piarda proprietatile

mecanice bune → termostabilitate relativ scazuta

Proprietati electrice: Este un foarte bun izolator electric.

Polistirenul - utilizări

Polistiren de uz general.

- recipienti, carcase, tuburi, ambalaje, izolatori electrici, etc.

Polistiren expandat (spumă polistirenică).

- densitate scazută (0,015 - 0,3 g/cm3)

- bun izolator termic şi fonic

- în constructii (izolaţii), ambalaje (protecţie termică / la şoc)

Polistiren rezistent la şoc (antişoc) (stiren-butadiena).

- se obţine prin grefarea stirenului pe cauciuc polibutadienic

sau butadien-stirenic fie in malaxor, fie prin polimerizare

in suspensie.

- recipienţi, carcase

Copolimerii stirenului

Copolimerul stiren-acrilonitril (SAN).

- copolimerizarea stirenului cu 10-30% acrilonitril.

- rezistenţă mecanică, termică şi chimică mai bună decât PS

standard

- opaci şi mai puţin solubili decât PS.

Copolimerul acrilonitril-butadiena-stiren (ABS).

- grefarea în emulsie sau suspensie a stirenului şi acrilonitrilului

pe particule de polibutadienă

- proprietăţi mecanice, rezistenţă la şoc, rezistenţă chimică mai

bună decât PS standard; proprietăţi dielectrice foarte bune.

- utilizare : carcase (ex. ptr echipamente electrocasnice), jucării

Polimetacrilatul de metil (PMMA)

MMA (metil metacrilatul) - monomer (lichid) reactiv → poate fi

polimerizat direct în matriță, până la conversie totală → nu

necesită neapărat obținerea de granule și prelucrarea ulterioară a

acestora

- polimerizarea în suspensie → se obțin granule, pentru prelucrare

din topitură pentru obţinerea produsului final→ utilizat mai rar

datorită viscozităţii ridicate a topiturii de PMMA.

Depolimerizare. PMMA încălzit la 300°C depolimerizează total,

monomerul putând fi recuperat aproape integral (recuperarea

monomerului din deșeuri polimerice) = reciclare chimică

Polimetacrilatul de metil - proprietăţi

Solubilitate - solubil în majoritatea solvenţilor organici: derivaţi

cloruraţi, cetone, esteri.

- insolubil în hidrocarburi saturate şi alcooli.

Rezistență chimică – slabă - PMMA este atacat ușor in medii

alcaline sau de agentii oxidanti.

Proprietăți optice - foarte bune (“sticlă organica”): transparent VIS,

transparent UV (spre deosebire de sticla).

- se zgârie usor. (se remediază prin copolimerizarea MMA cu

monomeri divinilici).

Proprietati mecanice - medii.

Colorabilitate PMMA se coloreaza usor.

Polimetacrilatul de metil - utilizări

Polimerizare direct din monomer, in matriță (în masă):

- plăci (sticla plexi / plexiglas) - pentru geamuri, parbrize, etc.

- instrumente optice, lentile

- confecţionare ornamente, reclame

- tuburi, baghete

- stopuri pentru automobile, semnalizatoare laterale, mai rar faruri

Polimerizare în suspensie:

- granule → obţinerea de obiecte de PMMA prin injecţie si extrudare

Poliacetat de vinil PVAc

proprietăţi fizico-mecanice comparabile cu ale LDPE

- Prezintă fenomenul de "curgere la rece" → nu se pot obţine

obiecte finite, de la ~25°C începe să se înmoaie

Utilizări:

► emulsia- (“aracet”): adeziv pentru materiale poroase → în

industria lemnului, hârtiei, constructii, apret pentru textile.

- în industria ambalajelor, înlocuieşte cauciucul → inelul de

etanşare al cutiilor metalice de conserve, borcanelor cu capac.

► soluţie PVAc - lac de acoperire hârtie, carton şi recipiente metalice

- intermediar în sinteza alcoolului polivinilic.

Alcool polivinilic (PVA)

Proprietăţile APV depind de:

► caracteristicile precursorului (PVAc):

- masa moleculară

- gradul de ramificare

► parametrii procesului de alcooliză:

- gradul de alcooliză

- distribuţia unităţilor acetat reziduale în catena polimeră

statistic (aleator) – cataliză acidă

blocuri – cataliză bazică

Alcool polivinilic – proprietăţi

- solubil în apă: solubilitatea depinde de gradul de alcooliză (GA).

•GA > 95% se gonflează în apă rece şi se dizolvă la 90-100°C

•GA = 90-95% se dizolvă la 65-100°C

•GA = 85-90% se dizolvă la temperatura camerei şi încălzire

•GA = 70-80% se dizolvă la 20°C

- peliculele de APV - excelente proprietăţi de barieră la oxigen şi

substanţe toxice (cresc cu GA)

- rezistenta la uleiuri, grasimi si solventi

- grupărilor OH polare în fiecare US → număr mare de legături de

hidrogen intercatenare:

- Ttop (180-200) ≈ Tdesc (220)→ nu poate fi prelucrat din topitură

direct, necesita aditivare (de exemplu glicerol)

- rezistenţă ridicată la tracţiune

Alcool polivinilic – utilizări

► aplicaţii speciale datorate solubilităţii în apă

- în medicină: saci pentru articole contaminate ce merg la

sterilizare sau spălare

- aditiv în soluţii oftalmologice sau soluţii lubrifiante pentru

lentile de contact

a5

- în agricultură: încapsulări de pesticide

- menaj– incapsulare de detergenti

► alte aplicaţii

- strat barieră de CO2 în buteliile PET

- adeziv (GA 75-88%)

- emulgator în sinteze prin procedeu în emulsie, în cosmetică

(GA 88-92%)

- fibre sintetice (GA > 98%) similare bumbac – absorb apa

Poliamide (Nylon)

Se pot obţine prin:

Se pot obţine prin:

- policondensarea ω-aminoacizilor

- policondensarea ω-aminoacizilor

- polimerizarea cu deschidere de inel a lactamelor (ε-caprolactamă)

- polimerizarea cu deschidere de inel a lactamelor (ε-caprolactamă)

- policondensarea diacizilor cu diamine

Poliamide - proprietăţi

- temperatură ridicată de topire

- bună rezistenţă chimică la acizi şi baze

- rezistenţe mecanice ridicate (datorită legăturilor de H)

- bună rezistenţă la abraziune

- temperatură ridicată de deformare

- bune proprietăţi de barieră la O2, produse chimice, substanţe aromate

- înaltă flexibilitate şi rezilienţă

- transparenţă ridicată

- bună printabilitate

Poliamide - utilizări

Fibre:

- textile / îmbrăcăminte (dresuri, “fâş”)

- medicină: fire pentru suturi chirurgicale, peri pentru periuţe de dinţi

- corzi pentru instrumente muzicale

- corzi sportive (alpinism) şi industriale

- benzi industriale (benzi transportoare), centuri de siguranţă

- fibre de cord pentru anvelope

- fibre aramidice pentru veste antiglonţ

- paraşute (se pot confecţiona integral)

Piese diverse

Filme / folii flexibile, folii multistrat

plăci multistrat pentru obţinerea sticlelor şi altor ambalaje alimentare

Polietilen tereftalat (PET, PETE)

Proprietăţi

- absorbţie de apă extrem de mică (prin comparaţie cu poliamidele)

- claritate şi luciu

- bună rezistenţă chimică

- permeabilitate scăzută pentru gaze

- rezistenţă ridicată la temperatură

- foarte bună stabilitate a culorii

- bună procesabilitate

- reciclabilitate

Polietilen tereftalat (PET, PETE)

Utilizări

- flacoane alimentare

- folii multistrat

- fibre (textile sau industriale)

(aproape toate hainele sport)

Policarbonat (PC)

Proprietăţi

- proprietăţi mecanice foarte bune, inclusiv rezistenţă la impact

- se zgârie uşor → se acoperă cu un strat subţire rezistent la zgîriere

(pentru lentile, parbrize)

- temp. de tranziţie sticloasă = 150°C, după care se înmoaie treptat

până la temp. de curgere (300°C)

- proprietăţi optice excelente

Policarbonat (PC)

Utilizări:

- lentile (incl. ochelari de soare/de vedere), faruri auto, lanterne (ferestrele

transparente)

- ustensile medicale – pot fi sterilizate cu abur la 120°C

- scuturi de protecţie şi vizete căşti pentru poliţie (trupe speciale)

- piese pentru automobile / aviaţie (acoperiş cockpit)

- geamuri anti-efracţie – anti-glonţ (laminate sticlă/polimer)

- panouri de izolare fonică pentru autostrăzi

- CD, DVD, Blue-Ray (corpul discului