Termostabilność polimerów

Termostabilność polimerów

Z punktu widzenia zastosowań praktycznych istotne jest określenie maksymalnej temperatury w jakiej polimer może być eksploatowany bez zmiany swoich właściwości. Termostabilność jest określana przez temperaturę, w której rozpoczyna destrukcja chemiczna polimeru.

Za polimer termoodporny uznawany jest taki, który nie ulega degradacji w czasie długotrwałej eksploatacji w temperaturze do 170 st. C i nie zmienia kształtu ani nie ulega stopieniu przy krótkotrwałym ogrzewaniu do poziomu 400 st. C. Badania właściwości termicznych umożliwiają oszacowanie czasu długotrwałej pracy tworzywa, a także pozwalają określić maksymalna dopuszczalną temperaturę pracy i maksymalna temperaturę przetwórstwa.

Termiczna stabilność jest ściśle związana z budową makrocząsteczki. Polepszeniu odporności termicznej sprzyja większa sztywność makrocząsteczki, która można podwyższyć np. przez obecność pierścieni aromatycznych i heterocyklicznych, czy wiązań wodorowych. Duże znaczenie ma również symetria budowy, obecność podstawników bocznych w łańcuchach oraz usieciowanie.

Tworzywa i zasoby naturalne

Istotą, za którą kryje się takie powodzenie tworzyw sztucznych są trzy flary: oszczędność energii, racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych oraz ochrona konsumentów. W temacie tworzyw sztucznych i zasobów naturalnych można mówić o mnóstwie korzyści, ale główna zaleta odnosi się do zauważenia jednego podstawowego faktu.

Znaczna większość wydobywanej ropy naftowej w skali światowej jest wykorzystywana bezpośrednio jako źródło energii i w dodatku 87% światowych zasobów jest spalana jako paliwo w transporcie lub jako źródło do wytwarzania energii na potrzeby ogrzewania, zasilania elektrycznego, itp.

Jeśli chodzi o zużycie ropy naftowej i gazu ziemnego w Europie, to wśród branż je konsumujących dominuje transport z udziałem 42%, potem są ogrzewanie, elektryczność i energia – 42%, przemysł chemiczny - 5% i właśnie przemysł tworzyw sztucznych - 4%.

Tworzywa sztuczne wykorzystują nie tylko zatem jedynie 4% wydobywanej ropy naftowej, ale także zasoby zużyte do ich produkcji są w różnych formach odzyskiwane. Oznacza to, że tworzyw sztuczne - mówiąc obrazowo – pożyczają jedynie te zasoby, a ich wartość energetyczna jest zwracana już po zakończeniu cyklu życiowego, czyli eksploatacji wyrobów z tworzyw. Jest to możliwe dzięki odpowiednim zagospodarowaniu odpadów, np. przetworzenia ich na paliwo alternatywne czy spalanie z odzyskiem energii.

Podział polimerów ze względu na własności cieplno - przetwórcze

Ze względu na właściwości cieplno – przetwórcze polimery (tworzywa sztuczne) dzieli się na termoplastyczne i utwardzalne.

Tworzywa termoplastyczne, czyli termoplasty są zdolne do wielokrotnego przechodzenia pod wpływem ciepła ze stanu stałego w stan plastyczny lub ciekły oraz odwrotnie bez istotnych zmian właściwości. Dzielimy je na bezpostaciowe (amorficzne) i częściowo krystaliczne.

W skład termoplastów wchodzą m.in. polietylen, polipropylen, kopolimery etylen – propylen i etylen winyl, polichlorek winylu, polistyren, ter polimer ABS, poliamidy, PMMA, poliwęglany, poliacetale, poliestry termoplastyczne.

Z kolei polimery utwardzalne (duroplasty) dzieli się na tworzywa termoutwardzalne i chemoutwardzalne. Mogą być przetwarzane tylko jednokrotnie ze względu na strukturę przestrzennie usieciowaną.

Tworzywo termoutwardzalne pod wpływem ciepła lub czynników fizycznych przekształca się nieodwracalnie w materiał usieciowany i nietopliwy. Do polimerów termoutwardzalnych należą fenoplasty i aminoplasty.

Tworzywa chemoutwardzalne pod wpływem środków chemicznych, tzn. utwardzaczy przekształcają się w materiał usieciowany i nietopliwy. Proces ten dokonuje się w temperaturze pokojowej lub podwyższonej. Do polimerów chemoutwardzalnych należą żywice poliestrowe i epoksydowe.