M N - O R Q - fkit.unizg.hr2].pdf · ECO – kopolimer epiklorhidrina i etilen oksida - nastaje...
-
Upload
trinhkhuong -
Category
Documents
-
view
222 -
download
0
Transcript of M N - O R Q - fkit.unizg.hr2].pdf · ECO – kopolimer epiklorhidrina i etilen oksida - nastaje...
Klasifikacija guma i njihovo označavanje
M - zasićeni lanac
N - sadrže N u polimernom lancu
O - sadrže O u polimernom lancu
R - nezasićen ugljikov lanac
Q - silikonske gume
T - sadrže S u polimernom lancu
U - sadrže C, O i N u polimernom lancu (poliuretanske gume)
M gume
EPM – kopolimer etilena propilena
- dobivanje: kontinuiranom polimerizacijom u otopini ili
suspenziji
- ne može se vulkanizirati pomoću sumpora, već samo uz perokside
- izvanredno postojan prema starenju (djelovanja kisika i ozona)
- vrlo dobra otpornost prema kiselinama, bazama i polarnim otapalima
- glavni nedostatak: slabo se veže na tekstilnu podlogu i metale
- upotreba: spremnici za kemikalije, cijevi za prolaz vruće vode
M gume
EPDM – kopolimer etilena, propilena i diena
- udio propilena 20-70%, udio diena 4-8 % - vrlo otporan materijal prema vremenskim utjecajima, ozonu,
oksidaciji i toplini zahvaljujući niskom sadržaju dvostrukih veza
ACM – kopolimer etil akrilata i 2-kloretil vinil etera - nastaje emulzijskom polimerizacijom akrilata u vodenom mediju ili polimerizacijom u suspenziji - dobra postojanost prema starenju, temperaturnim promjenama i
prema djelovanju vrućeg zraka
M gume
FKM – kopolimer heksafluoropropilena i vinilden fluorida
- ima vrlo nisku Tg
- vrlo je otporan prema djelovanju jakih kiselina i oksidacijskih sredstava
- neotporan prema bazama
- teško se vulkanizira
- postojan prema visokim temperaturama
- postojan prema djelovanju oksidacijskih sredstava i polarnih otapala
M gume
CFM – kopolimer trifluorokloretilena i vinilden fluorida
CSM
- nastaje kloriranjem polietilena male gustoće u kloriranim otapalima uz obasjavanje ultraljubičastim svjetlom
- vrlo dobra mehanička svojstva
- vrlo je otporan prema habanju, djelovanju ulja i visokih temperatura
- upotreba: izrada cijevi, dijelova pumpi
U gume
CO – poliepiklorohidrin
- nastaje polimerizacijom čistog epiklorhidrina
ECO – kopolimer epiklorhidrina i etilen oksida
- nastaje kopolimerizacijom epiklorhidrina i etilenoksida
- vrlo se dobro obrađuje i oblikuje
- izvanredna otpornost prema djelovanju ulja
- nezapaljivost
- dobra elastičnost na niskim temperaturama
R gume
SBR – kopolimer butadiena i stirena
- guma u širokoj upotrebi
- dobra otpornost prema abraziji i starenju materijala (uz dodatak prikladnih aditiva)
- 2012. proizvedeno više od 5 mil. tona SBR-a
- 50 % automobilskih guma izrađeno je od nekog tipa SBR-a - udio stiren/butadien utječe na svojstva polimera: s većim udjelom stirena gume su tvrđe i manje elastične
IR – cis-1,4-poliizopren
- nastaje polimerizacijom u otopini
R gume
BR – polibutadien (butadienska guma)
- CH2 – CH = CH - CH2 –
- nastaje polimerizacijom u otopini
- Tg ovisi o udjelu 1,2-polibutadiena u smjesi
- smjesa s mnogo cis-1,4-polibutadiena ima niži Tg
- izvanredna otpornost prema habanju
- vrlo dobra elastičnost
- postojanost na niskim temperaturama
R gume
CR – polikloropren
- CH2 - C=CH - CH2-
Cl
- nastaje radikalskom polimerizacijom u vodenim emulzijama
- široka upotreba
R gume
NBR – kopolimer butadiena i akrilonitrila
- CH2 – CH = CH - CH2 – CH2 - CH -
CN
- nastaje kopolimerizacijom u vodenim emulzijama
- polimerizacijom pri nižoj temperaturi manje je razgranat, sadrži manje bočnih lanaca
- polaran
- izvanredna otpornost prema starenju
- otpornost prema uljima, mastima i aromatskim otapalima
R gume
IIR – kopolimer izobutilena i izoprena
- polimerizacija izobutena u prisutnosti 2 – 3% izoprena, uz AlCl3
kao katalizator i metilen-klorid kao otapalo
- mali sadržaj dvostrukih veza izoprenskih molekula
- mala brzina prolaza plinova (zračnice za gume)
8x manja od prolaza kroz prirodni kaučuk
- toplinska postojanost
- otpornost prema kisiku,ozonu i atmosferilijama
- sposobnost zaustavljanja vibracija
- otpornost prema vlazi i kemikalijama
- dobra električna svojstva
- nezasićene gume otporne su na ozon
- otpornost raste u nizu SBR, NR, CR, IIR, EPDM.
- otpornost IIR-a raste smanjivanjem nezasićenja
Q gume
MQ – dimetil silikonska guma
- relativno slabe sile između lančanih molekula
- niska viskoznost
- mala ovisnost viskoznosti o temperaturi
- velika elastičnost na niskim temperaturama
- stabilna guma prema termičkoj i oksidacijskoj razgradnji
- nije otporna na kiseline i baze (zbog polarnosti veze Si-O)
- neotporna prema kemikalijama (dodatkom supstituenata koji
sadrže fluor to se može poboljšati)
- postojanost prema ozonu i UV zračenju
- ne podliježe degradaciji i smanjenju molekulske mase za
vrijeme prerade (vulkanizacija pri višim T)
- bubri u ugljikovodičnim otapalima
- skoro potpuno inertna prema polarnim otapalima
- prilikom trenja razvija mnogo topline
T gume U gume
- gume otporne na ulja
• za razliku od homopolimera etilena i propilena, kopolimer tih dvaju monomera (etilen-propilen kopolimer, EPM) posjeduje svojstvo kaučuka
• etilen-propilenski kaučuk proizvodi se u industrijskom mjerilu od 1963 godine
• lanci su zasićeni i imaju izvrsnu otpornost na toplinu kao i na kemijska sredstva
• često se uz etilen i propilen u reakcijsku smjesu za polimerizaciju dodaje i neki dien, spoj kojim se u polimer uvode dvostruke veze (etilen-propilen-dienski kopolimer EPDM) pa se olakšava kasnija vulkanizacija
• etilen-propilenski kaučuk
- omjer etilena i propilena od 60:40 do 80:20
- porastom sadržaja propilena poboljšavaju se uvjeti miješanja u mlinu
- porastom sadržaja etilena bolji su uvjeti ekstruzije
- dobiva se kontinuiranom polimerizacijom u otopini ili
u suspenziji
- u prvom se postupku kao otapalo upotrebljava pentan ili
heksan, a provodi se na temperaturi 30-60 ºC
- i pored kratkog vremena reakcije (do 1 sat)postiže se
relativno visoka konvezija monomera u polimeru (80%)
- za polimerizaciju u suspenziji nije potrebno neko posebno otapalo jer tekući propilen, koji se nalazi u suvišku, služi kao sredstvo za suspenziju
- kao katalizator u oba tipa polimerizacije služi Ziegler-Nattin katalizator koji se za tu reakciju sastoji od vanadijevih spojeva VCl4 i VOCl3 i alkilaluminij-halogenida
- za vrijeme polimerizacije vanadij se lako reducira i ubrzo može postati neaktivan.
Zbog toga se uz katalizator u reakcijsku smjesu dodaju i sredstva (npr. heksaklorciklopentadien) koja oksidiraju vanadij u više oksidacijsko stanje i tako produžuju djelotvornost katalizatora.
- etilen-propilenski kaučuk bez diena ne može se vulkanizirati pomoću sumpora, već samo uz peroksid
- zbog toga što takav kaučuk ne sadrži dvostuke veze, a i njegov vulkanizirani produkt, izvanredno je postojan prema starenju, tj. djelovanju kisika ili ozona
- otpornost etilen-propilenskog kaučuka prema kiselinama, bazama i polarnim otapalima također je vrlo dobra
- glavni nedostatak je što se slabo veže na tekstilnu podlogu i na metale pa se zbog toga ne može primijeniti u konfekcioniranju, tj. u sastavljanju predmeta od kaučuka i drugih materijala
• etilen-propilen-dienski kaučuk
- izbor diena, pomoću kojih se u etilen-propilenski kaučuk mogu uvesti dvostruke veze, ovisi o nekoliko čimbenika
- najvažnije je da prilikom polimerizacije reagira samo jedna od dvostrukih veza diena da bi druga ostala slobodna i spremna za reakciju sa sumporom za vrijeme vulkanizacije
- od malobrojnih diena, koji su za tu reakciju tehnički važni, takve specifične zahtjeve vrlo dobro ispunjava etiliden-norbornen, a nešto slabije i trans-1,4-heksadien
- najlošiji u tom pogledu je diciklopentadien jer ne postoji dovoljna razlika u reaktivnosti njegovih dvostrukih veza
- kod EPDM terpolimera sadržaj diena je obično 4-5%
- vulkanizira se sumporom, tiazolima ili sulfonamidima, tiuramom i ditiokarbamatom
PODRUČJE PRIMJENE
• područje primjene u proizvodnji spremnika za kemikalije (kiseline, lužine, soli, oksidacijske otopine, polarna otapala), specijalne brtve, mase za brtvljenje prozora na vozilima, cijevi za prolaz vruće vode, vrućeg zraka ili rashladnih sredstva te u oblaganju kabela izolacijskih slojeva, izolacija ravnih krovova itd.
• EPDM se koristi kao modifikator plastike (polimerne mješavine plastomera i elastomera)
FLUORIRANI KAUČUK (CFM, FKM)
prvi fluorirani elastomer, koji je imao svojstva kaučuka, bio je
kopolimer viniliden-fluorida i klortrifluoretilena (tip CFM)
- zasićen je i sadrži C-F veze, koje su jače od C-C i C-H
veza
- rezultat je stabilan polimer koji podnosi ekstremne
temperature i otporan je na kisik i ozon, ulja i otapala
- ubraja se u najskuplje tipove kaučuka
pripravlja se kopolimerizacijom viniliden-fluorida, VF2 s nekim
od fluoralkena (tetrafluoretilen, TFE, pentafluoretilen,
heksafluorpropilen, HFP)
viniliden fluorid, VF2 CH2= CF2
tetrafluoretilen, TFE CF2=CF2
heksafluorpropilen, HFP
reakcijska smjesa pored viniliden-fluorida može sadržavati i
dva različita fluoralkena (tipovi FKM)
radikalska polimerizacija provodi se u emulziji, radikalskom
kopolimerizacijom na temperaturi od 80-do 120°C i tlaku od 2
do10 MPa
kao emulgatori služe amonijeve soli nekih perfluoriranih
karboksilnih kiselina
CF 2 CF
CF 3
- inicijatori su različiti peroksidi
kopolimerni fluorirani kaučuk vulkanizira se pomoću
diamina, ditiola, peroksida i aromatskih dihidroksi- spojeva
u kombinaciji s bazičnim metalnim oksidima
najčešće se upotrebljava heksametil-karbamat uz CaO ili MgO
odlikuju se izvanrednom elastičnošću na niskim temperaturama
Komercijalni tipovi
- kopolimeri trifluorkloroetilena s viniliden fluoridom – CFM
- kopolimeri heksafluorpropilena (spojeva bez klora) s vinilidenfluoridom – FKM
1.
2.
VF2 + HFP CH2 CF2 CF2 CF
CF3
FKM Viton A
FKM Viton BCF3
CFCF2CF2CH2VF2 + HFP + TFE CF2 CF2
3.
FKM i CFM tipovi topljivi su u niskomolekulskim
ketonima (aceton, metil-etil keton) esterima (etilacetatu),
tetrahidrofuranu i dimetil-formamidu
VF2 + FFClE CF2CFClCF2CH2 CFM KEL-F
kopolimerizacijom tetrafluoretilena i perfluoro-nitrozometana
dobiva se kaučuk vrlo niske temperature staklišta Tg (-50°C)
- vrlo je otporan prema djelovanju jakih kiselina i
oksidacijskih sredstava
- slaba strana mu je neotpornost prema bazama i što se
otežano vulkanizira
- alternirajući kopolimer propilena i tetrafluoretilena
vrlo je postojan prema visokim temperaturama te prema
djelovanju oksidacijskih sredstava i polarnih otapala
Vulkanizacija
- kopolimeri viniliden fluorida (FKM) vulkaniziraju se diaminima i
bisfenolima. Vulkanizacijski sustav sadrži metalne okside (MgO,
CaO, PbO)
npr. etilendiamin karbamat (od 0,85 do 1,25 phr)
Vulkanizacija ide u dva koraka: na temp. 150-180oC, 30 min na temp. 200-260oC, 10 sati
H3N CH2 CH2 NH COO+ _
- najbolje punilo je čađa, udio: 20 phr
Svojstva FKM vulkanizata
upotrebljavaju se za izradu predmeta i dijelova od kojih se traži
izvanredna izdržljivost kroz dugo vremensko razdoblje, dugotrajna
otpornost prema visokim temperaturama oko 200 oC i korozijskom
djelovanju okoline
230 oC 3000 sati
260 oC 1000 sati
290 oC 240 sati
315 oC 48 sati
glavna primjena: u proizvodnji brtvi za dijelove različitih
postrojenja (uređaji za podmazivanje, hidraulički uređaji)
te za izradu brtvenih prstena za brodske i avionske motore
i pogonske uređaje svemirskih brodova
električna svojstva fluoriranih kaučuka im omogućuju
upotrebu kao izolatora - dalekovodi