Pr

1
Prísady do polymeru
2
Prísady do polymeru

• Zpracovatelské prísady
• Antidegradanty
• Sítovací prostredky
• Prísady ovlivnující další fyzikální vlastnosti
• Zvláštní prísady

3
Prísady do polymeru

• Prakticky neprichází v úvahu používání samotných
  cistých polymeru.
• Koncentrace prísad v polymerních smesích se
  vyjadruje ve hmotnostních dílech prísady
  pripadajících na 100 hmotnostních dílu polymeru.
• Oznacuje se jako dsp (dsk v prípade kaucukových
  smesí) x dílu prísady na sto dílu polymeru.
• phr parts of hundred of rubber

4
Zpracovatelské prísady

• Prísady, které usnadnují nebo dokonce umožnují
  prípravu a zpracování polymerních smesí.
• Každá prísada více ci méne ovlivnuje vlastnosti
  polymerních smesí i konecného produktu.

5
Zpracovatelské prísady

• 1) Plastikacní cinidla (peptizacní cinidla
  peptizátory)
• - usnadnují plastikaci tj. úpravu kaucuku
  intenzivním hnetením zvyšují úcinnost a
  rychlost hnetení, protože usnadnují štepení
  makromolekul kaucuku a stabilizují prechodne
  vzniklé radikály
• PEPTAZIN BAFD
• PEPTAZIN BFT
• 0,05 až 0,2 dsk, regeneráty až 4 dsk

6
Zpracovatelské prísady

• 2) Maziva
• Prísady puvodne vyvinuté pro usnadnení
  zpracování obtížne zpracovatelných polymeru
  PVC, PS, PTFE, v soucasnosti i jako prísada do
  kaucuku.
• Maziva usnadnují zpracovatelský proces, ale
  zlepšují i mnohé vlastnosti výrobku jako je napr.
  vzhled povrchu, tepelná a svetelná stabilitu,
  odolnost vuci povetrnosti.

7
Zpracovatelské prísady

• Podle úcinku 2 skupiny
• Maziva s vnejším úcinkem látky málo rozpustné v
  polymeru, proto vystupují na povrch a vytvárejí
  na nem vrstvu, která usnadní oddelení výrobku od
  formy.
• Maziva s vnitrním úcinkem látky dobre rozpustné
  v polymeru, snižují viskozitu jeho taveniny a do
  urcité míry zmenšují množství tepla vznikajícího
  trením pri zpracování polymerních smesí.

8
Zpracovatelské prísady

• Podle chemického složení existuje nekolik skupin
  maziv
• uhlovodíky (úcinek roste s délkou jejich retezce)
• mastné kyseliny (jako vnejší mazadla)
• vosky (puvodne vcelí vosk, dnes již syntetické,
  vnitrní mazivo)
• težké alkoholy (vnitrní mazivo)
• vícesytné alkoholy (mazivo vnejší, pr. glycerol)
• Nekdy i kombinace. Dávkování 0,5 až 3dsk.

9
Zpracovatelské prísady

• 3) Separacní cinidla
• Používají se pro usnadnení vyjímání výrobku
  (výlisku, výstriku, laminátu) z forem.
• Prispívají ke zvýšení produktivity tvárecího
  zarízení (lisu, vstrikovacího stroje).
• vnejší maziva
• silikonové oleje
• PTFE disperze ve forme náteru nebo nástriku
  tvárecích ploch (vynikající tepelná stabilita do
  300o C)

10
Zpracovatelské prísady

• Nevýhoda
• Problémy pri následném potiskování nebo
  pokovování povrchu výrobku.
• Nekdy je úcelnejší použití separacních fólií
  z celofánu nebo PVAL.

11
Zpracovatelské prísady

• 4) Pomocné zpracovatelské prostredky (výhradne
  prísady do kaucuku)
• Látky, které pridány do kaucukové smesi
  zlepšují její zpracovatelnost bez negativního
  ovlivnení užitných vlastností pryžového výrobku.
• snížení viskozity kaucukové smesi snížení
  potrebné energie k intenzivnímu míchání v
  pocátecní fázi (spojování kaucuku s plnivem)
• nižší viskozita kaucukové smesi umožnuje její
  tvárení pri menším smykovém namáhání nedochází k
  nežádoucímu štepení makromolekul

12
Zpracovatelské prísady

• menší množství štepných reakcí pri príprave
  kaucukových smesí se projeví zlepšením
  fyzikálních vlastností pryže
• nižší viskozita vyšší rychlost tvárení vyšší
  produktivita práce úspory energie
• nižší viskozita pri hnetení se vyvine méne
  tepla snižuje se nebezpecí predcasné
  vulkanizace
• Podle chemického složení 2 skupiny
• 1) mastné kyseliny a jejich deriváty
• 2) pryskyricné produkty

13
Zpracovatelské prísady

• 5) Zmekcovadla
• Málo tekavé organické látky, které poskytují
  polymerum ohebnost, tvárnost, vlácnost a snižují
  Tg a viskozitu taveniny.
• Principem pusobení zmekcovadel je zvyšování
  tzv. vnitrní pohyblivosti makromolekulárních
  retezcu polymeru.
• Aby prísada úcinkovala jako zmekcovadlo, musí
  mít schopnost pronikat mezi makromolekulární
  retezce a oddalovat je. Musí být tedy pro daný
  polymer rozpouštedlem.

14
Zpracovatelské prísady

• Jelikož rozpustnost souvisí s podobnou
  polaritou, lze ríci, že polární látky zmekcují
  polární polymery a naopak.
• Do termoplastu se pridávají za úcelem
  ovlivnení užitných vlastností výsledného produktu
  snižují Tg.
• Zmekcovadla se uplatnují hlavne pri príprave
  kaucukových smesí umožnují pripravovat smesi s
  vysokým obsahem plniv, ale i zlepšovat speciální
  vlastnosti pryže napr. prilnavost behounu
  pneumatiky k vozovce.

15
Zpracovatelské prísady

• 6) Tepelné stabilizátory
• Látky umožnující tvarování za tepla a
  tvárení polymeru, jejichž teploty meknutí a
  rozkladu leží v úzkém rozmezí. Jedná se zejména o
  homopolymery a kopolymery vinylchloridu.
• Tepelný stabilizátor má za úkol
• zamezit odštepování chlorovodíku koroze
  zarízení
• zabranovat vzniku barevných struktur nebo tyto
  struktury vzniklé tepelnou destrukcí rozrušovat

16
Zpracovatelské prísady

• 3) být snášenlivý s polymerem nevyluhovat se
  vodou, být netoxický, nezhoršovat mechanické a
  elektroizolacní vlastnosti
• Rozdelení stabilizátoru
• stabilizátory založené na solích organických a
  anorganických kyselin, organocínicité
  stabilizátory
• stabilizátory organické
• Dávkování 0,5 až 5 dsk.

17
Antidegradanty

• Jsou skupinou prísad, které dlouhodobe chrání
  výrobky pred vnejšími vlivy behem jejich
  používání.
• Vnejší vlivy - slunecní zárení
• - atmosférický kyslík
• - ozón
• - tepelná energie
• Svetelné stabilizátory
• Antioxidanty dávkování 1 až 3
  dsk
• Antiozonanty

18
Antidegradanty

• Svetelné stabilizátory
• Prísady, které absorbují UV zárení, tj.tu
  cást svetelného spektra, jejíž energie je
  dostatecne velká k tomu, aby zpusobovala
  degradaci polymeru absorbéry UV zárení.
• Zárení o vlnových délkách 300 400 nm
  nesmejí propouštet, ale musejí ho absorbovat.
• Prijaté (absorbované) UV zárení musí
  premenit na zárení energeticky chudší, pro
  polymery neškodné (napr. dlouhovlnné zárení
  tepelné, jehož energie nepostací k degradaci
  polymeru).

19
Antidegradanty

• Samotné stabilizátory musí být vuci UV
  zárení odolné prijatou energii premenují bez
  jakékoliv zmeny.
• Mezi nimi, polymerem a dalšími prísadami ve
  smesi nesmí docházet k žádné chemické reakci
  (mohlo by dojít ke zmene barvy výrobku).

20
Antidegradanty

• Stabilizátory se delí na
• deriváty benzofenonu
• deriváty kyseliny salicylové
• deriváty benzothiazolu
• 4) prostorove stínené aminy
• 5) pigmenty hlavne bílé TiO2, ZnO zejména
  pro PE

21
Antidegradanty

• 2) Antioxidanty
• Vzdušný kyslík zpusobuje degradaci polymeru
  ta se pri bežné teplote projeví až cca po 10
  letech.
• Degradaci nejvíce podléhají nenasycené
  polymery, v jejichž makromolekulárních retezcích
  vznikají hydroperoxidové skupiny -O-O-H. Ty se
  pak snadno štepí na radikály, které zahajují
  retezovou oxidacní reakci vedoucí k degradaci
  polymeru.

22
Antidegradanty

• Ochrana spocívá v zabránení retezového
  prubehu oxidace, která má v nechráneném polymeru
  autokatalytický prubeh (je urychlována vlastními
  reakcními produkty).
• Naváže-li se na pryž z prírodního kaucuku 1
  O2 klesne její pevnost v tahu na polovinu puvodní
  hodnoty.
• Podle chemického úcinku 2 skupiny

23
Antidegradanty

1. Látky, které prerušují retezovou autooxidacní
   reakci tím, že ukoncují (inhibují) bud radikály
   vzniklé rozpadem hydroperoxidu nebo radikály
   vzniklé reakcí primárne vytvorených radikálu s
   makromolekulami.
2. Látky, které zabranují vzniku (iniciaci) retezové
   autooxidacní reakce tím, že rozkládají
   (dezaktivují) hydroperoxidy preventivní
   antioxidanty.

24
Antidegradanty

• Antioxidanty se pri svém ochranném pusobení
  mení na produkty, které jsou bud bezbarvé nebo
  ruzne zbarvené (vetšinou tmave).
• Nebarvící rozkladné produkty bezbarvé.
• Barvící barevné produkty zbarvují polymer.
• Zbarvující barevné produkty zbarvují nejen
  chránený výrobek, ale i jiné predmety, které jsou
  v bezprostredním styku, jsou nejúcinnejší, ale
  vhodné jen pro cerné výrobky.

25
Antidegradanty

• 3) Antiozonanty
• Ozon napadá jen pryž, a to vyrobenou jen z
  nenasycených kaucuku. Ze všech degradacních
  faktoru má na pryž nejvetší úcinek.
• I když jsou ve vzduchu velmi malé koncentrace
  ozonu, reaguje velmi snadno s dvojnými vazbami
  makromolekulárního retezce kaucukové síte.
• Aduje se na ne za vzniku velmi krehkého
  ozonidu, který pokrývá povrch vysoce elastické
  pryže.

26
Antidegradanty

• Praskající vrstva ozonidu odhaluje nový
  povrch pryže, který ozon znovu napadá.
• Antiozonanty reagují s ozonem mnohem
  ochotneji než retezce kaucukové síte a navíc dále
  difundují k povrchu, kde pryž chrání.
• Zbarvující
• Nezbarvující
• Vosky nebo parafíny vykvétají na povrch,
  kde tvorí souvislou vrstvu, kterou ozon
  neproniká. Vrstva ale není elastická, proto
  kombinace.

27
Sítovací prostredky

• Látky, které se úcastní sítovacích reakcí
  tj. spojování lineárních nebo rozvetvených
  makromolekulárních retezcu prícnými vazbami do
  struktury prostorové síte.
• Sítovací cinidla
• Nejduležitejší, bez nich sítování nemuže
  probehnout, jsou bezprostredním puvodcem prícných
  vazeb.

28
Sítovací prostredky

• Kaucuky vulkanizace vulkanizacní cinidla
  elementární síra prírodní mletá krystalická.
• Reaktoplasty vytvrzování tvrdidla
  polyaminy, organické peroxidy, množství závisí na
  rade parametru.
• Termoplasty sítování organickými peroxidy nebo
  zárením o vysoké energii (sítují se predevším
  polyolefiny a PVC vyšší tvarová stálost za
  zvýšených teplot).

29
Sítovací prostredky

• 2) Aktivátory sítování
• Prísady, které aktivují sítovací reakci tj.
  zmenšují její aktivacní energii. To se projevuje
  menší závislostí rychlosti sítování na teplote,
  zvyšuje se i úcinnost sítování více prícných
  vazeb.
• Dávkování jednotky dsk.

30
Sítovací prostredky

• Lze je rozdelit podle prostredku, který
  sítování zpusobuje na aktivátory
• Vulkanizace sírou
• Sítování peroxidy
• Radiacního sítování

31
Sítovací prostredky

• 3) Urychlovace sítování
• Reakce sítovacího cinidla s polymerem probíhá
  nekdy velmi pomalu, což je v praxi neúnosné.
• A) Urychlovace sirné vulkanizace kaucuku
  zkrácení vulkanizacní doby z hodin na minuty
  napr. hadice lze produkovat i prubežnou
  vulkanizací, lze snížit i vulkanizacní teplotu.
• Urychlovace lze roztrídit podle chemického
  složení, vlivu na vlastnosti pryže, urychlovacího
  úcinku (pomalé, rychlé, velmi rychlé,
  ultrarychlé).

32
Sítovací prostredky

• Obecne rychlejší urychlovac je i úcinnejší,
  umožnuje nižší dávkování síry a vyžaduje nižší
  teplotu vulkanizace.
• B) Urychlovace vytvrzování reaktoplastu
  zkracují zejména dobu vytvrzování.

33
Prísady ovlivnující další fyzikální vlastnosti

• Plniva
• Vyztužovadla
• Nadouvadla
• Pigmenty
• Opticky zjasnující látky

34
Prísady ovlivnující další fyzikální vlastnosti

• Plniva
• vetšinou tuhé látky využívané ve forme
• prášku
• krátkých vláken
• dlouhých vláken
• Použití - do kaucuku
• - do reaktoplastu
• - do termoplastu

35
Prísady ovlivnující další fyzikální vlastnosti

• Plnivy lze zlepšovat fyzikální i mechanické
  vlastnosti (pevnost, tuhost, odolnost proti
  oderu, roztažnost), odolnost vuci teplote, ohni,
  korozi, stárnutí, ovlivnovat vzhled, cenu.
• Príklady
• Gumárenská plniva saze ruzné typy
  cerné i bílé oxid kremicitý dávkování ruzné
  (Aerosil, Cab-O-Sil, Siloxid).
• Saze zvyšují tuhost, pevnost, odolnost proti
  oderu a botnání, vetšinou zhoršují
  zpracovatelnost kaucukových smesí.

36
Prísady ovlivnující další fyzikální vlastnosti

• Plniva do termoplastu - kaolín (hydratovaný
  kremicitan hlinitý), uhlicitan vápenatý,
  kremicitan vápenatý, mletý baryt, krátká skelná
  vlákna.
• Plniva do reaktoplastu drevná moucka,
  vláknitá plniva, textilní ústrižky, papír, moucka
  ze skorápek ruzných plodu, slída, slouceniny
  barya a olova, bridlice, grafitová a skelná
  vlákna, kremicitý písek.

37
Prísady ovlivnující další fyzikální vlastnosti

• 2) Vyztužovadla
• Látky, které svým tvarem a strukturou
  zpevnují polymerní výrobky, zejména z
  reaktoplastu. Jedná se predevším o vláknité a
  textilní materiály. Skelná vlákna, uhlíková
  vlákna a jejich kombinace, kevlarová vlákna,
  tkaniny.
• Lamináty vrstvené materiály, možnost i
  polotovaru.

38
Prísady ovlivnující další fyzikální vlastnosti

• 3) Nadouvadla
• Prísady, které se pri teplote tvárení
  polymerní smesi rozkládají za vzniku plynných
  produktu, které pak ve výrobku vytvorí uzavrené
  nebo otevrené póry. Plynnou složkou jejich
  rozkladu bývá dusík nebo kyslík.
• Nadouvadla anorganická levná, ale obtížne
  dispergovatelná, pri delším skladování se
  samovolne rozkládají uhlicitan amonný.

39
Prísady ovlivnující další fyzikální vlastnosti

• Nadouvadla organická v polymerních smesích
  dobre rozpustná, poskytují jemnejší póry, znacne
  rozširují paletu lehcených hmot.
• Dávkování 1 až 5 dsk.

40
Prísady ovlivnující další fyzikální vlastnosti

• Požadavky na nadouvadla
• Cenove dostupná
• Stabilní pri skladování
• Snadno dispergovatelná
• Rozklad by nemel být významne exotermický a mel
  by probíhat v urcitém krátkém teplotním
  intervalu.
• Vznikající plyn nesmí být korozívní, jedovatý ani
  zapáchající.
• Rozkladné produkty nesmí ovlivnit konecné
  parametry výrobku.

41
Prísady ovlivnující další fyzikální vlastnosti

• 4) Pigmenty
• barevné prášky nerozpustné v polymerech
• - organické (velmi stabilní cheláty kovu,
  jako podklad je vždy nutné použít titanovou
  belobu, drahé)
• - anorganické (krída, sádrovec, grafit,
  zinková a titanová beloba, levné, dobre snášejí
  podmínky zpracování, nedávají dost živé odstíny)
• - bronzy (práškové kovy)

42
Prísady ovlivnující další fyzikální vlastnosti

• 5) Opticky zjasnující látky
• Látky, které absorbují cást UV zárení o
  vlnových délkách 340 400 nm.
• Pohlcenou energii pak vyzarují behem
  osvetlování ve forme fluorescence tj. zárení o
  vlnových délkách 430 460 nm a tím vyvolávají v
  lidském oku dojem, že sledovaná barva je
  jasnejší.
• Použití problematické tam, kde se používají
  svetelné stabilizátory zjasnující úcinek se
  ruší.

43
Prísady ovlivnující další fyzikální vlastnosti

• Odstranuje se jimi zažloutlost polymeru,
  nejvetší úcinek je na denním svetle, pridávají se
  ve fázi zpracování do surového polymeru ci
  monomeru, dávkování tisíciny dsk.

44
Zvláštní prísady

• Polymerum propujcují specifické
  vlastnosti, pridávají se jen do nekterých smesí,
  dávkování je ruzné.
• Antistatické prostredky
• Polymery elektricky nevodivé rada
  nežádoucích jevu.
• Antistatika jsou látky bud silne
  hydrofilní, nebo s elektricky vodivou strukturou
  dochází ke zvýšení vodivosti polymeru spíše
  pro termoplasty, u pryží toto zastávají saze.

45
Zvláštní prísady

• 2) Prostredky snižující horlavost retardéry
  horení zhášedla
• Látky, které se rozkládají pri zvýšených
  teplotách a uvolnené plyny bud zpusobují tvorbu
  penového, tepelne izolujícího polštáre, nebo
  prímo zhášejí plamen.
• Casto i kombinace s plnivy zabezpecujícími
  snížení horlavosti - slída, kaolín, kremicitany,
  grafit, síran horecnatý.

46
Zvláštní prísady

• 3) Brusné prostredky
• Polymery mají znacnou schopnost pojmout
  znacné množství prísad až stovky dsk, což
  umožnuje použít je jako pojiva.
• Reaktoplastové pryskyrice a karbid kremíku
  karborundum brousek.

47
Zvláštní prísady

• 4) Faktisy
• Pridávají se do kaucukových smesí pro
  zlepšení hladkosti povrchu pri vytlacování,
  výrobkum z opryžovaného textilu dodávají príjemný
  omak, pryž ciní vlácnou a mekkou.

48
Zvláštní prísady

• 5) Adhezní prostredky
• Jsou to chemická aditiva, jejichž
  charakteristickým rysem je prítomnost dvou typu
  reaktivních skupin, které umožnují vytvorení
  dostatecne pevné vazby jak s povrchovými
  reaktivními skupinami anorganického plniva, tak i
  organickým polymerem.
• - organofunkcní silany
• - organotitanáty

49
Zvláštní prísady

• Organofunkcní silany chemical bridges
• Základní predstavy o pusobení spojovacích
  prostredku vycházejí z predpokladu, že pri
  kombinaci složek s rozdílnými chemickými a
  fyzikálními vlastnostmi vznikají problémy v
  oblasti styku obou fází.
• K získání jednotné struktury kompozitu je
  nutné, aby organická fáze dobre smácela
  anorganické plnivo a stejnomerne ho pokryla.

50
Zvláštní prísady

• Dostupné silanové spojovací prostredky jsou
  látky obecného vzorce
• YRSi(OR)3
• Kde - Si (OR)3 skupina, resp. produkt její
  hydrolýzy, - Si(OH)3, zajištuje vazbu k
  anorganickému plnivu (a díky reakci s povrchovými
  hydroxylovými skupinami plniva udržuje i dobrou
  adhezi k vetšine kremicitých plniv ci plniv na
  bázi kovu).

51
Zvláštní prísady

• Y predstavuje funkcní skupinu reaktivní vzhledem
  k polymeru, její volba závisí na typu
  zpevnovaného polymeru
• Tato skupina je k atomu kremíku vázána
  prostrednictvím uhlovodíkového retezce.
• K aplikaci spojovacích prostredku lze
  použít 2 základních principu
• Predzpracování plniva
• Integrální míšení

52
Zvláštní prísady

• Smíchání plniva s roztokem silanu ve vhodném
  rozpouštedle (obvykle smes voda alkohol) s
  následným odstranením rozpouštedla sušením.
• dávkování 1 dsk vztaženo na nosic.
• Optimální množství použitého silanu závisí
  jak na povaze nosice, tak i na povaze polymeru a
  musí být pro každý prípad urcováno individuálne.

53
Zvláštní prísady

• b) Silan je pridáván do promíchávané smesi nosice
  a polymeru. Tento zpusob vyžaduje vetší množství
  silanu, ale je presto ekonomictejší, nebot je
  odstraneno predzpracování nosice.

54
Zvláštní prísady

• Úcinnost silanu
• Vysoká oxid kremicitý, sklenená vlákna, kremen,
  sklo
• Dobrá oxid hlinitý, anorganické kremicitany,
  kaolín, slída, mastek, oxid železitý, oxid
  titanicitý
• Slabá krída, uhlicitan vápenatý, síran barnatý
• Žádná grafit, saze

55
Zvláštní prísady