Vlastnosti a aplikace polymerů
Kde se používají plasty?

Co jsou polymery?

Polymery jsou specifickým typem chemických látek, které se vyznačují vysokou molekulovou hmotností . Navíc mají specifickou strukturu: skládají se z opakujících se jednotek nazývaných mers . Vysoká molekulová hmotnost znamená, že oddělení nebo připojení jednoho meru významně nemění chemické a fyzikální vlastnosti sloučeniny. To je důležitý rozdíl oproti oligomerům (látkám skládajícím se z malého počtu merů) – v jejich případě může taková změna vést například k odlišnému bodu tání. Polymery jsou spojovány především s plasty . Ve skutečnosti je však tato skupina sloučenin mnohem širší. Kromě syntetických polymerů , které jsou stavebními kameny plastů, existují také přírodní polymery , které jsou běžné v přírodě. Jsou jednou ze základních složek živých organismů.

Chemické vlastnosti polymerů

Každý polymer může mít své vlastní individuální vlastnosti. Je však možné rozlišit několik chemických vlastností polymerů , které jsou všem společné. Jedná se o následující:

• Odolnost vůči chemikáliím. Například plasty používané na obaly nereagují s chemikáliemi v nich obsaženými.
• Elektrické a tepelné izolace. Polymery jsou dobrými izolanty. Právě z nich se vyrábějí materiály používané na ochranné vrstvy na kabelech nebo na elektrické zásuvky. Jejich vlastnosti související s tepelným odporem umožňují použití těchto materiálů v domácnostech, např. na rukojeti hrnců.
• Vysoká pevnost a přitom lehkost . Některé plasty jsou dokonce schopné plavat.
• Snadno zpracovatelný . Polymery lze zpracovávat různými způsoby – lze je formovat do tenkých vrstev (např. textilních vláken) a pevných páteřních struktur. Lze je snadno tvarovat do určitého tvaru.

Jak se vyrábí polymery?

Výroba polymerů může být provedena jednou ze dvou metod: polymerací a polykondenzací. V prvním procesu probíhá řetězová reakce, při které se monomery navzájem vážou. To není doprovázeno tvorbou žádných vedlejších produktů. Aby polymerace proběhla, je nutné použít iniciátor – látku, která spouští reakci, při které se spotřebovává. Spojovací monomery mohou být původně v pevné, kapalné nebo plynné fázi. Mezi plasty vzniklé polymerací patří:

• LDPE a HDPE polyethylen ,
• polyvinylchlorid (PCV) ,
• polypropylen (PP) ,
• polystyren (PS).

Polykondenzací vzniká makromolekula, tj. polymer, plus jako vedlejší produkt další látka, např. voda, čpavek nebo chlorovodík . Touto reakcí roste polymerní řetězec krokovým způsobem. Mezi nejoblíbenější plasty vyráběné polykondenzací patří:

• polyamidy,
• fenol-aldehydové pryskyřice,
• epoxidové pryskyřice,
• určité polyestery .

V následných fázích výroby plastů jsou často nutné různé druhy přísad, jako jsou stabilizátory nebo modifikátory. S nimi je možné vyrábět materiály se specifickými vlastnostmi. Široký sortiment aditiv do plastů naleznete v portfoliu PCC Group, které je dostupné na Produktovém portálu .

Jaké typy polymerů existují?

Všechny polymery lze rozdělit podle několika kritérií, např. podle původu, struktury a tvaru a uspořádání jejich molekul. Podle jejich původu mohou být polymery:

• syntetické , tj. jsou vyráběny výhradně chemickou syntézou z monomerů;
• přírodní , tj. jsou produkovány živými organismy; tyto zahrnují například celulózu , proteiny nebo nukleové kyseliny;
• přírodní, ale modifikované chemickými reakcemi, např. acetát celulózy nebo modifikovaný škrob jsou modifikované polymery .

Různé typy polymerů lze také rozlišit na základě jejich struktury řetězce. Existují mimo jiné lineární, rozvětvené, žebříkové nebo zesíťované polymery. Kromě toho mohou mít molekuly polymeru neobvyklé tvary, podobné řetězovým článkům nebo stromu. Další klasifikace je založena na počtu různých merů v jednom řetězci. Pokud je řetězec tvořen z jednoho typu merů, jedná se o homopolymer . Pokud jsou dva nebo více z nich, takové sloučeniny se nazývají kopolymery . Většina polymerů jsou organické sloučeniny. Existuje však poměrně velká skupina anorganických polymerů , tj. polymerů, které neobsahují sloučeniny uhlíku. Patří sem polysulfidy, polysiloxany nebo polyfosfazeny. Na základě dalších charakteristik struktury lze rozlišit následující typy polymerů:

• polyolefiny sestávající pouze z uhlíku a vodíku a obsahující dlouhé uhlíkové řetězce; tato skupina zahrnuje mimo jiné polyethylen, polystyren, polypropylen;
• vinylové polymery , které také obsahují dlouhé uhlíkové řetězce, ale vznikají rozbitím vazeb mezi atomy uhlíku; příkladem této skupiny je polyvinylchlorid;
• polyethery : polymery obsahující etherové vazby;
• polyamidy : polymery s amidovými vazbami (−NH−C(O)−);
• polyuretany : polymery obsahující uretanové vazby (−NH−C(O)−O−);
• polyestery : polymery s esterovými vazbami (−C(O)−O−);
• polykarbonáty : polymery s karbonátovými vazbami (−O−C(O)−O−).

Důležitou vlastností ovlivňující aplikace polymerů je jejich molekulární uspořádání. Některé látky mohou být amorfní, bez jakékoli struktury nebo řádu. Bývají průhledné a lze je tak využít například při výrobě obalů nebo kontaktních čoček. V jiných typech polymerů jsou atomy uspořádány do vzorů tvořících krystalické struktury. Takové materiály jsou neprůhledné. Krystalinitu některých polymerů lze do určité míry řídit, což mění jejich vlastnosti, např. zvýšením jejich pevnosti, tuhosti a chemické odolnosti.

Polymery – příklady aplikací plastů v průmyslu a stavebnictví

Nejběžnější polymery (polyester, polyamid nebo polyetylén) již byly vyjmenovány výše. Nyní je čas uspořádat informace a ukázat, k čemu se různé typy polymerů používají. Dnes prakticky neexistuje obor, ve kterém by se polymery nepoužívaly. Používají se v medicíně, elektronice, kosmetice a pravděpodobně je najdete i ve vaší domácnosti. Nejčastěji se však používají v průmyslu a stavebnictví. Zde jsou vybrané příklady aplikací polymerů v těchto odvětvích:

• fenoplasty – plasty na bázi pryskyřic vzniklých polymerací fenolu a formaldehydu, používané při výrobě násad nářadí, brzdových a spojkových obložení, jako přísada do laků, lepidel, pojiv;
• epoxidové pryskyřice – termosetové plasty používané např. při výrobě laminátů, lepidel na kovy, antikorozních a izolačních laků;
• polyetylen – součást různých obalových materiálů: fólie, kartony od mléka, jednorázové sáčky;
• polypropylen – oblíbená součást elektroinstalace, zdravotnické techniky, technických tkanin, podlah, trubek, hraček;
• polyvinylchlorid – používá se mimo jiné při výrobě podlahových panelů, trubek a hadic a jako přísada do lepidel a laků;
• polyamid – používá se při výrobě nylonových vláken, dále ozubených kol, tlakových trubek a dalších částí strojů, obalových fólií, podlah;
• polykarbonát – díky své vysoké pevnosti je vhodný pro výrobu transparentního zasklení: v ostře střežených budovách, letadlech, vesmírných přilbách nebo vozech Formule 1;
• polyuretan – používá se k výrobě pěn používaných v nábytkářském, automobilovém a textilním průmyslu a také ve stavebnictví k těsnění.

Čtěte také: klasifikace plastů podle použití