Vlastnosti a aplikácie polymérov
Kde sa používajú plasty?

Čo sú polyméry?

Polyméry sú špecifickým typom chemických látok, ktoré sa vyznačujú vysokou molekulovou hmotnosťou . Okrem toho majú špecifickú štruktúru: pozostávajú z opakujúcich sa jednotiek nazývaných mers . Vysoká molekulová hmotnosť znamená, že oddelenie alebo pripojenie jedného méru významne nemení chemické a fyzikálne vlastnosti zlúčeniny. To je dôležitý rozdiel oproti oligomérom (látky pozostávajúce z malého počtu mérov) – v ich prípade môže takáto zmena viesť napríklad k inému bodu topenia. Polyméry sú spojené predovšetkým s plastmi . V skutočnosti je však táto skupina zlúčenín oveľa širšia. Okrem syntetických polymérov , ktoré sú stavebnými kameňmi plastov, existujú aj prírodné polyméry , ktoré sú bežné v prírode. Sú jednou zo základných zložiek živých organizmov.

Chemické vlastnosti polymérov

Každý polymér môže mať svoje vlastné individuálne vlastnosti. Je však možné rozlíšiť niekoľko chemických vlastností polymérov , ktoré sú spoločné pre všetky z nich. Sú to nasledovné:

• Odolnosť voči chemikáliám. Napríklad plasty používané na obaly nereagujú s chemikáliami v nich obsiahnutými.
• Elektrická a tepelná izolácia. Polyméry sú dobrými izolantmi. Práve z nich sa vyrábajú materiály používané na ochranné vrstvy na kábloch alebo na elektrické zásuvky. Ich vlastnosti týkajúce sa tepelného odporu umožňujú použitie týchto materiálov v domácnostiach, napr.
• Vysoká pevnosť pri nízkej hmotnosti . Niektoré plasty sú dokonca schopné plávať.
• Ľahko spracovateľný . Polyméry je možné spracovávať rôznymi spôsobmi – možno z nich formovať tenké vrstvy (napr. textilné vlákna) a pevné kostrové štruktúry. Môžu byť ľahko tvarované do špecifického tvaru.

Ako sa vyrábajú polyméry?

Výroba polymérov sa môže uskutočniť jedným z dvoch spôsobov: polymerizáciou a polykondenzáciou. V prvom procese prebieha reťazová reakcia, pri ktorej sa monoméry navzájom viažu. Toto nie je sprevádzané tvorbou žiadnych vedľajších produktov. Aby polymerizácia prebehla, je potrebné použiť iniciátor – látku, ktorá iniciuje reakciu, pri ktorej sa spotrebuje. Spojovacie monoméry môžu byť pôvodne v pevnej, kvapalnej alebo plynnej fáze. Plasty vznikajúce polymerizáciou zahŕňajú:

• LDPE a HDPE polyetylén ,
• polyvinylchlorid (PCV) ,
• polypropylén (PP) ,
• polystyrén (PS).

Polykondenzáciou vzniká makromolekula, teda polymér, plus ako vedľajší produkt ďalšia látka, ako je voda, amoniak alebo chlorovodík . Pri tejto reakcii rastie polymérny reťazec postupne. Medzi najobľúbenejšie plasty vyrábané polykondenzáciou patria:

• polyamidy,
• fenol-aldehydové živice,
• epoxidové živice,
• niektoré polyestery .

V ďalších fázach výroby plastov sú často potrebné rôzne druhy prísad, ako sú stabilizátory alebo modifikátory. Pomocou nich je možné vyrábať materiály so špecifickými vlastnosťami. Širokú škálu prísad do plastov nájdete v portfóliu PCC Group, ktoré je dostupné na produktovom portáli .

Aké typy polymérov existujú?

Všetky polyméry možno rozdeliť podľa niekoľkých kritérií, napr. podľa pôvodu, štruktúry a tvaru a usporiadania ich molekúl. Podľa pôvodu môžu byť polyméry:

• syntetické , tj vyrábajú sa výlučne chemickou syntézou z monomérov;
• prírodné , tj sú produkované živými organizmami; tieto zahŕňajú napríklad celulózu , proteíny alebo nukleové kyseliny;
• prírodné, ale modifikované chemickými reakciami, napr. acetát celulózy alebo modifikovaný škrob sú modifikované polyméry .

Rôzne typy polymérov možno rozlíšiť aj na základe ich reťazcovej štruktúry. Existujú okrem iného lineárne, rozvetvené, rebríčkové alebo zosieťované polyméry. Okrem toho môžu mať molekuly polyméru nezvyčajné tvary, podobné reťazcom alebo stromom. Ďalšia klasifikácia je založená na počte rôznych mérov v jednom reťazci. Ak je reťazec tvorený jedným typom mérov, ide o homopolymér . Ak sú dva alebo viac z nich, takéto zlúčeniny sa nazývajú kopolyméry . Väčšina polymérov sú organické zlúčeniny. Existuje však pomerne veľká skupina anorganických polymérov , tj polymérov, ktoré neobsahujú zlúčeniny uhlíka. Patria sem polysulfidy, polysiloxány alebo polyfosfazény. Na základe iných charakteristík štruktúry možno rozlíšiť tieto typy polymérov:

• polyolefíny pozostávajúce iba z uhlíka a vodíka a obsahujúce dlhé uhlíkové reťazce; táto skupina zahŕňa okrem iného polyetylén, polystyrén, polypropylén;
• vinylové polyméry , ktoré tiež obsahujú dlhé uhlíkové reťazce, ale vznikajú prerušením väzieb medzi atómami uhlíka; príkladom tejto skupiny je polyvinylchlorid;
• polyétery : polyméry obsahujúce éterové väzby;
• polyamidy : polyméry s amidovými väzbami (−NH−C(O)−);
• polyuretány : polyméry obsahujúce uretánové väzby (−NH−C(O)−O−);
• polyestery : polyméry s esterovými väzbami (−C(O)−O−);
• polykarbonáty : polyméry s uhličitanovými väzbami (−O−C(O)−O−).

Dôležitým znakom ovplyvňujúcim aplikácie polymérov je ich molekulárne usporiadanie. Niektoré látky môžu byť amorfné, bez akejkoľvek štruktúry alebo poriadku. Väčšinou sú priehľadné a tak sa dajú použiť napríklad pri výrobe obalov alebo kontaktných šošoviek. V iných typoch polymérov sú atómy usporiadané do vzorov tvoriacich kryštalické štruktúry. Takéto materiály sú nepriehľadné. Kryštalinitu niektorých polymérov možno do určitej miery kontrolovať, čo mení ich vlastnosti, napr. zvýšením ich pevnosti, tuhosti a chemickej odolnosti.

Polyméry – príklady využitia plastov v priemysle a stavebníctve

Najbežnejšie polyméry (polyester, polyamid alebo polyetylén) už boli vymenované vyššie. Teraz je čas usporiadať informácie a ukázať, na čo sa používajú rôzne typy polymérov. Dnes prakticky neexistuje oblasť, v ktorej by sa polyméry nepoužívali. Využívajú sa v medicíne, elektronike, kozmetike a pravdepodobne ich nájdete aj vo vašej domácnosti. Oblasti, v ktorých sa najčastejšie využívajú, sú však priemysel a stavebníctvo. Tu sú vybrané príklady aplikácií polymérov v týchto odvetviach:

• fenoplasty – plasty na báze živíc vznikajúcich pri polymerizácii fenolu a formaldehydu, používané pri výrobe rukovätí nástrojov, brzdových a spojkových obložení, ako prísada do lakov, lepidiel, spojív;
• epoxidové živice – termosetové plasty používané napr. pri výrobe laminátov, lepidiel na kovy, antikoróznych a izolačných lakov;
• polyetylén – súčasť rôznych obalových materiálov: fólie, škatule od mlieka, jednorazové vrecká;
• polypropylén – obľúbený komponent elektroinštalácie, zdravotníckych zariadení, technických tkanín, podláh, potrubí, hračiek;
• polyvinylchlorid – používa sa okrem iného pri výrobe podlahových panelov, rúr a hadíc a ako prísada do lepidiel a lakov;
• polyamid – používa sa pri výrobe nylonových vlákien, ako aj ozubených kolies, tlakových potrubí a iných častí strojov, baliacich fólií, podláh;
• polykarbonát – vďaka svojej vysokej pevnosti je vhodný na výrobu transparentných skiel: v ostro strážených budovách, lietadlách, kozmických prilbách alebo autách Formuly 1;
• polyuretán – používa sa na vytváranie pien používaných v nábytkárskom, automobilovom a textilnom priemysle, ako aj v stavebníctve na tesnenie.

Prečítajte si tiež: klasifikácia plastov podľa použitia