• bullet
  • Rejestracja
  • bullet
Artykuły: Poliuretany

Nawigacja

Poliuretany



Poliuretany




Poliuretany są wielkocząsteczkowymi związkami, w ktrych powtarzającym się segmentem, złączonym z rżnymi innymi ugrupowaniami, jest człon uretanowy.



O O



? O ? R ? O ? C ?NH ? R ? NH ? C ?



Przyjęta nazwa poliuretany określająca grupę związkw charakteryzujących się powtarzającym się w cząsteczce ugrupowaniem uretanowym nie jest określeniem zupełnie ścisłym ze względu na sam proces powstawania tych związkw.



Otrzymywanie poliuretanw.



Uretany można traktować jako estry kwasu karbaminowego, choć nie powstają one przez bezpośrednią estryfikację kwasu karbaminowego, gdyż kwas ten jest nietrwały i istnieje tylko w postaci soli lub estrw. Dla lepszego zobrazowania pochodzenia chemicznego grupy uretanowej posłużyć może reakcja Wohlera (1828 rok ), ktry ogrzewając węglan amonowy i usuwając wydzielającą się wodę otrzymywał mocznik.

Jednym z najprostszych uretanw jest karbaminian etylu, czyli uretan etylu C2H5O-CO-NH2. Uretan etylu oraz inne monomery nie mają zastosowania w praktyce do otrzymywania tworzyw poliuretanowych. Z tych związkw prostych nie można otrzymywać tworzyw uretanowych metodą polimeryzacji. Technologiczną metodą otrzymywania poliuretanw jest reakcja addycji związkw wodorotlenowych zawierających w cząsteczce dwie lub więcej wolne grupy – OH, z dwu lub więcej funkcyjnymi izocyjanianami. Podstawą do rozwoju tworzyw poliuretanowych była reakcja Wurtza, w ktrej otrzymywano izocyjaniany organiczne. Odkrycia Wurtza i innych badaczy doprowadziły do otrzymania rżnych organicznych izocyjanianw i do opisania wielu ich reakcji, nie znalazły jednak jeszcze przez długi okres zastosowania w praktyce. Badania te dotyczyły reakcji jednofunkcyjnych związkw, a z otrzymanych produktw nie można było uzyskać związkw wielocząsteczkowych.

Dopiero prawie sto lat po pierwszych odkryciach Wurtza zespł badaczy pod kierunkiem Bayera opracował reakcję poliaddycji, prowadzącą do otrzymania związkw wielocząsteczkowych, co stanowiło punkt zwrotny w rozwoju tworzyw poliuretanowych.

Bayer wychodząc z dwu funkcyjnych izocyjanianw i dwufunkcyjnych alkoholi lub amin otrzymywał na drodze addycji odpowiednie poliuretany lub polimoczniki.

Metoda opracowana przez Bayera częściowo zmodyfikowana znalazła szerokie zastosowanie do otrzymywania rżnego rodzaju tworzyw poliuretanowych. Reakcje grupy izocyjanianowej z wodorotlenową lub aminową były znane od dość dawna, długi czas wykorzystywano je jednak do otrzymywania monomerw. Reakcja opracowana przez Bayera w technologii otrzymywania wielocząsteczkowych substancji jest reakcją poliaddycji izocyjanianowej, ktra prowadzi do otrzymania tworzyw poliuretanowych, jeśli dwuizocyjanian reaguje ze związkiem zawierającym dwie alkoholowe grupy w cząsteczce. W przypadku zastosowania substancji o innych grupach reaktywnych otrzymano inne związki, np. w przypadku użycia dwuamin produktami reakcji poliaddycji będą polimoczniki, ktre odgrywają dużą rolę w dziedzinie tworzyw sztucznych.

Izocyjanianowa reakcja poliaddycji nie ogranicza się do tworzenia poliuretanw, czyli polimocznikw z alkoholem i aminami. Izocyjaniany reagują z wieloma innymi ugrupowaniami. Praktycznie wszystkie grupy zawierające czynny wodr wchodzą w reakcję z izocyjanianami. Do związkw reagujących łatwo z izocyjanianami należą więc alkohole, aminy, kwasy, woda, moczniki i wiele innych.

Przykładem prostej poliaddycji jest reakcja glikoli z dwuizocyjanianami. W tym przypadku, ponieważ oba człony są dwufunkcyjne, produktem reakcji będzie poliuretan liniowy.



Właściwości poliuretanw.



Oglną własnością, ktra charakteryzuje poliuretany, jest specjalna odporność na działanie wody i czynnikw atmosferycznych, bardzo dobra odporność na oleje, smary, na rozpuszczalniki organiczne, rozcieńczone kwasy i zasady. Kleje poliuretanowe odznaczają się rwnież dobrą przyczepnością do większości materiałw, przy czym nadawać można im żądaną elastyczność. Są więc niezastąpione do sklejania elastycznych pianek z tkaniną. Powłoki ochronne odznaczają się doskonałą przyczepnością do podłoża, odpornością na zadrapanie i urazy mechaniczne, a lakiery mające bardzo silny połysk łatwo można zabarwiać pigmentami. Odporne są przy tym na działanie czynnikw chemicznych i olejw, a ze względu na wysoką stałą dielektryczną wykorzystywane są do powłok izolacyjnych. Elastomery poliuretanowe wykazują znacznie lepszą wytrzymałość mechaniczną niż kauczuki oraz wyższe są ich wskaźniki elastyczności i wydłużenia.

Istnieje ścisła zależność między budową cząsteczki polimeru a jego właściwościami fizykochemicznymi i chemicznymi. Do czynnikw, ktre decydująco wpływają na własności polimeru zaliczany jest ciężar cząsteczkowy i kształt cząsteczki, siły wiążące atomy w cząsteczkę, siły międzycząsteczkowe, sztywność łańcuchw lub zdolność do rotacji jego segmentw oraz usieciowanie łańcuchw.

Wraz ze wzrostem ciężaru cząsteczkowego poliuretanu maleje jego zdolność rozpuszczania się, a rośnie temperatura topnienia, wytrzymałość, elastyczność oraz twardość. Nieco inna zależność występuje między temperaturą topnienia, a wielkością meru. Dla poliuretanw, polimocznikw i poliamidw ze wzrostem wielkości meru następuje obniżenie temperatury topnienia. W tym przypadku temperatura topnienia, a także inne własności (wytrzymałość mechaniczna, twardość, rozpuszczalność) uzależnione są od działania sił międzycząsteczkowych. Ewentualna obecność krystalitw rwnież podwyższa twardość, wytrzymałość i temperaturę topnienia polimeru, zmniejszając jego rozpuszczalność, elastyczność, sprężystość oraz rozciągliwość. Podobnie wpływa usieciowanie łańcuchw za pomocą wiązań głwnych.

Rżne grupy chemiczne wbudowane w cząsteczkę poliuretanu mogą wpływać na jego budowę przestrzenną i strukturę fizyczną. Na przykład z grupą eterową wprowadza się w łańcuch poliuretanu wiązanie bardziej swobodne, tak że grupa atomw może łatwiej wykonywać ruchy wokł tego wiązania. Swoboda obrotu grupy atomw wokł wiązania eterowego zwiększa ruchliwość części cząsteczki, co z kolei jest powodem większej elastyczności poliuretanu.

Produktami wyjściowymi dla poliuretanw są przeważnie glikole, poliestry, polietery z grupami wodorotlenowymi w cząsteczce oraz dwuizocyjaniany.

Bayer jako pierwszy badał zależność wpływu budowy izocyjanianu na własności powstałego z niego poliuretanu. Badał m. in. zależność temperatury topnienia poliuretanu od liczby atomw węgla dwuizocyjanianu alifatycznego.

Temperatura topnienia poliuretanw obniża się wraz ze wzrostem długości cząsteczki izocyjanianu. Poliuretany otrzymywane z dwuizocyjanianw o parzystej liczbie atomw węgla w cząsteczce mają znacznie wyższą temperaturę topnienia niż poliuretany otrzymane z dwuizocyjanianw o liczbie nieparzystej. Zaobserwowana nieregularność wiąże się ze zjawiskiem, tzw. dopasowania geometrycznego cząsteczek. Dwuizocyjaniany z parzystą liczbą atomw węgla tworzą postać przestrzenną, w ktrej występują większe siły międzycząsteczkowe.

Temperatura topnienia polimerw na bazie dwuizocyjanianw zawiera się w przedziale od około 120?C do około 250?C. Z wydłużeniem się członu izocyjanianowego z czterech do ośmiu atomw węgla temperatura topnienia spada ze 180?C do 153?C. Na wzrost takich własności jak wytrzymałość na rozciąganie, twardość i moduł elastyczności wpływa obecność pierścieni aromatycznych i symetrycznej struktury. Niesymetryczność spowodowana wbudowaniem grupy metylowej wpływa na zmniejszenie tych własności. Wytrzymałość na rozciąganie wynosi od 50 kG/cm3 do 160 kG/cm3 , wydłużenie nawet do 830 %.

Budowa drugiego podstawowego komponentu poliuretanw – glikoli podobnie wpływa na ich własności. Długość łańcucha glikolu powoduje obniżenie temperatury topnienia i zwiększenie elastyczności otrzymanego polimeru. Wprowadzenie pierścienia aromatycznego wpływa na usztywnienie struktury, zwiększenie twardości i mechanicznych własności poliuretanw. Wprowadzenie grupy eterowej powoduje odwrotny skutek, obniża temperaturę topnienia, zmniejsza wytrzymałość mechaniczną oraz zwiększa elastyczność. Podobne efekty uzyskuje się przez zmniejszenie symetryczności cząsteczek, np. przez rozgałęzienie łańcucha. Ważną właściwością poliuretanw jest stopień usieciowania polimeru. Występuje ścisła zależność pomiędzy stopniem usieciowania a wydłużeniem łańcucha. Im wyższy stopień usieciowania, czyli im mniejszy ciężar części cząsteczki przypadającej na jedno wiązanie sieciujące, tym mniejszą zdolność wydłużenia maksymalnego można zaobserwować. Nieco inaczej zmieniają się takie własności, jak wytrzymałość na rozciąganie, wspłczynnik wydłużenia 100%, czy twardość polimeru.

Podsumowując należy podkreślić, że największy wpływ na własności poliuretanw ma długość łańcucha cząsteczki i siły międzycząsteczkowe. Przez wzmocnienie lub osłabienie sił między cząsteczkowych można uzyskać odpowiednie własności poliuretanu. Symetryczna budowa, upakowanie łańcuchw, orientacja cząsteczek, duży stopień usieciowania wpływają na zwiększenie działania sił zespalających cząsteczki. Obecność grup takich jak np. eterowa powoduje asymetryczność budowy cząsteczki, rozgałęzienia łańcuchw, nieuporządkowane ułożenie cząsteczek oraz osłabienie sił międzycząsteczkowych.

Oprcz wymienionych czynnikw chemicznych na własności poliuretanw mają wpływ inne czynniki, np. warunki syntezy, temperatura, sposb dodawania komponentw, stosowanie katalizatorw oraz struktura komponentw.



Zastosowanie poliuretanw.



Poliuretany, spośrd wielu rodzajw polimerw, otrzymywanych w ostatnich dziesiątkach lat, znalazły szerokie zastosowanie we wszystkich dziedzinach techniki i gospodarki. O wielkiej roli tych tworzyw świadczy wszechstronność ich wykorzystania. Z poliuretanw wyrabia się rżnego rodzaju materiały: pianki sztywne używane w budownictwie, budownictwie przemyśle okrętowym i lotniczym, jako elementy wzmacniające i wypełniające rżne konstrukcje, np. sklejenia, obramowania drzwi, okien, jako elementy izolacji cieplnej i akustycznej, pianki elastyczne, z ktrych wyrabia się materace, laminaty odzieżowe powstające ze sklejenia pianki poliuretanowej z tkaniną za pomocą kleju najczęściej poliuretanowego. Opony samochodowe z poliuretanw odznaczają się znacznie większą odpornością i wytrzymałością na tarcie w porwnaniu z oponami wyrabianymi z kauczukw syntetycznych.

Inna dziedzina zastosowania poliuretanw to powłoki ochronne, na metale, drewno oraz betony. Wielkie zbiorniki na chemikalia produkowane są obecnie z blachy lub betonu i pokrywane wewnątrz powłoką poliuretanową, odporną na działanie czynnikw atmosferycznych atmosferycznych i chemicznych. Rozpowszechniona jest produkcja lakierw na drewno, skrę, gumę, papier oraz lakierw izolacyjnych dla przewodw elektrycznych. Znane są kleje poliuretanowe, dające dużą wytrzymałość złącza i odznaczające się dobrą adhezją do metali, drewna, tkanin, gumy i rżnych rodzajw laminatw. Ponadto ten rodzaj tworzyw znalazł zastosowanie do uszlachetnienia tkanin, skry, w przemyśle farmaceutycznym, w rolnictwie do produkcji środkw ochrony roślin, jako paliwo rakietowe a nawet w gospodarstwie domowym. Elastomery poliuretanowe ze względu na dużą wytrzymałość na obciążenie znalazły zastosowanie w wyrobie kł dla transportowych wzkw przemysłowych, przewożących znaczne ciężary. Z tych samych względw elastomery stosowane są do wyrobu pasw napędowych o dużej wytrzymałości, zarwno do maszyn przemysłowych jak i sprzętu domowego, tj. pralek, zmywarek, a także magnetofonw itp. Elastomery poliuretanowe znajdują także duże zastosowanie w przemyśle obuwniczym do wyrobu obcasw obcasw podeszew obuwiowych. Znalazły też zastosowanie do wyrobu wałkw drukarskich, części pomp, szczeglnie jako membrany w pompach przeznaczonych do mas gęstych. gęstych elastomerw produkuje się części pomp tłoczących oleje, detale maszynowe i uszczelki dla przewodw mających kontakt z olejami. Elastomery o dużej twardości, a zarazem elastyczności stosowane są jako tłumiki wstrząsw i wibracji. Stosuje się je jako podkłady do rżnego rodzaju maszyn, jako uchwyty do młotw pneumatycznych. W przemyśle elektrotechnicznym stosuje się elastomery na powłoki kabli izolujące oraz zabezpieczające kable przed korozją i uszkodzeniami. Do impregnowania rżnych tworzyw, włkien, papieru, metali używa się elastomerw elastomerw postaci cieczy.

Poliuretany wkroczyły także w dziedzinę produkcji materiałw zastępujących skrę tak, że obecnie duży procent sztucznych skr przeznaczanych na obuwie, podeszwy oraz na wyroby galanteryjne i odzieżowe produkowanych jest z poliuretanw lub z ich udziałem. Sztuczne skry produkowane z poliuretanw wykazują wiele zalet; pod względem niektrych własności przewyższają nawet skrę naturalną. Znana jest ich odporność mechaniczna, odporność na ścieranie, pranie, działanie czynnikw atmosferycznych atmosferycznych rozpuszczalnikw.

Poliuretany stosowane są obecnie bardzo szeroko do powlekania rżnego rodzaju tkanin, szczeglnie tkanin poliestrowych poliamidowych, ze względu na wysoką przyczepność związkw poliuretanowych do większości materiałw.






Przykadowe prace

Mowa: Nazywam się Antygona ...

Mowa: Nazywam się Antygona ... Nazywam się Antygona. To Ja dokonałam w swoim życiu dramatycznego wyboru, ktry w konsekwencji był dla mnie tragiczny. Przyznaję, że złamałam zakaz władcy, chowając mego brata, jednak nie żałuję tego czynu. Wybrałam prawo bo...

"Granica" - oskarżenie Zenona Ziembiewicza tego jeszcze nie było!

"Granica" - oskarżenie Zenona Ziembiewicza tego jeszcze nie było! Wysoki Sądzie, Ławo Przysięgłych, Szanowni Zgromadzeni! Zebraliśmy się tu dzisiaj, by osądzić Zenona Ziembiewicza- człowieka nikczemnego i pozbawionego zasad moralnych. Mnie właśnie przypadł obo...

Demokratyczny charakter postulatw Modrzewskiego

Demokratyczny charakter postulatw Modrzewskiego Modrzewski był typem myśliciela-teoretyka, interesowały go kwestie społeczne, a także zagadnienia z dziedziny prawa, teologii i filozofii. W utworze O poprawie Rzeczpospolitej wyraził poglądy na państwo. Uważał, że celem pa...

Istota organizacji,interdyscyplinarność teorii organizacji,podstawowe nurty

Istota organizacji,interdyscyplinarność teorii organizacji,podstawowe nurty 1.1.Istota organizacji -treoria organizacji i zarządzania jest nauka o zarządzaniu organizacjami. -juz wczasach antycznych były wykorzystywane bardziej rozwiniete formy innych organizacji np. Legiony rzymskie. Za najsta...

Analiza Ekonomiczna

Analiza Ekonomiczna Analiza ekonomiczna jest metodą badawczą odnoszącą się do zjawisk ekonomiczno ? finansowych, zachodzących w podmiocie gospodarczym. Jedną z metod analizy ekonomicznej jest analiza wskaźnikowa. Polega ona na badaniu sytuacji ekonomicznej przedsiębiorstwa w opar...

Ekonomia.

Ekonomia. Ekonomia: • nauka o działaniach ludzkich dotyczących produkcji; analizuje zmiany zachodzące w całości gospodarki • nauka o dokonywaniu wyborw (jakie zasoby, co produkować itp.); nauka o pieniądzu • nauka o procesach gospodarczych; stara się wykrywać i opis...

Streszczenie - Antygona

Streszczenie - Antygona Antygona Tragedia nawiązująca do mitu rodu Labdakidw, z ktrego wywodzi się głwna bohaterka, crka Edypa. Po śmierci ojca, ktremu wedle mitu towarzyszyła na dobrowolnym wygnaniu, po powrocie do Teb, staje w konflikcie z jego władcą, Kreonem. Jej bracia (Eteokle...

Węgiel - właściwości chemiczne

Węgiel - właściwości chemiczne WĘGIEL Węgiel jest jednym z najbardziej niezwykłych minerałw występujących na świecie, jest jedyną skałą, ktra pali się wydzielając dużo energii. Większość złż węgla formowa&...

Zobacz wszystkie

Nawigacja

Tagi

studia szkoa streszczenie notatka ciga referat wypracowanie biografia opis praca dyplomowa opracowania test liceum matura ksika

Prawa

Do g?ry