TWORZYWA MEBLARSKIE czyli Tworzywa sztuczne i tkaniny w meblarstwie z elementami chemii drewna

Historia polimerów 1826 Faraday określił empiryczny wzór kauczuku naturalnego C5H8 1862 Azotan celulozy na Wielkiej Wystawie w Londynie w kategorii "Substancje zwierzęce i roślinne stosowane w manufakturach" 1870 Patent na wytwarzanie Celluloidu® (John Hayatt) 1872 Żywice fenolowo-formaldehydowe wprowadzone na rynek (Bäkeland) 1909 aparat telefoniczny z Bakelitu® 1920 Meyer i Mark ustalili strukturę celulozy i kauczuku za pomocą rentgenografii 1930 Staudinger zaproponował budowę polimerów składającą się z łańcuchów powtarzających jednostek (Nobel w 1953) 1930 Wallace Carothers z Du Pont de Nemours otrzymał poliestry i poliamidy 1940 opony z syntetycznego kauczuku (wojna Niemcy) 1945 pończochy z Nylonu® (poliamid) 1950 Karl Ziegler odkrył katalizatory do produkcji polietylenu udoskonalone przez Nattę 1950 meble z laminatów (żywice mocznikowe) 1960 butelki z PVC 1965 patelnia pokryta Teflonem® 1975 jednorazowa maszynka do golenia 1987 pończochy z Lycry® 1990 katalizatory metalocenowe do produkcji UHMWPE i taktycznych polimerów: polipropylen, polistyren

Podział polimerów struktura nadcząsteczkowa amorficzne (bezpostaciowe) krystaliczne pochodzenie naturalne syntetyczne modyfikowane chemicznie zastosowanie konstrukcyjne powłokotwórcze adhezyjne (kleje) włóknotwórcze specjalne mechanizm reakcji łańcuchowy (polimeryzacja) stopniowy polikondensacja poliaddycja

Cechy charakterystyczne polimerów monomer mer polimer (ew. oligomer) - duża elastyczność (duże odkształcenia przy niedużych siłach, częściowo odwracalne ) - zachowanie się podczas rozpuszczania, najpierw pęcznieją, później ewentualnie przechodzą do roztworu - wiązania kowalencyjne – pojedyncze, wielokrotne   - wiązania międzycząsteczkowe (van der Waalsa): siły dyspersyjne, oddziaływania dipol-dipol, indukowane, wiązania wodorowe

kopolimer (ew. terpolimer) Budowa polimerów homopolimer kopolimer (ew. terpolimer) szczepiony blokowy naprzemienny statystyczny nylon 6 nylon 6,6

Budowa przestrzenna polimerów giętkie sztywne Liniowe Rozgałęzione gwiaździste krótkie rozgałęzienia długie rozgałęzienia dendrymery regularnie rozgałęzione Usieciowane sieć fizyczna sieć kowalencyjna luźna gęsta

Mechaniczne właściwości polimerów stan szklisty (twardy, kruchy) stan lepkosprężysty (występuje relaksacja) zeszklenie mięknięcie Zjawisko relaksacji: naprężenie tworzywa zmniejsza się w czasie Zjawisko pełzania: powolne odkształcanie tworzywa pod obciążeniem

Mechaniczne właściwości polimerów sprężyna – prawo Hooke’a  naprężenie  odkształcenie E moduł sprężystości  lepkość tłok – równanie Newtona model Voigta-Kelvina model Maxwella

Mechaniczne właściwości polimerów model Burgera pełzanie tworzywa powrót poodkształceniowy

Polimeryzacja, polikondensacja, poliaddycja Polimeryzacja – reakcja łańcuchowa, biegnie do wyczerpania monomeru. Związki posiadające podwójne lub potrójne wiązania (alkeny, dieny, alkiny), a także niektóre związki cykliczne (epoksydy, laktamy). Polikondensacja – ze związków małocząsteczkowych powstają nowe, większe cząsteczki, z wydzieleniem cząsteczek związku prostego, jak: H2O, HCl, NH3. Jeżeli reagenty zawierają więcej grup funkcyjnych, powstaje struktura rozgałęziona lub usieciowana. Reakcja odwracalna. Poliaddycja – reakcja dwóch substratów połączona z migracją wodoru. Nie wydziela się produkt uboczny. Reakcja nieodwracalna.

Budowa przestrzenna polimerów izotaktyczny syndiotaktyczny ataktyczny głowa do ogona „head-to-tail” głowa do głowy „head-to-head”

Opis polimerów (niejednorodność masy cząsteczkowej, stopnia polimeryzacji) średnia masa cząsteczkowa: liczbowa wagowa polidyspersja graniczna liczba lepkościowa średnia lepkościowa m.cz. równanie Marka-Houwinka