Rozdelenie a charakteristika polymérov
Polyméry je možné rozdeliť podľa niekoľkých kritérií.
Základnými skupinami sú plasty a elastoméry.
Plasty sú polyméry, pri ktorých vonkajšie namáhanie spôsobuje deformácie prevažne nevratného (trvalého) charakteru. Za bežných podmienok sú väčšinou tvrdé, často aj krehké. Podľa správania pri zahrievaní ich delíme ďalej na termoplasty a reaktoplasty.
Elastoméry, ako názov napovedá, je vysoko pružný (elastický) materiál s nízkou tuhosťou, ktorý môžeme za bežných podmienok malou silou značne deformovať bez porušenia. Táto deformácia je prevažne vratná. Typickým predstaviteľom sú kaučuky, z ktorých sa vulkanizáciou (riedkym zosietením, najčastejšie sírou) vyrába gumy – vysoko pružný materiál, odolný trvalej deformácii. Guma je vulkanizovaný elastomér a je charakterizovaná chemickými (priečnymi) väzbami medzi makromolekulami, ktoré tvoria uzly priestorovej siete. V dôsledku zosieťovania je amorfným polymérom.
Správanie polymérov pri mechanickom namáhaní: plast (vľavo), elastomér (vpravo).
Termoplasty sú materiály, ktoré pri zahrievaní mäknú (prechádzajú do plastického stavu) a dajú sa tváriť. Do oblasti taveniny prechádza zahriatím nad teplotu topenia. Spätným ochladením pod túto teplotu prechádza opäť do tuhého stavu. Pri zahrievaní neprebieha chemická reakcia a počas spracovania sa nemení ich chemická štruktúra. Zmeny, ktorými materiál prechádza, majú iba fyzikálny charakter a proces mäknutia a tuhnutia je vratný (možno ho teoreticky opakovať do nekonečna). Termoplasty môžu byť amorfné aj semikryštalické. Typickými predstaviteľmi sú polyetylén (PE), polypropylén (PP), polystyrén (PS), polyvinylchlorid (PVC), polymetyl-metakrylát (PMMA), polyoxymetylén (POM) a pod. Príklady aplikácií sú uvedené na obrázku.
Reaktoplasty sú materiály, ktoré sú taviteľné a tvarovateľné len určitú dobu po zahriatí. Počas ďalšieho zahrievania (alebo pomocou katalyzátorov) dochádza k chemickej zmene, pri ktorej pôvodné molekuly zosieťujú a od tohto okamihu sa stávajú netaviteľné a nerozpustné. Chemická reakcia spôsobujúca vznik zosieťovanej štruktúry sa nazýva vytvrdzovanie. Je to nevratný proces a vytvrdnutý materiál sa nedá znovu tvarovať, zvárať ani previesť do taveniny. Reaktoplast je amorfným polymérom. Výrobky z reaktoplastov sa vyznačujú vysokou chemickou a tepelnou odolnosťou, tvrdosťou a tuhosťou. U reaktoplastov sa produkt v nevytvrdenom stave obvykle nazýva živica, napr. fenol-formaldehydová živica (PF), epoxidová živica (EP), polyesterová živica (UP) a pod. Príklady aplikácií reaktoplastov sú znázornené.
Príklady aplikácií termoplastov (a) a reaktoplastov (b)
Termoplastické elastoméry (TPE) sú vlastnosťami veľmi podobné gumám. Ich štruktúra je tvorená tvrdými a mäkkými segmentmi. Mäkké segmenty sú tvorené elastoméry, tvrdé segmenty termoplasty, ktoré vytvára uzly siete. Termoplastické elastoméry majú zosieťovanú štruktúru. Zvyšovaním teploty prechádza na rozdiel od gumy do tekutého stavu a môžu sa spracovávať obdobne ako termoplasty. Hlavný rozdiel medzi TPE a gumami je daný rozdielom vo vlastnostiach uzlov siete, ktoré sú pri gumách (po vulkanizácii kaučuku) chemickej povahy, zatiaľ čo pri TPE sú povahy fyzikálne a vytvára ich obvykle určité množstvo nemiešateľných termoplastických segmentov rozptýlených v spojitej elastomérnej fáze. Termoplastické elastoméry nedosahujú síce také elastické vlastnosti ako gumy, ich výhodou je ale možnosť vstrekovania na bežných strojoch určených pre termoplasty a tiež možnosť ich opätovného spracovania (recyklácie). Príklady aplikácií gumy a termoplastických elastomérov sú uvedené na obrázku nižšie.
Príklady aplikácií gumy (a) a termoplastických elastomérov (b)
Polyméry možno rozdeliť podľa ďalších kritérií: pôvodu, chemické reakcie ich prípravy, chemické príbuznosti, zloženie, molekulárnej štruktúry alebo podľa usporiadanosti makromolekúl na nadmolekulárnej úrovni. Polyméry možno deliť aj podľa polarity na polárne a nepolárne. Iná možnosť klasifikácie polymérnych materiálov vychádza z postavenia na trhu. Podľa toho sa rozlišujú tri veľké triedy plastov: komoditné plasty (plasty na široké použitie), ktoré predstavujú najväčší objem výroby aj spotreby, ale súčasne sú zo všetkých polymérov najlacnejšie. Do tejto triedy patria najmä štyri základné skupiny polymérov: polyetylény (PE), polypropylén (PP), polystyrén (PS) vrátane jeho kopolymérov a polyvinylchlorid (PVC). Druhou veľkou triedou polymérnych materiálov sú tzv. inžinierske plasty pre konštrukčné aplikácie, ktoré ponúkajú oveľa lepšie úžitkové vlastnosti a často tiež zreteľne vyššiu teplotnú odolnosť. Vzhľadom na výbornú modifikáciu vlastností polypropylénu (PP) možno tento materiál radiť aj do tejto skupiny polymérov. Poslednou triedou sú tzv. high-tech polyméry (špeciálne polyméry), ktoré ponúkajú unikátne úžitkové vlastnosti a sú určené pre špičkové aplikácie. Tieto tri triedy môžeme zostaviť schematicky do pyramídy, smerom odzdola nahor rastie v tejto schéme kvalita materiálu, ale aj jeho cena.
Zdroj: https://publi.cz/books/180/04.html
