Tworzywa sztuczne : chemia, technologia wytwarzania, właściwości, przetwórstwo, zastosowanie. T. 3, Środki pomocnicze i specjalne zastosowanie polimerów / Włodzimierz Szlezyngier, Zbigniew K. Brzozowski. Rzeszów, 2012 Spis treści WYKAZ UśYTYCH SKRÓTÓW I OZNACZEŃ 11 CZĘŚĆ I ŚRODKI POMOCNICZE STOSOWANE W OTRZYMYWANIU I PRZETWÓRSTWIE POLIMERÓW. RECYKLING 15 WPROWADZENIE 17 1. STABILIZACJA I STABILIZATORY 19 1.1. Podstawowe reakcje 19 1.2. Starzenie się polimerów i stabilizatory przeciwstarzeniowe 21 1.3. Stabilizacja polimerów podczas jednoczesnego działania tlenu i podwyŝszonej temperatury 23 1.4. Stabilizacja procesów starzeniowych zachodzących w polimerach pod wpływem światła 28 1.5. Stabilizacja polimerów pod wpływem promieniowania jonizującego 30 1.6. Dezaktywowanie inicjującego działania metali o zmiennej wartościowości, występujących w polimerach 31 1.7. Stabilizacja przemian zachodzących w polimerach pod wpływem napręŝeń mechanicznych (zmęczenie polimerów) 31 1.8. Synergizm stabilizatorów 32 1.9. Stabilizacja niektórych podstawowych polimerów 34 1.9.1.Poliolefiny 34 1.9.2. Polioksymetyleny (poliformaldehydy) 36 1.9.3. Polichlorek winylu) 36 1.10. Stabilizowanie związkami ołowiu 37 1.11. Stabilizowanie mydłami metalicznymi 37 1.12. Kostabilizatory do PVC 39 1.13. Środki pomocnicze do poliamidów 39 1.14. Inne polimery 40 2. MODYFIKATORY WŁAŚCIWOŚCI POLIMERÓW 41 2.1. Plastyfikatory 41 2.1.1. Znaczenie plastyfikacji 41 2.1.2. Plastyfikacja niektórych polimerów 42 2.1.2.1. Poliamidy 42
2.1.2.2. Poliwęglany 42 2.1.2.3. Poliolefiny 43 2.1.2.4. Poli(chlorek winylu) 43 2.2. Napełniacze i nośniki wzmacniające 44 2.2.1. Wiadomości ogólne 44 2.2.2. Napełniacze proszkowe 45 2.2.3. Napełniacze włókniste 51 2.2.4. Włókna szklane 51 2.2.5. Włókna węglowe i grafitowe 53 2.2.6. Włókna z termoplastycznych polimerów 55 2.2.7. Napełniacze i wzmacniacze elastomerów (kauczuków) 56 2.2.8. Sadza jako napełniacz wzmacniający 57 2.2.9. Napełniacze w postaci mikrobalonów i mikrokulek 57 2.2.10. Nanonapełniacze 59 2.2.11. Modyfikatory powierzchni napełniaczy (środki sprzęgające) 59 2.3. Barwienie i środki barwiące 59 2.3.1. Warunki procesu 59 2.3.2. Barwienie niektórych polimerów 61 2.3.2.1. Barwienie poli(chlorku winylu) 61 2.3.2.2. Barwienie polietylenu i polipropylenu 62 2.3.2.3. Barwienie poliwęglanu 62 2.3.2.4. Barwienie poli(metakrylanu metylu) 63 2.3.2.5. Barwienie poliamidów 63 2.3.2.6. Barwienie fenoplastów i aminoplastów 63 3. FUNKCJONALNE ŚRODKI POMOCNICZE 65 3.1. Środki smarne (poślizgowe) 65 3.2. Środki antyadhezyjne 66 3.2.1. Wymagania co do środków rozdzielających 66 3.2.2. Woski 67 3.2.3. Mydła metaliczne 68 3.2.4. Silikony 68 3.2.5. Związki fluorowęglowe 68 3.2.6. Oleje i tłuszcze 68 3.2.7. Polioksyalkileny 68 3.2.8. Poli(alkohol winylowy) 69 3.3. Środki spieniające 69 3.3.1. Organiczne i nieorganiczne porofory 69 3.3.2. Ekologiczne porofory do pianek poliuretanowych 71 3.4. Związki powierzchniowo czynne (surfaktanty) 74 3.5. Emulsje i emulgatory 75 3.5.1. Rodzaje układów dyspersyjnych 75 3.5.2. Mechaniczny sposób emulgowania 75 3.6. Rozpuszczalniki i rozcieńczalniki aktywne 76 3.7. Środki sieciujące 78
3.7.1. Wiadomości ogólne 78 3.7.2. Przykłady sieciowania niektórych polimerów 79 3.7.2.1. Utwardzanie nienasyconych Ŝywic poliestrowych 79 3.7.2.2. Utwardzanie Ŝywic fenolowo-formaldehydowych 80 3.7.2.3. Utwardzanie Ŝywic melaminowo-formaldehydowych 81 3.7.2.4. Utwardzanie Ŝywic epoksydowych 81 3.7.2.5. Sieciowanie poliolefin 83 3.7.2.6. Monomery silanowe jako środki sprzęgające 84 3.7.2.7. Sieciowanie (wulkanizacja) elastomerów 85 3.7.2.8. Sieciowanie za pomocą wiązań jonowych 86 3.8. Środki ułatwiające przetwarzanie tworzyw sztucznych 86 3.8.1. Stabilizatory przetwórstwa 86 3.8.2. Środki przyspieszające krystalizację (zarodkowanie) stopionych polimerów podczas chłodzenia w formie przetwórczej 88 3.8.3. Środki polepszające pozostałe właściwości wyrobów z tworzyw sztucznych 89 3.8.4. Modyfikatory udarności 90 3.8.5. Polimeryczne kompatybilizatory stosowane do wytwarzania mieszanin polimerowych 91 3.9. Środki czyszczące elementy maszyn przetwórczych 92 3.10. Środki zapobiegające zakaŝeniu mikroorganizmami, pleśniami i algami 93 3.11. Środki antyelektrostatyczne 94 3.12. Środki zwiększające przewodność elektryczną 97 3.13. Środki zwiększające odporność na promieniowanie jonizujące (antyrady) 97 3.14. Środki tiksotropowe 98 3.15. Środki matujące 98 3.16. Biostabilizatory 98 3.17. Środki biodegradowalne 98 3.18. Środki zapachowe 99 3.19. Insektydy i repelenty 100 3.20. Zastosowanie pochodnych skrobi jako regulatorów właściwości technologicznych płuczek wiertniczych 100 4. ŚRODKI ZMNIEJSZAJĄCE PALNOŚĆ 105 4.1. Wprowadzenie 105 4.2. Rodzaje antypirenów 108 4.3. Antypireny halogenowe 112 4.4. Antypireny bezhalogenowe 116 4.4.1. Wiadomości ogólne 116 4.4.2. Antypireny fosforowe i azotowe 117 4.4.3. Antypireny nieorganiczne 118 4.4.3.1. Wodorotlenek glinu 118 4.4.3.2. Wodorotlenek magnezu 118
4.4.3.3. Antypireny na bazie boru 119 4.5. Antypireny na bazie nanocząstek 119 4.5.1. Wiadomości ogólne 119 4.5.2. POSS 120 4.5.3. Podwójne warstwowe wodorotlenki 121 4.5.4. Nanokompozyty jako nowe, bezhalogenowe środki uniepalniające 121 4.6. Antypireny na bazie systemów pęczniejących 122 5. RECYKLING POLIMERÓW ODPADOWYCH ORAZ POUśYTKOWYCH WYROBÓW Z TWORZYW SZTUCZNYCH I GUMY 123 5.1. Wprowadzenie 123 5.2. Recykling tworzyw poliolefinowych 128 5.3. Recykling poliuretanów 129 5.3.1. Recykling materiałowy 129 5.3.1.1. Recykling obuwia 130 5.3.1.2. Recykling urządzeń chłodniczych 131 5.3.2. Recykling chemiczny (surowcowy) 132 5.3.2.1. Recykling odpadów poliuretanowych 132 5.3.2.2. Poliole wytwarzane z surowców roślinnych 134 5.4. Recykling polimerów polarnych 134 5.4.1. Recykling PET 134 5.4.2. Recykling tworzyw termoplastycznych 135 5.4.2.1. Recykling poliwęglanów 135 5.4.2.2. Recykling poliamidów 135 5.4.2.3. Recykling poliacetali 136 5.5. Recykling tworzyw utwardzalnych 136 5.5.1. Recykling termiczny 136 5.5.2. Recykling materiałowy 137 5.5.3. Recykling chemiczny 137 5.6. Recykling gumy i wyrobów gumowych 137 5.6.1. Recykling materiałowy, chemiczny i energetyczny 138 5.6.2. Waloryzacja produktów recyklingu gumy 139 CZĘŚĆ II PROBLEMY BHP, POLIMERY W MEDYCYNIE I FARMACJI. PROGNOZY ROZWOJU TWORZYW POLIMEROWYCH 141 6. OCHRONA PRZECIWPOśAROWA ORAZ BEZPIECZEŃSTWO I HIGIENA PRACY W PRZEMYŚLE TWORZYW SZTUCZNYCH 143 6.1. Podstawowe pojęcia z zakresu właściwości poŝarowych surowców, półproduktów i wyrobów z tworzyw sztucznych 143 6.2. Metody oznaczania podatności na zapalenie i palność tworzyw polimerowych 144 6.2.1. Kalorymetr stoŝkowy 144 6.2.2. Pozostałe metody 146
6.3. Charakterystyka palności wybranych surowców, środków pomocniczych i tworzyw polimerowych 147 6.4. Opóźniacze palenia 150 6.5. Elektryczność statyczna tworzyw polimerowych 152 6.5.1. Wiadomości ogólne 152 6.5.2. Metody badań 153 6.5.3. Eliminacja elektryczności statycznej 154 6.5.3.1. Szkodliwość zjawiska 154 6.5.3.2. Uziemienie przetwarzanych tworzyw polimerowych i urządzeń produkcyjnych 155 6.5.3.3. Zwiększenie wilgotności względnej powietrza 155 6.5.3.4. Zmniejszenie oporu elektrycznego tworzyw polimerowych dodatkiem antystatyków 156 6.5.3.5. Jonizacja powietrza w pomieszczeniach produkcyjnych 156 6.6. Chemiczne substancje szkodliwe dla zdrowia 157 6.7. Zapylenie pomieszczeń produkcyjnych 159 6.8. Poziom hałasu 159 6.9. BHP i ochrona środowiska podczas produkcji niektórych tworzyw sztucznych i gumy 160 6.9.1. Poliolefiny 160 6.9.2. Niektóre inne polimery 161 6.9.2.1. Polimery styrenowe 161 6.9.2.2. Polimery chlorowcowinylowe 161 6.9.2.3. Polimery pochodnych kwasu akrylowego i metakrylowego 161 6.9.2.4. Polioksyalkileny 162 6.9.2.5. Kauczuki i guma 162 6.9.2.6. Poliamidy 162 6.9.2.7. Poliestry 162 6.9.2.8. śywice epoksydowe 163 6.9.2.9. Polimery krzemoorganiczne. Silikony 163 6.9.3. Aminoplasty i fenoplasty 164 6.9.4. Poliuretany 167 7. TWORZYWA POLIMEROWE STOSOWANE W MEDYCYNIE I FARMACJI 169 7.1. Wprowadzenie 169 7.2. Właściwości tworzyw sztucznych warunkujące ich zastosowanie w medycynie i farmacji 172 7.3. Obecny stan, innowacje i przykłady zastosowań tworzyw sztucznych w medycynie i farmacji 174 7.3.1. Obecne zastosowanie 174 7.3.2. Innowacje w dziedzinie zastosowań technicznych i specjalnych tworzyw sztucznych 175 7.3.2.1. Warunki stawiane tworzywom sztucznym 175 7.3.2.2. Rurki, węŝe i inne urządzenia dozujące 178
7.3.2.3. Urządzenia do dializy krwi 179 7.3.2.4. Obudowy (korpusy) aparatów medycznych 180 7.3.2.5. Urządzenia medyczne odporne na działanie lipidów 180 7.3.2.6. Płytki Petriego i elementy wiertarek do kości wykonane z polieteroimidów 181 7.3.2.7. Instrumenty medyczne z tworzyw sztucznych w mikrochirurgii 181 7.3.2.8. Syntetyczne polimery ulegające biodegradacji w rekonstrukcjach nerwów obwodowych 181 7.4. Protezy z tworzyw sztucznych 182 7.4.1. Wiadomości ogólne 182 7.4.2. Protezy stomatologiczne 183 7.4.2.1. Wymagania stawiane materiałom na protezy 183 7.4.2.2. Cementy szklano-jonomerowe w stomatologii zachowawczej 184 7.4.2.3. Uszczelniające materiały polimerowe w stomatologii zachowawczej 184 7.4.3. Soczewki kontaktowe 185 7.4.4. Protezy naczyń krwionośnych 186 7.4.5. Protezy ścięgien, stawów i kości 187 7.4.6. Sztuczne zastawki i sztuczne serce 189 7.5. Syntetyczne nici chirurgiczne 190 7.6. Prognozy rozwoju i kierunki badań polimerów biomedycznych 191 7.7. Polimery i biopolimery stosowane w farmacji 193 7.7.1. Opakowania 193 7.7.2. Środki aktywne pod względem leczniczym 193 7.7.3. Nośniki leków i środki pomocnicze 194 7.7.4. Mikrokapsułki polimerowe 194 7.7.5. Mikrosfery polimerowe 196 7.7.6. Inne zastosowania w farmacji 199 7.7.7. Leki nanopolimerowe 200 7.8. Zastosowanie polimerów silikonowych w medycynie i farmacji 201 7.8.1. Wiadomości ogólne 201 7.8.2. Implanty piersi 202 7.9. Innowacyjne zastosowanie kompleksu enzymatycznego pankreatyny 203 7.10. Systemy antyodleŝynowe oraz słuŝące walce z urazami rdzenia kręgowego 205 7.10.1. Właściwości pianki poliuretanowej Viscoelastic 205 7.10.2. System FSA 205 7.10.3. Technologia pianki Viscoelastic i system FSA w produkcji materacy Kameleon plus" 207 8. śywice Z GRUPAMI NADTLENKOWYMI 209 8.1. Wprowadzenie 209 8.2. Synteza nowych Ŝywic modyfikowanych nadtlenkami 210 8.3. Oligomery melaminowo-formaldehydowe z grupami nadtlenkowymi 211 8.4. Związki nadtlenkowe w dziedzinie elastomerów 212
8.4.1. Wulkanizacja 212 8.4.2. Nadtlenki organiczne jako substancje sieciujące 212 8.4.3. Sieciowanie elastomerów z udziałem nadtlenkowych pochodnych Ŝywic epoksydowych 213 8.4.4. Sieciowanie kompozycji za pomocą nadtlenkowych pochodnych Ŝywic epoksydowych 214 9. OGÓLNE KIERUNKI ROZWOJU TWORZYW POLIMEROWYCH PO 2010 ROKU 217 9.1. Wprowadzenie 217 9.2. Postęp technologii i inŝynierii materiałowej polimerów 218 9.3. Preferowane kierunki rozwoju badań nad nowymi tworzywami sztucznymi 222 9.4. Rewolucja biopolimerowa 224 9.5. Materiały polimerowe do produkcji środków transportu 225 9.5.1. Samoloty 225 9.5.2. Wagony 225 9.5.3. Samochody produkowane z biopolimerów 226 9.5.4. Niemalowane części samochodów 226 9.5.5. Formowanie dwupłytowe do produkcji części nadwozi samochodowych 227 9.5.6. Poliuretanowe opony samochodowe 227 9.6. Tworzywa spienione 228 9.6.1. Izolacja termiczna z PUR 228 9.6.2. Kompozyty poliuretanowe do budowy domów 229 9.6.3. Wytłaczanie spieniające 229 9.7. Technika mikrofalowa 230 9.8. Nowe oligomery funkcjonalne jako dodatki 231 9.9. Inteligentne rozwiązania w technologii tworzyw 232 9.9.1. "Inteligentne" kompozyty w konstrukcjach 232 9.9.2. Inteligentne ultradźwiękowe programy spawalnicze 232 9.9.3. Sztuczna inteligencja w automatyzacji 233 9.10. Technologie nano 233 9.10.1. Dalszy rozwój technologii nano 233 9.10.2. Wartość nanokompozytów 233 9.10.3. Koszt nanorurek węglowych 234 9.11. Nowa rola środków pomocniczych 235 9.11.1. Wpływ nowych dodatków 235 9.11.2. Dobór koloru według Ŝyczenia 236 9.11.3. Malowanie w formie 236 9.11.4. Etykietowanie w formie 236 9.12. NajwaŜniejsze elementy rozwoju przetwórstwa tworzyw polimerowych 238 9.12.1. Całkowicie elektryczne wytłaczarki z rozdmuchem 238 9.12.2. Monowarstwa - najlepsze rozwiązanie dla butelek barierowych 238
9.12.3. Termoformowanie 239 9.13. Opóźniacze palenia z efektem synergistycznym 239 9.14. Rozwój techniki opakowaniowej 242 9.15. Nowe odkrycia w chemii organicznej i w mechanizmach polireakcji 243 9.15.1. Kataliza przeniesienia międzyfazowego 243 9.15.2. Rozwój technologii ATRP 244 9.16. ZagroŜenie zdrowia przez niektóre tworzywa polimerowe. Sposoby zaradcze 244 9.17. Rozwój recyklingu 247 9.18. NajwaŜniejsze kierunki rozwoju w dziedzinie materiałów polimerowych 249 LITERATURA 253 DODATEK 1 275 DODATEK 2 283 oprac. BPK