Polimery, polimeryzacja

Felieton
Andrzej Zabiega
Polimery,
polimeryzacja
fot. Andrzej Rams
Kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt lat temu
w Polsce najpopularniejszym obuwiem sportowym były buty
produkowane przez firmę „adidas”.
I
nie dlatego, że akurat ta firma sprzedawała w naszym kraju najwięcej swojej produkcji. Nawet jeżeli ktoś nosił
buty np. firmy „puma” to i tak mówił, że
ma adidasy. Ot taki nawyk językowy. Nazwa firmy przylgnęła do określenia typu
butów. Mówiąc „mam adidasy” większość
wiedziała, że chodzi o buty sportowe. Teraz już takiego określenia nie używa się.
Nawyk jednak przetrwał. Skupiając się na
branży podłogowej - wykładziny PCW określa się nazwą „tarket” pomimo że wykładzinę wyprodukował np. rodzimy Gamrat
bądź jest to wykładzina linoleum co jest już
w ogóle niezrozumiałe. Brzmi to i dziwnie
i szczególnie w meandry branżowe wprowadza niepotrzebne nieporozumienia,
a nawet komplikacje. Podejrzewam, że takich
przykładów można w naszym życiu znaleźć
więcej i jeżeli da się zrozumieć ludzi spoza branży to już w drugą stronę trudno podobne zjawiska tolerować. Takimi słowami
są też „polimer” i „polimeryzacja”.
16
Terminy te są często używane w kontekście wykonywanych czynności bądź też
do określenia produktu. Tymczasem są
to pojęcia określające szeroką grupę produktów oraz sposób ich otrzymywania.
Ale może po kolei.
Polimeryzacja to reakcja, w wyniku
której związki chemiczne o małej masie
cząsteczkowej zwane monomerami lub
mieszanina kilku takich związków reagują
same ze sobą, aż do wyczerpania wolnych grup funkcyjnych, w wyniku czego
powstają cząsteczki o wielokrotnie większej masie cząsteczkowej od substratów,
tworząc polimer.
Polimery (gr. polymeres – wieloczęściowy, zbudowany z wielu części) – substancje chemiczne o bardzo dużej masie
cząsteczkowej, które składają się z wielokrotnie powtórzonych jednostek zwanych
merami. Przez „bardzo dużą masę cząsteczkową” rozumie się zwykle taką sytuację, gdy odjęcie lub przyłączenie jednego
Nr [19] 2/2011 • www.firmasprzatajaca.pl
meru nie zmienia w zasadniczym stopniu
ogólnych własności chemicznych i fizycznych związku chemicznego. Odróżnia to
polimery od oligomerów, które mają jeszcze na tyle małą masę cząsteczkową, że
dodanie do nich lub odjęcie jednego meru
skutkuje zauważalną zmianą np. ich temperatury topnienia.
Naukowe terminy, definicje.
Trudno jednak bez nich się obejść
jeżeli z nauki korzystamy.
Tu akurat chemia gra pierwsze
skrzypce co w trakcie edukacji szkolnej nie
zawsze funkcjonowało tak jakbyśmy sobie
tego życzyli.
Nie jest ta chemia też aż taka straszna
jeżeli zdamy sobie sprawę, że z jej wytworami mamy do czynienia na co dzień.
Warto więc choćby odrobinę zagłębić się
w jej meandry, aby ułatwić sobie pracę,
a przez to zarobić więcej pieniędzy.
Trzeba pamiętać o tym, że polimery są
jednym z podstawowych budulców wielu
organizmów żywych – występują więc
w naturze. Polimery syntetyczne są
podstawowym
budulcem
tworzyw
Felieton
sztucznych, a także wielu innych
powszechnie wykorzystywanych produktów chemicznych takich jak: farby, lakiery,
oleje przemysłowe, środki smarujące, kleje
itp. Polimery syntetyczne otrzymuje się
w wyniku łańcuchowych lub sekwencyjnych reakcji polimeryzacji ze związków
posiadających minimum dwie grupy funkcyjne zwane monomerami.
Już z tych określeń wynika jasno, że
„polimeryzacja” to, ujmując lakonicznie, sposób otrzymywania polimeru. Nie
można więc tego terminu używać w kontekście aplikacji powłoki na podłogę. Podczas nakładania powłok nie zachodzi proces polimeryzacji. Polimer natomiast jest
wytworem polimeryzacji, jest podstawowym składnikiem tworzywa sztucznego.
Dlaczego warto zapoznać się z tym
tematem? Odpowiedź jest prosta: aby nie
popełniać błędów pojęciowych, które dla
coraz większej rzeszy klientów stwarzają
wiele kłopotu. Przyczyna podstawowa:
w życiu codziennym spotykamy coraz więcej produktów powstałych w wyniku polimeryzacji. Obudowa telefonu mobilnego, klawiatura komputera, pianka uszczelniająca
okna, klosz lampy samochodowej itd. itp.
Pod pojęciem „tworzywo sztuczne„
rozumiemy materiały, którego podstawo-
wym składnikiem są syntetyczne, naturalne lub modyfikowane polimery. Tworzywa sztuczne mogą być otrzymywane
z czystych polimerów (np. polimetakrylan metylu – tzw. akryle, polistyren, polietylen) lub z polimerów modyfikowanych poprzez dodanie różnych substancji
pomocniczych (np. plastyfikatory, napełniacze, stabilizatory). Nazwą tworzywa
sztuczne w potocznym języku technicznym obejmuje się również półwyroby
dostarczane do przetwórcy oraz wyroby
gotowe, o ile wykonano je z materiałów,
które zgodnie z podaną definicją zaliczyć
można do grupy tworzyw sztucznych. Dziś
już samo wymienienie nazw znanych tworzyw zajęłoby na pewno kilkadziesiąt stron
pisma maszynowego. Znamy już bowiem
parę tysięcy różnych tworzyw sztucznych.
Próby systematyzacji tworzyw sztucznych spełzają na niczym, gdyż ciągle
są zgłaszane nowe właściwości, wartości, czy też same nowe produkty. Tym
nie mniej pewien podział występuje. Nie
będę oczywiście czytelników zasypywał
różnego rodzaju określeniami. Chciałbym się skupić na kilku istotnych terminach i określeniach. Proszę też zauważyć, że z kilkoma określeniami spotykamy się podczas pielęgnacji podłóg.
fot. Andrzej Rams
Nr [19] 2/2011 • www.firmasprzatajaca.pl
17
Felieton
Wymienione tworzywa sztuczne używane są, czy to do tworzenia podłogi (np.
wykładziny dywanowe, wykładziny elastyczne) czy też jako powłoki zabezpieczające. Z góry przepraszam za występujące
chemiczne terminy – ale inaczej się nie da.
Podział ze względu na budowę
»» poliolefina – są to polimery
zawierające tylko węgiel i wodór,
w których występują długie łańcuchy węglowe -C-C-C-; do najbardziej znanych przykładów zaliczają się polietylen, polipropylen
i polistyren
»» polimer winylowy – są to polimery
otrzymywane w wyniku rozerwania wiązań C=C występujących
w monomerach, na skutek czego
powstają długie łańcuchy węglowe;
formalnie rzecz biorąc większość
poliolefin również należy do polimerów winylowych, ale zazwyczaj
rozumie się pod tą nazwą takie
polimery jak poliakrylan, polimetakrylan, polichlorek winylu itp.,
a więc zawierające oprócz węgla
i wodoru także inne atomy.
»» polieter – są to polimery, w których w głównych łańcuchach
występują wiązania eterowe, najbardziej znanym przedstawicielem
jest poli(tlenek etylenu)
»» poliamidy – są to polimery w których występuje wiązanie amidowe
(-NH-C(O)-)
»» poliuretany (PUR lub PU) to
polimery powstające w wyniku
addycyjnej polimeryzacji, wielofunkcyjnych izocyjanianów do
amin i alkoholi; cechą wyróżniającą poliuretany od innych polimerów jest występowanie w ich
głównych łańcuchach ugrupowania uretanowych [-O-CO-NH-];
temperatura topnienia poliuretanów ma zakres w przybliżeniu od
120°C do 250°C
»» poliestry – są to polimery, w których w głównych łańcuchach
występuje
wiązanie
estrowe
(-C(O)-O-)
»» poliwęglany – są to polimery,
w których występuje wiązanie
węglanowe (-O-C(O)-O-) –
»» polimer nieorganiczny – (polisiloksan, polifosfazen, polisiarczek)
są to polimery, w których w głównych łańcuchach nie występują
atomy węgla
»» polipeptydy, poli (węglowodany),
kwasy nukleinowe – to wszystko
są biopolimery.
18
Zastosowania polimerów
»» tworzywa sztuczne
»» farby i lakiery
»» kleje i podobne środki powierzchniowo czynne
»» polimery ciekłokrystaliczne
»» membrany i inne materiały o zdolnościach rozdzielczych
»» mikrosfery polimerowe
»» stałe paliwa rakietowe
Przykłady polimerów
»» polietylen (PE) – pojemniki,
zabawki, folie, jest bardzo odporny
chemicznie i łatwo się go barwi na
żywe kolory
»» polipropylen (PP) – wykładziny,
rury; bardziej wytrzymały niż
polietylen (wyższa temperatura
topnienia)
»» polistyren (PS) – tworzywo konstrukcyjne, kruche ale wytrzymałe
na zgniatanie
»» poliakrylonitryl (PAN) – popularna „anilana” – podstawowy
składnik tzw. sztucznego jedwabiu
»» politereftalan etylenu (PET) –
tworzywo przezroczyste, z którego
produkuje się większość plastikowych butelek, oraz jest też stosowane jak sztuczne włókno
»» polichlorek winylu (PCW, PVC) –
wykazuje dużą odporność na działanie stężonych kwasów i zasad,
produkuje się z niego wykładziny
podłogowe, rurki i węże, często występuje jako składnik klejów i lakierów; w czasie ogrzewania polichlorek winylu mięknie
w temperaturze 60-70°C, topi się
zaś w temperaturze 140-170°C
»» nylon – mocny, rozciągliwy, liny,
sztuczne włókna
»» kauczuk syntetyczny – grupa polimerów o własnościach elastycznych
»» polimetakrylan metylu (PTFE)
– (szkło organiczne) – tworzywo
o dużej przezroczystości, w zakresie światła widzialnego i UV.
»» AKRYL – są to farby, których
spoiwem jest żywica syntetyczna
– polimetakrylan metylu. Spoiwo to ma cenne zalety: jest bardzo przeźroczyste, bezwonne, stosowane w postaci emulsji, rozprowadza sie wodą, po wyschnięciu
natomiast staje się nierozpuszczalne przez wodę tworząc silną
i trwałą powłokę
»» polisiloksan – cała gama tworzyw,
od kauczuków i żeli stosowanych
w medycynie po tworzywa konstrukcyjne, farby i smary
Nr [19] 2/2011 • www.firmasprzatajaca.pl
»» poliuretany (PU, PUR) – są to
polimery termoplastyczne (temperatura topnienia poliuretanów ma
zakres w przybliżeniu od 120°C
do 250°C), a ich własności zbliżone są do poliamidów – w odróżnieniu jednak od poliamidów nie
chłoną wody, mają bardzo dobre
własności dielektryczne; znajdują odpowiednio szerokie i różnorodne zastosowanie; można
z nich wytwarzać włókna odzieżowe, oploty przewodów, folie do
wyrobu worków, kształtki, lakiery
do izolacji przewodów i malowania podłóg, kleje do różnych
materiałów, m.in. do metali lekkich i stali, rodzaj miękkiej gumy
na membrany, opony, podeszwy
do butów
»» politetrafluoroetylen – wykazuje
odporność na wysokie i niskie
temperatury oraz działanie większości odczynników chemicznych
(m.in. wody królewskiej), jest niepalny, posiada dużą wytrzymałość
mechaniczną i sprężystość; jest
stosowany w lotnictwie (samoloty odrzutowe) oraz w przemysłach: chemicznym, radiotechnicznym, maszynowym, papierniczym, włókienniczym, farmaceutycznym, spożywczym; politetrafluoroetylen znany jest pod nazwą
handlową teflon.
Ponadto
syntetyczne
tworzywa
sztuczne można podzielić na trzy grupy:
a) Polimery termoplastyczne – miękną
pod wpływem podwyższonej temperatury. Dzieje się tak dlatego, że łańcuchy
polimerowe mogą poruszać się względem siebie, a efekt ten staje się coraz
wyraźniejszy wraz ze wzrostem temperatury. Przykładem może być polistyren
lub polichlorek winylu (PVC).
b) Polimery termoutwardzalne – występują tu wiązania porzeczne pomiędzy poszczególnymi łańcuchami polimerowymi, uniemożliwiając ich przesuwanie się względem siebie. Dlatego
takie materiały nie stają się plastyczne
w wyższych temperaturach. Do tego
typu polimerów zaliczyć można bakelit i żywice epoksydowe.
c) Polimery chemoutwardzalne, które
pod wpływem określonych czynników
chemicznych usieciowują się przestrzennie, przy czym stają się nietopliwe i nierozpuszczalne.
Tworzywa termoutwardzalne i chemoutwardzalne noszą nazwę duroplastów.
Felieton
Czy występują inne klasyfikacje polimerów? – oczywiście tak. Czy są inne polimery? – bardzo dużo i coraz więcej. Jakie
są różnice między polimerami? – lakonicznie odpowiadając: wszelakie.
Dwa produkty o tym samym przeznaczeniu wytworzone z tego samego
polimeru często różnią się od siebie np.
wytrzymałością na rysowanie czy wycieranie. Jedną próbkę poliuretanu można
z łatwością rozerwać podczas gdy identycznie wyglądającą drugą próbkę mamy
problem zniszczyć mechanicznie.
Wszystkie przedstawione podziały,
nazwy, właściwości i zastosowanie pokazują, że pojecie „polimer” nie jest jednoznaczne i oczywiste. Nawet określenie
„akryl”, które w rozumowaniu powinno
charakteryzować wyraźnie określony
materiał wcale takie nie jest.
Często od firm świadczących usługi
pielęgnacji podłóg słyszymy, że używają
polimeru. Na pytanie: jakiego? odpowiedź
nie pada. Coraz częściej też słyszę od klientów, że z tymi polimerami to jakieś nieporozumienia, bo każdy niby je stosuje, a podłogi wyglądają bardzo różnie. Wszyscy, którzy kiedykolwiek zetknęli się z powłokami
czy impregnatami do zabezpieczania podłóg wiedzą doskonale, że FAKTYCZNY
skład, a szczególnie nazwa produktu, który
zasadniczo tworzy powłokę zabezpieczającą jest tajemnicą producenta. Wiemy też
doskonale, że wytrzymałość powłok zabezpieczających jest bardzo różna i kształtuje
się w czasie pomiędzy 3 miesiące (żeby nie
powiedzieć tygodnie) nawet do 3 lat (bo
o 5 latach nikt nie da wiary chociaż tak jest).
Odpowiedź na pytanie dlaczego tak jest jest
bardzo prosta: wszystko zależy od rodzaju
i jakości polimeru użytego do produkcji
powłoki. Twierdzenie, że do zabezpieczenia danej podłogi użyto polimeru jest kompletnie na dzień dzisiejszy nieprecyzyjne.
A co jeżeli w użytym produkcie nie zastosowano polimerów? Klienci w Polsce coraz
częściej dostrzegają i coraz chętniej korzystają z możliwości prawnego dochodzenia nierzetelnie i niezgodnie z ofertą wykonanej usługi. Użycie określenia „polimer”
zobowiązuje usługodawcę do wiedzy o faktycznym zastosowaniu konkretnego tworzywa sztucznego. Ponadto wymagane jest
wyraźne określenie czasu funkcjonowania tego produktu oraz instrukcja codziennej czy okresowej pielęgnacji. Brak takich
odpowiedzi czy dokumentów w najbliższym czasie może postawić usługodawcę
przed poważnymi problemami.
Coraz baczniej w naszym kraju użytkownicy zwracają uwagę na swoje podłogi. Chętnie wydają na nie spore kwoty,
ale tez chcą, aby im służyły długo i w idealnym wyglądzie. Czasy gdy „obuwie sportowo podobne” sprzedawano w Polsce pod
nazwą „adidasy” już minęły. Taki proceder jest ścigany i grożą za jego uprawianie poważne konsekwencje prawne. Sprzedawcy tego asortymentu wiedzą, że nie
warto nadużywać nazw, terminów, określeń, które nijak się mają do rzeczywistości. To samo dotyczy pojęć „polimer”
i „polimeryzacja”. Zwróćmy uwagę co wpisujemy w oferty i o czym mówimy naszym
klientom. Naprawdę warto.
Nr [19] 2/2011 • www.firmasprzatajaca.pl
19