Polimery i ich zastosowania interdyscyplinarne Tom 2
Materiały polimerowe są wykorzystywane we wszystkich dziedzinach techniki, a chemia polimerów to istotna, interdyscyplinarna dziedzina wiedzy, niezbędna nie tylko chemikom, ale również inżynierom, technologom, a nawet lekarzom.
Polimery i ich zastosowania interdyscyplinarne to podręcznik akademicki, który w sposób prosty i przejrzysty opisuje wybrane zagadnienia z zakresu chemii, fizykochemii i metod badawczych polimerów. Dla każdej grupy polimerów zostały podane liczne przykłady zastosowań w nauce, technologii i życiu codziennym, na podstawie szeroko cytowanej literatury naukowej.
Książka jest kontynuacją i uzupełnieniem świetnie przyjętych podręczników Polimery. Otrzymywanie, metody badawcze i zastosowania oraz Współczesna wiedza o polimerach (t. 1 i 2). Drugi tom przedstawia
polimery przemysłowe, omówiono w nim m.in. następujące zagadnienia:
• woda w strukturach polimerów,
• toksykologia monomerów, polimerów i tworzyw polimerowych,
• jonowe układy polimerowe,
• układy związane z koloidami,
• układy micelelarne,
• barwienie polimerów i włókien,
• metalizowanie polimerów,
• dodatki i środki pomocnicze w przetwórstwie polimerów i tworzyw polimerowych,
• kompozyty polimerowe,
• nanomateriały polimerowe,
• polimery supramolekularne.
Publikacja przeznaczona jest zarówno dla studentów kształcących się w zakresie chemii, technologii chemicznej, inżynierii materiałowej, ochrony środowiska, medycyny i farmacji, pracowników naukowych i dydaktycznych, jak i osób, które technologią polimerów interesują się zawodowo.
7. KOMPOZYTY POLIMEROWE 1
7.1. Charakterystyka kompozytów 1
7.1.1. Wpływ wody na kompozyty 6
7.2. Napełniacze 7
7.2.1. Napełniacze proszkowe 9
7.2.2. Związki preceramiczne (napełniacze specjalnego zastosowania) 14
7.2.3. Skala twardości Mohsa 18
7.3. Napełniacze włókniste 18
7.3.1. Włókna monokrystaliczne (wiskery) 20
7.3.2. Włókna azbestowe 22
7.3.3. Włókna bazaltowe 22
7.3.4. Włókna nieorganiczne z boru 23
7.3.5. Włókna szklane 24
7.3.6. Tkaniny i maty 31
7.3.7. Zagrożenie powodowane włóknami szklanymi 33
7.4. Włókna węglowe 34
7.5. Włókna metaliczne 39
7.6. Włókna naturalne 40
7.6.1. Włókna roślinne 40
7.6.2. Włókna drewna i mączka drzewna 46
7.7. Korek dębowy 47
7.8. Nanokompozyty hybrydowe 48
7.8.1. Nanonapełniacze 49
7.9. Kompozyty jednoskładnikowe 58
7.9.1. Laminaty (kompozyty warstwowe) 59
7.10. Kompozyty warstwowe 63
7.11. Kompozyty elektroprzewodzące 66
7.12. Kompozyty magnetyczne 70
7.13. Kompozyty ekranujące promieniowanie elektromagnetyczne 70
7.14. Biokompozyty 71
7.14.1. Kompozyty biodegradowalne oparte na skrobi 74
7.15. Biokompozyty w medycynie 74
7.16. Uszkodzenia użytkowe kompozytów 81
7.16.1. Defekty technologiczne i użytkowe 81
7.16.2. Właściwości fizyczne i mechaniczne polimerów i kompozytów pod działaniem sił zewnętrznych 83
7.16.3. Procesy starzenia polimerów i kompozytów 90
7.17. Metody przetwórstwa kompozytów (wybrane zagadnienia) 94
7.17.1. Otrzymywanie tłoczyw i impregnatu 94
7.17.2. Laminowanie 96
7.17.3. Prasowanie ciśnieniowe płytowe 97
17.4. Pultruzja 100
7.17.5. Metoda nawijania 101
7.17.6. Metoda wtryskiwania żywicy 102
7.17.8. Spawanie termoplastycznych kompozytów 102
7.18. Betony i ich modyfikacja polimerami 104
7.20. Polimery i kompozyty samonaprawiające się 111
7.21. Zastosowanie polimerów i kompozytów dla celów wojskowych 114
7.21.1. Kompozyty kuloodporne 115
8.BARWIENIE I METALIZOWANIE POLIMERÓW 119
8.1. Podstawy wiedzy o barwach 119
8.2. Barwniki stosowane do barwienia tworzyw polimerowych i włókien 125
8.2.1. Pigmenty 128
8.4. Barwienie termoplastów 135
8.5. Barwienie duroplastów 137
8.6. Techniki drukarskie stosowane w drukowaniu na polimerach 138
8.7. Drukowanie 3D 141
8.8. Metalizowanie polimerów 143
8.8.1. Metalizowanie bezprądowe 144
8.8.2. Metalizowanie elektrolityczne 145
8.8.3. Metalizowanie elektrolityczne 147
8.8.4. Metalizowanie metodami fizycznymi 147
9. DODATKI I ŚRODKI POMOCNICZE W PRZETWÓRSTWIE POLIMERÓW I TWORZYW POLIMEROWYCH 149
9.1. Wstęp. 149
9.2. Stabilizatory termiczne 150
9.3. Środki smarujące 151
9.4. Porofory 153
9.5. Plastyfikatory 154
9.6. Środki opóźniające palenie 157
9.7. Przeciwutleniacze 162
9.8. Fotostabilizatory 166
9.9. Antystatyki 168
9.10. Środki poślizgowe i antypoślizgowe 168
9.11. Środki przyspieszające degradację 169
9.12. Środki i polimery biocydowe 171
10. TOKSYKOLOGIA MONOMERÓW, POLIMERÓW I TWORZYW SZTUCZNYCH 176
10.1. Oddziaływanie polimerów na organizm cz•owieka 176
10.2. Toksykologia monomerów 178
10.3. Toksykologia polimerów 179
10.4. Toksykologia tworzyw polimerowych 180
10.5. Zagroz•enia toksyczne w procesach produkcyjnych polimerów i tworzyw polimerowych 181
10.6. Zagrożenia toksyczne w pożarach i procesach spalania tworzyw polimerowych 181
11. RECYKLING POLIMERÓW I TWORZYW POLIMEROWYCH 186
11.1. Odpady tworzyw polimerowych 186
11.2. Zielona chemia w recyklingu odpadów tworzyw polimerowych 194
11.3. Odpady tworzyw sztucznych w wodach powierzchniowych 195
11.4. Odpady tworzyw polimerowych w morzach i oceanach 197
11.5. Recykling polimerów i tworzyw polimerowych 198
11.6. Biorecykling 199
11.7. Recykling wybranych polimerów 201
11.7.1. Recykling termoplastów winylowych 201
11.7.2. Recykling poli(chlorku winylu) (PVC) 201
11.7.3. Recykling poliestrów termoplastycznych 204
11.7.4. Recykling poliuretanów i pianek poliuretanowych 206
11.7.5. Recykling duroplastów 207
11.8. Recykling kompozytów z włóknami wzmacniającymi 208
11.9. Recykling tworzyw polimerowych z pojazdów samochodowych 208
11.10. Recykling wyrobów gumowych i opon samochodowych 209
11.11. Recykling odpadów szklanych 213
11.12. Spalanie tworzyw polimerowych 214
11.13. Ekobilans polimeru 215
11.14. Polityka ustawodawcza państwa sprzyjająca recyklingowi polimerów i tworzyw polimerowych 216
12. WODA W STRUKTURACH POLIMERÓW 219
12.1. Właściwości fizyczne wody 219
12.2. Właściwości higroskopijne polimerów 221
12.3. Wpływ wody na szkło 224
12.4. Polimery rozpuszczalne w wodzie 225
12.5. Polielektrolity amfoteryczne 227
12.6. Naturalne polimery rozpuszczalne w wodzie 228
12.7. Woda w strukturach biopolimerów 229
13. JONOWE UKŁADY POLIMEROWE 230
13.1. Surfaktanty 230
13.2. Monomery amfifilowe 232
13.3. Kopolimery amfifilowe 235
13.4. Uporządkowane struktury tworzone przez zwia•zki amfifilowe 236
14. UKŁADY ZWIĄZANE Z KOLOIDAMI 238
14.1. Koloidy 238
14.2. Dyspersje 242
14.2.1. Emulsje i mikroemulsje 243
14.3. Flokulacja 246
14.4. Agregaty koloidalne 247
15. UKŁADY MICELARNE 248
15.1. Budowa miceli 248
15.2. Micele wielowarstwowe 250
15.3. Błony biologiczne (polimeryczne agregaty asocjacyjne) 251
16. NANOMATERIAŁY POLIMEROWE 256
16.1. Krótka historia i definicje nanonauki 256
16.2. Nanomateriały 257
16.2.1. Nanowarstwy polimerowe 259
16.3. Nanomateriały polimerowe 266
16.3.2. Zastosowania nanomateriałów i nanocząsteczek 267
16.4. Nanoczaąstki metali 267
16.4.1. Nanocząstki srebra 267
16.4.2. Nanocząstki złota 269
16.4.3. Zastosowania nanocząstek metali 271
16.4.4. Plazmony na nanocząstkach metali 272
16.5. Nanopolimery węglowe 273
16.5.1. Grafen 273
16.5.2. Fulereny 282
16.5.3. Nanorurki węglowe 285
16.5.4. Nanowłókna i nanokapsułki węglowe, otrzymywane metodą syntezy spaleniowej 298
16.5.5. Karbin 298
16.5.6. Poliyny i polikumuleny 300
16.6. Działania toksyczne nanomateriałów 301
16.6.1. Działania toksyczne nanopolimerów węglowych 303
17. POLIMERY SUPRAMOLEKULARNE 304
17.1. Chemia supramolekularna 304
17.2. Wiązania niekowalencyjne 306
17.2.1. Siły van der Waalsa 307
17.2.2. Wiązania wodorowe 309
17.2.3. Oddziaływania donorowo-akceptorowe (koordynacyjne) 310
17.2.4. Oddziaływania efektu hydrofobowego 311
17.2.5. Oddziaływania stackingowe 311
17.2.6. Oddziaływania jonowe 311
17.2.7. Kompleksy „gospodarz–gość” 312
17.3. Polimery supramolekularne rozpoznania molekularnego „gospodarz– gość” 313
17.3.1. Polimery z eterami koronowymi 314
17.3.3. Polimery z kryptandami 319
17.3.4. Polimery z grupami porfinyrowymi 320
17.3.5. Polimery kaliksarenowe 326
17.4. Maszyny supramolekularne 328
17.4.1. Rotaksany i polirotaksany 329
17.4.2. Katenany i polikatenany 333
17.4.3. Cyklodekstryny i policyklodekstryny 334
17.4.4. Maszyny molekularne 338
17.4.5. Biologiczne maszyny molekularne 338
LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 341
