Műanyagfajták

Az első „biopolimerek” kifejlesztői elsősorban arra törekedtek, hogy azok használat után természetes körülmények között vagy komposztáláskor rövid idő után lebomoljanak. Később a „megújuló forrásból”, azaz növényi alapanyagokból gyártható polimerek felé fordult az érdeklődés. Újabban a kutatók arra törekszenek, hogy a polimereknek legalább valamilyen hányada készüljön megújuló forrásból, de a polimer tulajdonságai ne legyenek gyengébbek a hagyományos műanyagokénál. Ezért ma már „műszaki biopolimerek” is vannak. A következőkben három ilyen újdonságot mutatunk be.

Az elmúlt évtizedekben az elasztomerek igen nagy számú változatát fejlesztették ki, és a különböző keménységű, könnyen feldolgozható rugalmas anyagok népszerűvé váltak, sokféle területen alkalmazzák őket. Ezek a területek tovább bővülhetnek, ha az elasztomerek eredeti tulajdonságait funkcionálással újabb hasznos tulajdonságokkal egészítik ki. A mágneses vagy elektromos térre méretváltozással reagáló elasztomerek pl. megjelenhetnek a vezérlő- és szabályozórendszerekben, mikrostrukturált elasztomerfelületekkel pedig tökéletesen kiürülő szuperhidrofób tartálybelsőket lehet készíteni.

Az ipar folyamatosan igyekszik új fejlesztésekkel megfelelni az anyagokkal és konstrukciókkal szembeni elvárásoknak, mint pl. a költség- és tömegcsökkentés, a fenntartható fejlődés biztosítása, kisebb ökológiai lábnyom stb. Ezt részben a polimerizáció során bevezetett újításokkal, részben a polimerek adalékolásával, kompaundálásával, részben pedig a feldolgozógépek, technológiák terén bevezetett új megoldásokkal érik el. A PP alkatrészek esztétikai megjelenését javító lakkrétegek tapadását a felület előkészítésének módja mellett számos tényező befolyásolja, ezek kiterjedt vizsgálata segíti a megfelelő kompaundok kifejlesztését.

Az autógyártásban és a villamosiparban a korábbiaknál hőállóbb és nehezebben égő műanyagokra van szükség, igényeiket azonban jelenleg csak drága, ún. nagy hőállóságú és nagy teljesítményű műszaki műanyagokkal lehet kielégíteni. A poliamidgyártók saját gyártmányaik tulajdonságait próbálják az elvárások szintjére emelni, hogy ezek alkalmassá váljanak a költséges alapanyagok kiváltására.

Német kutatók a poliamidok részleges térhálósítására dolgoztak ki különböző módszereket. Az egyik fejlesztés célja a PA6 ütésállóságának növelése, a másiké a PA66 hőformázásának és fúvásának jobb kézbentartása volt.

Az autóipari alkatrészek kedvelt alapanyagai a PP alapú kompaundok. A töltött kompaundok tömege habosítással tovább csökkenthető. Egy másik kutatásban a gumihulladékot tették alkalmassá a PP ütésállóságának növelésére.

A poliamid a műszaki műanyagok egyik legnépszerűbb és legnagyobb mennyiségben alkalmazott alapanyagcsaládja. Első változatát 80 éve fedezték fel, amióta fényes karriert futott be.

A termoplasztikus elasztomerek (TPE-k) köztes helyet foglalnak el a polimerek és a gumik között. Fő előnyük, hogy a gumik nehézkes feldolgozása helyett a hőre lágyuló műanyagoknál megszokott módon formázhatók. A TPE-knek ma már számos változata ismert, és egyre népszerűbbek nemcsak a felhasználók, hanem a gyártók között is, mert mindkét félnek jelentős hasznot hoznak. Az 1. részben bemutattuk a TPE-k múltját, jelenét és közeljövőjét, a 2. részben azt, hogy merre vezethet a további útjuk.

A polimerek előállításához alkalmas, megújuló forrásból származó alapanyagok új tagja egy 18 szénatomot tartalmazó dikarbonsav, amelyet polikondenzálással gyártott polimerek szintéziséhez lehet felhasználni. Az ezzel a dikarbonsavval szintetizált poliamidoknak, poliuretánoknak, poliakrilátoknak számos előnyös tulajdonsága van. A megújuló források felhasználása jegyében próbálnak vegyi anyagokat (pl. tejsavat) készíteni közvetlenül metánból. Egy cég megújuló forrásként PP-ben osztrigakagylók őrleményét alkalmazza töltőanyagként.

A jó öreg PVC még mindig tartja első helyét a felhasznált műanyagok mennyiségét tekintve. Vezető helyét veszélyeztette, hogy a ftaláttípusú lágyítókat az EU Vegyi Ügynöksége, az ECHA nagy kockázatú vegyi anyagnak minősítette. Ma már a legkockázatosabb ftalátokat egyfelől más ftaláttermékekkel helyettesítették, másfelől pedig új ftalátmentes lágyítókat fejlesztettek ki.

A műszaki műanyagok zászlóshajójának számító poliamidokat folyamatosan fejlesztik a hőállóság, vegyszerállóság további növelése céljából, ami újabb fémhelyettesítéseket tesz lehetővé.

A világ vezető alapanyag-gyártói folyamatosan fejlesztik típusaikat. Ennek során nem csak adalékolással, hanem a molekulák összetételének megváltoztatásával is kísérleteznek. Az alábbiakban a palackgyártás legnépszerűbb anyaga, a PET összetételének mó-dosítását mutatjuk be. Mindezen fejlesztések célja a tulajdonságok javítása és/vagy a költségek csökkentése.

A személygépkocsik gyártásánál a műszaki követelmények teljesítése mellett egyre fontosabb a tömegcsökkentés, valamint az esztétikai és a gazdaságossági szempontok érvényesülése. A fényes, sima, ún. zongoralakk-felületű alkatrészeket eddig csak PMMA-ból vagy fóliával kasírozott polikarbonátból lehetett utólagos lakkozás nélkül előállítani. Az újonnan kifejlesztett modifikált SAN olcsóbban, kisebb tömeggel és jobb feldolgozhatósággal kínálja a megfelelő esztétikai jellemzőket kül- és beltéri alkalmazásokhoz.

A poliamidok tulajdonságait pl. töltőanyagokkal, elasztomerekkel, üveg- és szénszálakkal tovább lehet javítani. Az adalékok összetett hatása miatt azonban általában többféle komponens adagolására van szükség, amivel a kívánt tulajdonságok optimalizálhatók. Egy kutatócsoport az ütésállóságot egy újszerű PA6/poliéter blokk-kopolimerrel javította, egy másik nanoszilikát és elasztomer egyidejű jelenlétének hatását vizsgálta PA12 mátrixban.

A részben kristályos szerkezetű műszaki műanyagok közül a poli(butilén-tereftalát) és a poliamidok hosszú távú viselkedésének előrejelzése a villamosipari és az autóipari alkalmazások szempontjából egyaránt fontos.

Töretlen a PP alappolimerek és kompaundok fejlesztése A PP változatlanul a legsokoldalúbb műanyag, és egyre újabb variációi jelennek meg a piacon. Ez érvényes az alappolimerekre és a kompaundokra is. Ezek közül mutatunk be néhány újdonságot.

A villamos energia hőmérséklet-különbséggé vagy fordítva a hőmérséklet-különbség villamos energiává való közvetlen átalakítása bizonyos polimerekkel is megvalósítható. Ahhoz azonban, hogy termoelektromos elven pl. hűtőszekrények készüljenek, még számos problémát kell a kutatóknak megoldani.

A piacon forgalmazott PLA-k D- és L-laktid keverékéből épülnek fel. Egy új technológia révén tiszta D-laktidból vagy tiszta L-laktidból is lehet PLA-t gyártani, amelynek hőállósága eléri a 180 °C-t.

A Szemle előző számaiban (2012. 1. és 2. szám) közölt cikkek folytatásaként az ásványi anyagokkal, szénnanocsövekkel és grafénnel töltött kompozitokról olvashatnak. Az intenzív kutatások eredményeképpen egyre szélesedik a mátrixanyagok köre (pl. epoxi-gyanta, poliuretán, poliamid), a töltőanyagok választéka és a nanoanyagok bekeverése, diszpergálása is.

at fejlesztettek ki, amelyek részben hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a hagyományos kopolimer jellegű szilikonkaucsukok, de vegyszerállóságuk több közeggel szemben lényegesen jobb. Alkalmazásuk elsősorban az autóiparban előnyös.