Műanyagfajták

Sokat olvashatunk a nanokompozitok előnyös tulajdonságairól, azonban előállításuk nem problémamentes. Aki a gyakorlatban is eredményeket akar elérni, nem árt, ha a nanokeverékek termodinamikai alapjaival is tisztában van. Ezenkívül olvashatnak a nanokaolinalapú és a rétegelt hidroxidokkal képzett nanokompozitokról.

A grafént – amely tulajdonképpen egy csupa szénatomból felépülő grafit monoréteg – 2004-ben azonosították, és 2010-ben Nobel-díjjal ismerték el izolálását. Azóta még kiterjedtebben kutatják tulajdonságait, kompozitokban való alkalmazását.

Egy-egy új alkalmazás sokszor új alapanyagtípus kifejlesztését igényli. Erre példa a Lanxess új poliamid 6 típusa. A másik anyagfejlesztés - a nagy molekulatömegű polietilén egyik új típusa - elsősorban a költségek csökkentésére irányul.

A műszaki műanyagok és a nagy teljesítményű műanyagok fejlesztésével, új típusok kialakításával sok cég foglalkozik. A fémek helyettesítésén túlmenően ezek az anyagok számos funkcionális előnnyel rendelkeznek. A részben megújuló nyersanyagforrások felhasználása ebben az anyagcsoportban is egyre inkább előtérbe kerül.

Hő hatására egyes polimerek megnyúlnak, majd bizonyos körülmények között visszanyerik eredeti alakjukat. A felmelegítés történhet direkt és indirekt – pl. elektromágneses mezőben – módon, ennek körülményeit vizsgálják a kutatók. Az alakmemóriával rendelkező polimerek bevezetésére a műszaki, orvostechnikai területeken számíthatunk.

A műanyagok szerkezetükből adódóan általában szigetelők a villamos árammal szemben. Bizonyos alkalmazások – pl. az üzemanyagcellák – azonban vezető műanyagokat igényelnek. A műanyagok vezetővé tételére több módszer ismeretes, ezeket folyamatosan fejlesztik a vezetőképesség növelése és a költségek csökkentése érdekében.

A világ vezető alapanyaggyártói a műszaki és a nagy teljesítményű műanyagokat folyamatosan fejlesztik, elsősorban az autóipar, a repülőgépgyártás igényeit követve. Az alábbi cikkben a poliimidekről, a poliftálamidokról és a polikarbonátokról olvashatnak.

A bioműanyagok piaca a hagyományos műanyagokénál nagyobb mértékben növekszik. Ma már a fejlesztések célja nem csak a termék használat utáni lebomlásának elősegítése, hanem a megújuló nyersanyagforrások minél nagyobb arányú felhasználása a fosszilis nyersanyagokból nyert műanyagokkal azonos tulajdonságú műanyagok előállításához. Ez a törekvés ma már eredményes a műszaki műanyagok gyártásában is.

A poli(aril-éter-keton) a nagy teljesítményű műanyagok családjába tartozik. A drága alapanyag típusait és feldolgozási technikáit folyamatosan fejlesztik. Lézerszinterezéssel elsősorban prototípusok, kis szériás sorozatok gyárthatók belőle gazdaságosan.

Egyes szakértők véleménye szerint a kőolaj helyett megújuló forrásból készített bioműanyagok előbb-utóbb a mai műanyagok 90%-át helyettesítik. Hogy ez mikorra következik be, az a technológiák fejlődésétől és a nyersolaj árától függ. Egy tanulmány 2020-ig terjedő előrejelzéseket tett közzé.

A fenntartható fejlődés, a kisebb energiafelhasználás érdekében folyamatos a törekvés a fémek műanyagokkal való kiváltására. Ebben nagy szerepet kapnak az újonnan kifejlesztett poliamidtípusok. Az egyik fő megoldandó probléma a poliamidok higroszkóposságának csökkentése a nagyobb méretállóság érdekében, a másik fontos cél az éghetőség csökkentése.

A napjainkban szédületes fejlődésnek indult és szinte valamennyi gazdasági ágazatban megjelenő nanotechnológia lesz várhatóan a XXI. század meghatározó technológiája. A nanoméretű töltőanyagokat tartalmazó nanokompozitoknak már rohamosan bővülő piaca és alkalmazási területei vannak, de hamarosan felzárkóznak ehhez az átlátszó karcálló lakkok. Legújabb ágát képviselik ennek a technológiának a funkcionális nanostrukturált felületek, amelyek tulajdonságait (fényvisszaverés, fényszóródás, öntisztulás) segítségükkel tetszőlegesen lehet majd szabályozni.

Felfedezésük után több évtizeddel is töretlen a poliolefinek fejlesztése. Egyre újabb technológiákat és egyre újabb típusokat dolgoznak ki, hogy kielégítsék a fokozódó igényeket. Az alábbiakban egy új technológiát mutatunk be, amellyel az eddigieknél merevebb és egyúttal vegyszereknek jobban ellenálló PE-HD-t lehet előállítani. Ismertetünk két üvegszálas PP-típust is, amelyekkel az autógyártás drágább és nagyobb sűrűségű műszaki műanyagokat tud helyettesíteni.

A hőre lágyuló elasztomerek – TPE-k – a legutóbbi évek sikeranyagai. Hőre lágyuló mátrixuk révén könnyen feldolgozhatók, elasztomerfázisuk révén gumikat helyettesíthetnek. Kémia összetételük igen változatos, teljesítményük határait egyre bővítik. Egyeseket kompaundálással, másokat blokk-kopolimerizálással állítanak elő. Vannak már megújuló forráson alapuló "zöld" változataik is. A cikket – terjedelme miatt – két részletben közöljük.

A hőre lágyuló elasztomerek – TPE-k – a legutóbbi évek sikeranyagai. Hőre lágyuló mátrixuk révén könnyen feldolgozhatók, elasztomerfázisuk révén gumikat helyettesíthetnek. Kémiai összetételük igen változatos, teljesítményük határait egyre bővítik. Egyeseket kompaundálással, másokat blokk-kopolimerizálással állítanak elő. Vannak már megújuló forráson alapuló "zöld" változataik is. Az összeállítást – terjedelme miatt – két részletben közöljük.

Nikkel és vas-oxid tartalmú keverékek előállítását és tulajdonságait vizsgálták a vezetőképesség növelése és alakmemóriával rendelkező polimerek előállítása céljából. A kutatások eredményei az elektronikai alkalmazások szempontjából érdekesek.

A nanokompozitokkal foglalkozó cikkek többségében a kompozitok tulajdonságait vizsgálják, és csak kevés ismerteti részletesebben a kompozitok előállítási technikáit. Az ömledékkompaundálás körülményeinek vizsgálata mellett érdeklődésre tarthat számot a szol-gél technológia alkalmazása is a nanokompozitok előállítása céljából.

A nagy teljesítményű műanyagokról folyóiratunkban már többször közöltünk ismerteté-seket, adatokat. Az alábbi összeállításban a poli(éter-imid) – PEI, a poli(éter-éter-keton) – PEEK, a poli(vinilidén-fluorid) – PVDF és a poli(fenilén-szulfid) – PPS tulajdonságai és alkalmazási példái érdemelnek figyelmet.

Napjainkban a nanokompozitok piaca még viszonylag kicsi, azonban a kompaundokat és alkalmazásaikat gőzerővel fejlesztik. A nanoméretű töltőanyagokat kombinálják a hagyományos töltőanyagokkal, ami olcsóbbá teheti az egyébként drága kompozitokat.

Néhány különleges fajtától eltekintve a polimerek alaptulajdonsága, hogy villamosan szigetelő tulajdonságúak. Adalékokkal azonban a szigetelő polimereket vezetőképessé lehet tenni. Ennek új módszereit mutatjuk be az alábbiakban.