(c) Graphicstock

Výroba polymerů v mikrovlnném tlakovém hrnci

Speciální polymery jsou materiály užitečné tam, kde je potřeba vysoká odolnost vůči okolním podmínkám – například v motorech. Překážkou v jejich rozšíření byla tradičně náročnost výroby. Napodobováním procesů probíhajících v hlubokých vrstvách Země se podařilo tuto výrobu značně zjednodušit. Stačí k tomu voda a zařízení ze všeho nejvíce připomínající mikrovlnný tlakový hrnec.

Je mnoho situací, kdy je potřeba použít lehký materiál i v náročných podmínkách, například za vysokých teplot nebo tam, kde hrozí obroušení. Speciální polymery, které jsou značně mechanicky, chemicky i tepelně stálé, jsou vhodnou volbou i v takových situacích, jako je použití v palivových článcích nebo některých elektronických zařízeních. Takovými materiály jsou i aromatické polyimidy.

Co tedy brání jejich masovému použití? Jako obvykle, výroba. Běžně se tyto materiály totiž připravují za vysokých teplot v toxických rozpouštědlech, jako jsou například xyleny (blízcí příbuzní toluenu) nebo kresoly. O účinný způsob jejich přípravy za neškodnějších podmínek je tedy zájem ze strany výrobců i vlád, snažících se o zachování životního prostředí.

Zde nastupují vědci, kterým se nedávno podařilo vyvinout metodu přípravy takovýchto polymerů ve vodě, tedy environmentálně značně příjemnějším rozpouštědle. Tzv. hydrotermální polymerizace je technika napodobující procesy probíhající v hlubších vrstvách Země. Jedná se o práci ve vodě o teplotě vyšší, než je její bod varu za normálních podmínek. V kapalném stavu je „držena“ tlakem.

Typicky je tedy zahřívání prováděno v pevně uzavřené nádobě v autoklávu. Potíž s běžným autoklávem je ale v tom, že nelze dostatečně přesně kontrolovat postup zahřívání a místo vysoce krystalického odolného polymeru vznikají zároveň i mnohem měkčí amorfní složky.

Zde přichází na řadu mikrovlnný reaktor, v němž je možno dosáhnout vysoké teploty (typicky 200 °C) řízeně ve velmi krátkém čase, běžně i za dvě minuty, a tím snížit množství amorfního (méně odolného) produktu na minimum. Průběh reakce ovlivňují teplota, tlak, koncentrace původní soli i další faktory. Díky střídání různých podmínek v mikrovlnném reaktoru se podařilo stanovit jejich kombinace vhodné k výrobě polymeru.

Celkově se tedy podařilo s využitím mikrovlnného ohřevu připravit kvalitní, krystaličtější, vysoce odolný polymer a prozkoumat průběh jeho vzniku za různých teplot. Tím se ukazuje, jak lze levně a bezpečně získat špičkové materiály v zařízení ze všeho nejvíc připomínajícím mikrovlnný tlakový hrnec.

BAUMGARTNER, Bettina, Michael J. BOJDYS, Philipp SKRINJAR a Miriam M. UNTERLASS. Design Strategies in Hydrothermal Polymerization of Polyimides. Macromolecular Chemistry and Physics [online]. 2016, 217(3), 485-500 [cit. 2016-11-07].

Převzato z popularizační rubriky Přírodovědecké fakulty UK Praha

Zpracoval: David FATKA

Ptolemaiova mapa světa, zdroj: Wikipedia, licence obrázku public domain

V Athénách popsán starověký masový hrob

Má jít účastníky Kylonova pokusu o převrat. Kylon byl aristokrat a olympijský vítěz v běhu …

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close