76662630-10a-Polimerni-materijali-AS.pdf

8/10/2019 76662630-10a-Polimerni-materijali-AS.pdf

1/99

Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 1

Mainski materijali-Predavanje (AS)- 10abbb

Polimerni materijali


2/99


UkupnaUkupna svetskasvetskaproizvodnja materijalaproizvodnja materijala

1930.1940. 1950. 1960..

1970 1980. 1990.2000.Godina

Ukupna

svetskap

roizvodnja

/106

t1000

100

10

1

Bakar (8940 kg/m3)

Aluminijum (2710 kg/m3)

Kauuk (1000 kg/m3)

Cink (7130 kg/m3)

Sirovo eljezo (7800 kg/m3)

Polimeri (bez kauuka)

(1100 kg/m3

)

1983. Ukupna godinjaproizvodnja polimera

zapreminom nadmailaproizvodnju sirovog gvoa!


3/99


Podru

odrujaa primenerimene polimernih materijalaolimernih materijala

Ostalo

16.5%

Kuna oprema

4.5%

Elektroindustrija

7,0%

Pakovanja

27.0%

Automobili

8.0%Poljoprivreda

2.0%

Graevinarstvo

27.0%

Nametaj

8.0%


4/99


Pakovanja


5/99


Automobili (delovi karoserije)


6/99


Medicinska tehnika


7/99


Vazduhoplovnaazduhoplovna

industrija

ndustrija

stalo

stalo


8/99


Po nastanku:

PRIRODNI (npr. prirodni kauuk) SINTETIKI (npr. PVC)

PoPo hemijskomhemijskom sastavu:sastavu:

ORGANSKIORGANSKI (PE, PVC(PE, PVC))

ANORGANSKIANORGANSKI (npr. silikonski kau(npr. silikonski kauuk)uk)

Podela polimera


9/99


Definicija

Plasike su vetake (sintetike) materije koje imaju amorfnumakromolekularnu strukturu.

Polazne sirovine za proizvodnju plastika mogu biti:

mineralnogi

nafta,

ugalji

zemni gas.

organskogporekla

biljnogili

ivotinjskog.


10/99


Poluproizvodi i finalni proizvodi dobijaju se iz frakcija sirove nafte visoke

temperature kljuanja (oko 300C), tako to se te frakcije zagrevaju pod

visokim pritiskom i pri visokoj temperaturi, te nastaje raspad velikih

molekula (makromolekula) na manje pogodne za industriju vetakih

proizvoda.Vrste poluproizvoda i finalnih proizvoda koji se dobijaju iz sirove nafte dati

su na sledeoj shemi.

Sirova nafta

Propilen

Etilen

Butadijen

Polipropilen

Polistiren

Polietilen

Vetaki kauuk


11/99


Pored sirove nafte, danas se sve vie koristi kao hemijska sirovina i zemnigas u iji sastav ulazi metan (oko 90%), kao i etan, propan, butan, pentan,

heksan i njihovi izomeri, a takodje i CO2, H2, CO, N2, H2S i dr. Zemni gas se

preradjuje nepotpunim sagorevanjem ili termikim razlaganjem (pirolizom pri

oko 700C). Nepotpunim sagorevanjem nastaje acetilen, kao i meavina CO2i H2 pogodna za sintezu ureje (karbamida) i amonijaka. Putem pirolize dobija

se etilen, propilen, acetilen i druga jedinjenja koja se koriste za dalju

hemijsku sintezu.Iz uglja dobijaju se razna hemijska jedinjenja putem tzv. suve destilacije

(koksovanja). Ona se zasniva na zagrevanju uglja bez prisustva vazduha pri

temperaturi 1100-1300C. U tom procesu nastaju gasni proizvodi, teni

proizvodi (tzv. smole) i vrsti proizvodi (koks). Prikaz polimernih proizvoda

dobijenih iz uglja dat je na sledeoj shemi.


12/99


Ugalj

Smole

Koksni

gas

Butadijen

Benzen

Fenol

Krezol

Naftalen

Acetilen

Vodeni

gas

Metan

Freon

Fosgen

Poliestri

Polistiren

Fenoplasti

Aminoplasti

Anhidrid

ftalne kiseline

Vinil hlorid

Izobutanol

Metil hlorid

Tetrafluoroetilen

Dvocijanin

Alkidna

smola

Polivinilhlorid

Izobutinel Opanol

Silikoni

Teflon

Poliuretan


13/99


U industriji polimernih materija upotrebljavaju se biljne i ivotinjske

sirovine od kojih se dobijaju finalni proizvodi prikazani na sledeoj shemi.

Biljne sirovine

Celuloza

Prirodni kauuk

Celulozni acetat

Celofan

Celuloid

Guma

Ebonit


14/99


Naziv plastine mase (plastike) potie otuda to su u nekoj fazi prerade onebile deformabilne;

Kod jednih vrsta plastika deformabilnost se stalno zadrava, a proizvodi se

mogu reciklirati (termoplasti),

Kod drugih deformabilnost trajno gubi pri zavrnoj preradi (duroplasti).

Termoplastini materijali (termoplasti) omekavaju pod dejstvom

toplote, a pri hladjenju opet otvrdnjavaju. Primeri termoplasta su:polistiren,polietilen, najlon, pleksiglas, teflon. Termoplasti uglavnom nisu otporni na

povienim temperaturama (izuzetak je teflon),

Suprotno tome termoreaktivne plastike (duroplasti) otvrdnjavaju pri

zagrevanju i dobijaju trajan oblik te se vie ne moe uspostaviti stanje

plastinosti. Primeri duroplasta su: bakelit, guma, silikon, epoksi smole.

Duroplasti ne gore ve se na dovoljno visokim temperaturama ugljeniu i

razgradjuju.


15/99


Struktura polimernih materijala

Kao to iz naziva proizilazi, ove materije se sastoje iz vie mera, kojipredstavljaju osnovnu jedinicu jednog molekula-monomera(od grke rei

mono= jedan i meros= deo). Povezivanjem velikog broja monomera u

dugaak lanasti molekul dobija sepolimer(od grke reipolis= mnogo,

meros= deo) kako je prikazano na slici. Kad se kae da su molekuli"polimerizovani" to znai da su medjusobno povezani u vee agregate, tj.

makromolekule ili velike molekule.

C

H

H

C

H

H

C

H

H

C...C

H

H

C

H

H

C

H

H

C

H

H

CC

H

H

Strukturneformule

a) Mer b) Monomer c) Polimer

Etilen Polietilen


16/99


C

H

H

C

H

H

C

H

H

C

H

OH Cl

C

H

H

C

H

C

C

C

CC

C

H

H

HH

H

C

H

H

H

C

Benzenovprsten

C

H

H

C

H

OC

O

CH H

H

Acetat

C

H

H

C

H

C H

H

H

C

H

H

C

Cl

Cl

C C

F F

FF

Etilen Vinil alkohol Vinil hlorid Viniliden hlorid Tetrafluoroetilen

Razne vrste monomera

Stiren Vinil acetat Izopropilen


17/99


Makromolekul polietilena


18/99


Makromolekuli

nekih polimera


19/99


LINEARNA

GRANATA

UMREENA

MolekulMolekulararnana (hemijska(hemijska) struktura polimera) struktura polimera

OpOptiti izgledizgled makromolekulamakromolekula


20/99


NadmolekulNadmolekulararnana struktura polimerastruktura polimera

AMORFNA STRUKTURAAMORFNA STRUKTURA


21/99


NadmolekulNadmolekulararnana struktura polimerastruktura polimera

KRISTALNAKRISTALNA STRUKTURASTRUKTURA

SAVIJENO

KRISTALISANE LAMELE

PARALELNO

KRISTALISANE LAMELE

AMORFNAPODRUJA

KRISTALNAPODRUJA(KRISTALITI)


22/99


Po nastanku:

PRIRODNI (npr. prirodni kauuk) SINTETIKI (npr. PVC)

PoPo hemijskomhemijskom sastavu:sastavu:

ORGANSKIORGANSKI (PE, PVC(PE, PVC))

ANORGANSKIANORGANSKI (npr. silikonski kau(npr. silikonski kauuk)uk)

Podela polimera


23/99


NadmolekulNadmolekulararnana (fizi(fizika) struktura polimeraka) struktura polimera

Vrste veza u polimerimaVrste veza u polimerima

Primarne (hemijske) veze

Povezanost mera u makromolekulnom lancu

Sekundarne (fizike) veze

Meusobna povezanost makromolekulnih lanaca Van der Waalsove sile

dipolne sile

vodonikovi mostovi


24/99


Oznaavaju se na osnovu naziva glavnih monomernihsastojaka.

Homopolimeri (jedan tip mera):

poli ispred naziva glavnog monomernog sastojka

Primeri:monomer: etilen polimer: polietilen)

monomer: etilen tereftalat polimer: poli etilen-tereftalat

OznaOznaivanje polimernih materijalaivanje polimernih materijala

Sintetski polimerni materijali


25/99


Kopolimeri (dva ili vie razliitih tipova mera):Ne koristi se predmetakpoli ve se monomerni sastojciodvajaju kosim crtama

Primer:

monomeri: akri lonitril, butadien, stiren

polimer: akrilonitril/butadien/stiren

OznaOznaivanje polimernih materijalaivanje polimernih materijala

Sintetski polimerni materijali


26/99


Moguje i razliit raspored atoma jednog te istog elementa u

monomeru. To za sobom povlai i promenu osobina, pa se monomeri

istog sastava a drukijeg aranmana zovu izomeri.

Za industriju su najvanije dve vrste polimernih mateijala:

plastikei

elastomeri.

Plastike se dobijaju procesimapolimerizacijeilipolikondenzacije, a

elastomeri postupkom vulkanizacije.


27/99


Polimerizacija (adiciona polimerizacija)

Kad se vie istih ili sliinih monomera povezuju tako da formiraju lanac,

proces se zove adicija.Monomer etilenaje sastavljen od dva mera povezana dvostrukom vezom.

Dejstvom toplote i pritiska otvara se jedna veza monomera, oni se povezuju

u lanac i obrazuje se polietilen. Od duine lanca zavisi gustina polietilena.

C

H

H

C

H

H

C

...C

H

H

C

H

H

C

H

H

C

H

H

CC

H

H

Mer Monomer Polimer

(Etilen) (Polietilen)

C

H

H

Toplota

Pritisak

M


28/99


C

C

H

H

C

H

C

H

H

C

H

CC

H

H

..... .....

..... .....Cl Cl

C

H

Cl

C

H

H

C

H

C

H

H

C

HMonomer

Stiren

CC

C

CC

C

H

H

HH

H

C

H

H

H

C

C

C

H

H

C

H

C

H

H

C

H

CC

H

H

C

H

.....

Mer

.....

Od monomera koji sadre benzenov prsten (C6H5) adicionom polimerizacijom

obrazuje se polistiren, koji je u penastom stanju poznat kao stiropen.Proizvodi dobijeni adicionom polimerizacijom pripadaju grupi termoplasta.

C

H

H

C

Cl

Cl

C

H

H

C

Cl

C

H

H

C

Cl

H H

Monomer

vinil-hlorid polivinil-hlorid

Adicionom polimerizacijom monomera vinil-hlorida dobija se dugaak lanacpolivinil-hlorida (PVC).

stiren polistiren


29/99


Kopolimerizacijaje proces povezivanja dva ili vie razliitih monomera umakromolekule. Mnogi monomeri ne mogu se samostalno povezivati u velike

molekule, ali mogu zajedno sa drugim monomerima, obrazujui pri tomekopolimere. Tako na primer, monomeri vinil-acetat i vinil-hlorid razmenjujuvalentne elektrone i formiraju lanasti polimer. Proizvod kopolimerizacije se po

svojim osobinama razlikuje od polaznih supstanci iz kojih je dobijen.

C

H

H

C

H

OC

O

CH H

H

Acetat

Vinilacetat

CH

C

H

H

C

H

C

H

H

C

H

CC

H

HCl Cl

C

H

Cl H

C

H

Cl

C

Monomer Monomer

C

C

H

H

C

H

C

H

H

C

H

CC

H

H

.....

.....

.....Cl

C

H

Cl

.....

O

C

O

CH H

HVinilacetat

Acetat

Monomervinil-acetata

vinil-hlorid njihov kopolimer


30/99


Polikondenzacija(polimerizacija kondenzacijom) se karakterie time

to se posle povezivanja bilo istih ili razliitih molekula, dobija i sporedanproizvod - kondenzat (voda).

Plastike dobijene polikondenzacijom mogu biti bilo termoplastine

(najlon) ili termoaktivne (bakelit).

Polikondenzaciji podleu fenol, urati, anilin, aldehidi i dr.

Polikondenzacija

Jedan od najstarijih kondenzacionih proizvoda je galalit-ronata plastika dobijena od

kazeina iz mleka uz dodatak nekih hemikalija i boje. Izradjeni predmeti se naknadno

stvrdnjavaju duim dranjem u rastvoru formalina (formaldehida), sue i eventualno

jo jednom presuju pri temperaturi od 100C.


31/99


n H2 C = C H2 -CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 -

Monomer Polimer

Adiciona polimerizacija

Kondenzaciona polimerizacija

R COOH + H2N-R H2O + R-CO NH R

Monomer 1 Monomer 2Kopolimer


32/99


Dodaci polimernim materijalima

Plastine materije - pored osnovnog sastojka u vidu visokopolimernesupstance - sadre i raznorodne dodatne materije:

stabilizatore,

punioce,

plastifikatoreipigmente(za bojenje).

Zavisno od vrste i koliine dodatnih materija, materijali zasnovani na istimosnovnim sastojcima pokazuju znatne razlike u osobinama.


33/99


Stabilizatorisu supstance koje obezbedjuju trajnost visokopolimernih

hemijskih jedinjenja u sluaju dejstva takvih spoljanjih inilaca kao to su

temperatura, vidljivo ili ultraljubiasto zraenje itd. Na primer, adj

zatiuje polietilen od uticaja ultraljubiastog zraenja.

Zatita polivinil-hlorida od dejstva povienih temperatura i ultraljubiastog

zraenja postie se sapunima, organskim jedinjenjima kalaja ili tekih

metala.

Zatita materija zasnovanih na butadijenu (gumi) od samooksidacije na

vazduhu postie se putem dodavanja fenolovih jedinjenja.

Stabilizatori

P i i


34/99


Puniocisu hemijski neutralne supstance koje se dodaju u cilju postizanja

traenih osobina plastike: poboljanja mehanikih osobina, termike ili

elektrine provodnosti, otpornosti na habanje itd. S obzirom na oblik, punioci

mogu biti:prakasti- metalni prah, grafit, adj, lika (vlakna ispod kore

drveta), kameno i drveno brano i kvarcni pesak,

vlaknasti- metalne ice, vlakna: staklena, azbestna, sintetika,

pamuna i lisnati- folije ili metalne mree, tkanine: staklaste, sintetike,

pamune, papir.

Neorganski punioci smanjuju zapaljivost vetakih materija, a posebno

metalni prah koji jo poveava termi

ku i elektri

nu provodnost; lika i azbestpoveavaju izolacione osobine, grafit popravlja otpornost na habanje.

Organski punioci, uglavnom drveno brano i tkanine, poveavaju svojstva

jaine smola, dok adj u velikoj meri poveava svojstva jaine kauuka.

Punioci


35/99


Plastifikatori(omekivai) su organska jedinjenja, hemijski aktivna, koja

se ponekad dodaju u veoma velikim koliinama u cilju poveanja

plastinosti proizvoda. Oni deluju fiziko-hemijski ili fiziki na gradju

molekula, npr. na raun polireakcije sa polimerom to se najee ispoljava

smanjenjem povezanosti izmedju molekula ("labavljenjem" lanaca

polimera). Kao posledica poveanja pokretljivosti molekula esto nastajesnienje temperature omekavanja i prelaska u staklasto stanje.

Zahvaljujui tome, proizvod koji je krt na temperaturi okoline, postaje

dodatkom omekivaa plastifikovan. Kao plastifikatori uglavnom se koriste

organske kiseline, amonijak, alkohol.

Plastifikatori


36/99


Pigmenti se dodaju u cilju da proizvod dobije odredjenu boju i u

principu ne utiu na njegove fizike osobine.

Pigmenti

Metode prerade polimernih materijala


37/99


Metode prerade polimernih materijala

Sa take gledita ponaanja u toku dalje prerade razlikuju se:

termoplastine mase(termoplasti, plastomeri) - omekavaju pri svakom zagrevanju imogu se lako oblikovati na toplo, a pri hladjenju ovravaju i zadravaju

zadati oblik (imaju strukturu prostih lanaca),

termoreaktivne mase(duroplasti, duromeri) - pod dejstvom povienih temperatura ili

hemijskih faktora nepovratno otvrdnjavaju zadravajui zadati oblik, doknaknadno zagrevanje dovodi do propadanja, tj. hemijskog razlaganja

proizvoda (imaju umreenu strukturu),

vulkanizacione mase(kauuk, elastomeri) - odlikuju se promenom lanaste strukture u

umreenu u toku prerade, jer dodatni atomi (npr. sumpor) obrazuju

mostie koji bono povezuju susedne lance.

termoplasti duroplasti kau uk

Kl ifik ij li ih t ij lKl ifik ij li ih t ij l


38/99


Klasifikacija polimernih materijalaKlasifikacija polimernih materijala

PLASTOMERI DUROMERI ELASTOMERI

Mekaju i topljivi suU rastvarau bubre

Netopljivi suU rastvarau nebubre

Hemijski umreeniNetopljivi

Fiziki umreeni

Struktura:

delimino umreenimakromolekuli

Struktura:

prostorno gustoumreenimakromolekuli

Struktura:

linearni ili granatimakromolekuli


39/99


PlastomeriPlastomeri

Po potronji najrasprostranjenija grupa polimernihmaterijala

Razlikuju se po stepenu ureenosti strukture:amorfni plastomeri prozirni (nemodificirani)kristalni plastomeri mutni i neprozirni (nemodificirani)

Zagrevanjem mekaju i potom se tope (zbog sekundarnihmeumolekulnih veza)

NajvaNajvaniji amorfni plastomeriniji amorfni plastomeri


40/99


Skraenica Naziv Omekavanje C Grupa

PVCPS

Poli(vinil-hlorid)Polistiren

81100

Masovniplastomeri

CAS/BABSSAN

ASAPMMA

Celulozni acetatStiren/butadien blok-kopolimerAkrilonitril/butadien/stirenStiren/akrilonitril kopolimer

Akrilonitril/stiren/akrilatPoli(metil-metakrilat)

10590*85*106100*105

Prelazniplastomeri

PA 6-3-TPC

PPE (PPO)

PSUPESPEIPAI

Amorfni poliamidPolikarbonat

Poli(fenilen-eter) [poli(fenilenoksid)]PolisulfonPoli(eter-sulfon)Poli(eter-imid)Poli(amid-imid)

147150

175190230217277

Konstrukcijskiplastomeri

NajvaNajvaniji amorfni plastomeriniji amorfni plastomeri


41/99

D i


42/99


DuromeriDuromeri

U fizikoj strukturi duromera preovladava gusta prostornaumreenost makromolekula primarnim (hemijskim) vezama

amorfna nadmolekularna struktura

U potpuno umreenom duromeru nema sekundarnih (fizikih)veza!


43/99


Skraenica Naziv

PFUF

MF

UPPDAP

SI

EP

Fenol-formaldehidna smolaUrea-formaldehidna smola

Melamin-formaldehidna smola

Nezasiena poliesterska smolaPoli(dialilftalatna) smola

Silikonska smola

Epoksidna smola

NajvaNajvanijiniji duromeriduromeri

ElastomeriElastomeri


44/99


ElastomeriElastomeri

Hemijski umreeni elastomeri Gume

Fiziki umreeni elastomeri Elastoplastomeri

Nadmolekulna struktura:

Delimino meusobno umreeni makromolekuli koji uglavnom gradeamorfnu nadmolekulnu strukturu.

neke vrste elastomera mogu pri posebnim uslovima deliminokristalisati i graditikristalaste nadmolekulne strukture.

Metodi prerade


45/99


Najvaniji metodi prerade vetakih materija jesu:

livenje,

presovanje,

brizganje(injekciono presovanje),

sinterovanje, ekstruzija,

kalandrovanje,

izvlaenje, duvanje,

termiko oblikovanje.

Metodi prerade


46/99


Udeo razliitih postupaka u preradi polimera

Duvanje

10%

Ekstruzija

52%

Ostali

postupci

6%Livenje32%


47/99


Livenjem pod atmosferskim pritiskompolimerizuju se fenolne smole,

akrilne smole, epoksidne smole kao i poliestri, ime se dobijaju gotoviproizvodi. Smole podleu pothladjivanju i prelaze u vrsto stanje. Livenje se

primenjuje za izradu predmeta malih dimenzija iz razloga velikog skupljanja

plastike (do 6 %). Kalupi za livenje izradjuju se od silikonskog kauuka ijaelastinost olakava vadjenje odlivka.

Koriste se takodje modifikovane metode, npr. centrifugalno livenje za

dobijanje predmeta oblika upljih cilindara (naroito za male serije).

Presovanje je najee koriena metoda prerade termoreaktivnih


48/99


Presovanjeje najee koriena metoda prerade termoreaktivnih

smola (kao to su fenolne i amino smole), kao i nekih termoplasta.

Razlikuju se:

obino presovanje(u matrici),

posredno presovanjei

presovanje ploa.

Proizvod razliite gustine: a) postavljanje ploa na presu, b) unutranja gradja


49/99


Brizganje(pricanje) se zasniva na omekavanju pripremljene mase u

zagrejanom cilindru i njenim periodinim ubrizgavanjem u hladnu formu (kalup),

u kojoj nastaje otvrdnjavanje proizvoda. Metoda se primenjuje u proizvodnji

razliitih elemenata i proizvoda od termoplasta kao to su poliamid, polistiren,

polivinil hlorid. Pritisak pricanja iznosi nekoliko stotina MPa, a radna temperatura

zavisi od temperature omekavanja sirovine.

41

3

2

Shema pricanja plastike: 1 - rezervoar, 2 - cilindar, 3 - klip, 4 - kalup

Brizganje posredno livenje


50/99


Standardni postupak

1. Doziranje smeseu pretkomoru

2. Zatvaranje kalupa3. Ubrizgavanje

4. Livenje/umreivanje

5. Otvaranje kalupa6. Izbacivanje otpreska

ri ganje posredno livenje

(engl. Transfer Molding)


51/99


Otpresci + ulivni sistem = Grozd

Ulivnuk

Razdelnik

Ulivni kanal

Odlivak

Ue

Maina za brizganje


52/99



53/99


Maina za posredno livenje


54/99


55/99


Savremena hidraulika brizgalica

(Arburg Allrounder 420 S)

Potpuno elektrina brizgalica

(Netstal e-Jet)


56/99


Sinterovanjese najee koristi za izradu elemenata od poliamida, koji ima

relativno vei udeo kristalnih oblika u strukturi, a time i bolje osobine, uglavnomveu otpornost na habanje. Poliamidna sirovina u obliku sitnog praka dimenzija

zrna 4 -10 msipa se u kalup, a potom presuje se na hladno pod pritiskom do 400

MPa. Sledea je operacija sinterovanje koje se zasniva na sporom zagrevanju

otpreska u ulju

(220-250C) u toku 2.5 h, a zatim veoma sporom hladjenju do oko 90C.

Oblikovanjeplastikesinterovanjem

punjenje kalupa, presovanje na hladno, proizvod zapeenje

Ekstruzija (istiskivanje)je u sutini metoda kontinualnog brizganjad i d j fil t i i Si i k j


57/99


podeena za proizvodnju profila, tapova i cevi. Sirovina koja se

neprekidno dovodi iz rezervoara (1), omekava se u zagrejanom cilindru(2). Kontinualnim kretanjem punog prenosnika (3) dolazi doistovremenog meanja mase i njenog transporta ka izlazu iz cilindra. Masase dalje uvodi u profilisani otvor matrice (5) gde se dodatno zagreva umanjem cilindru. Na izlazu iz matrice proizvod kontinuirano ovrava,

zadravajui dati presek. Metoda se primenjuje za proizvodnju profila odpolistirena, polietilena, polivinil hlorida, polimetakrilata, celuloida i dr.

4

5

321

Shema ekstruzije: 1 - rezervoar, 2 - cilindar, 3 - pu, 4 - grejai, 5 - matrica

Proizvodi ekstruzije


58/99



59/99


Jednopuni ekstruder


60/99


p

Kalandrovanjejeste osnovna metoda izrade folija. Granule dovedene

u zagrejani rezervoar postaju uplastiene i tako dospevaju u prostor


61/99


u zagrejani rezervoar postaju uplastiene i tako dospevaju u prostor

izmedju obrtnih valjaka iji razmak odredjuje debljinu folije. Dodatnozateue naprezanje pri namotavanju poboljava mehanike osobine

folije. Za spreavanje slepljivanja jo nedovoljno ohladjenih folija koristi

se pomoni valjak. Kalandrovanje omoguuje proizvodnju folija debljine

0.08-0.6 mm.

12

3

4

Kalandrovanje:

1- rezervoar,

2 - radni valjci,

3 - kalem,

4 - pomoni valjak

D j ili k t i d j k i ti i d t k id ih d d


62/99


Duvanje ili ekstruziono duvanje koristi se za izradu tankozidnih sudova od

plastike (boca, plastinih kanti i sl.). Najpre se u zagrejani ekstruder (1) sipa

granulat tako da se na izlazu formira meko crevo (3). Ono se uvodi u otvoreni

dvodelni kalup (2), kalup se potom zatvara i u crevo dovodi zagrejani vazduh pod

pritiskom kroz cevicu 4. Tako se plastika potiskuje uz zidove kalupa poprimajui

njegov unutranji oblik

Duvanje boca iz ekstrudiranog creva: 1- glava ekstrudera, 2- otvoren kalup,3- ekstrudirano crevo, 4- provodnik za dovodjenje vazduha pod pritiskom,5- zatvoreni kalup, 6- gotova boca

Osnove postupka Injekcijskog duvanja


63/99


DUVANJEDUVANJE DUVANIDUVANI

PROIZVODPROIZVOD

IZRADAIZRADAPRIPREMKAPRIPREMKA

Polimeri

Plastomeri:

Elastoplastomeri

Proizvodi

Boce, rezervoari goriva, delovi nametaja, daske za

jedrenje, igrake, razna kvalitetnija pakovanja u prehrambenoj imedicinsko-kozmetikoj industriji

Injekcijsko duvanje PET pripremaka

(za plastinu ambalau)


64/99


(za plastinu ambalau)

Maina

Pripremci

Delovi dobijeni duvanjem


65/99


Termiko oblikovanje ostvaruje se pomou vakuumske pumpe,

tako da se pod dejstvom atmosferskog pritiska, zagrejana folija sama


66/99


tako da se pod dejstvom atmosferskog pritiska, zagrejana folija sama

uvlai i naslanja na zidove gravure matrice.

Atmosferski pritisak

Zagrejana

folija

Matrica

Vakuumska pumpa

D

H

Izvlaka

Lim

Matrica

a)

b)

Termiko oblikovanjeplastike (a)

analogno saizvlaenjem lima (b)

Osnove postupka


67/99


Polimeri koji se toplo oblikuju:

Plastomeri (PS, ABS, PE, PP, PMMA, SB, PVC Elastoplastomeri

OBLIKOVANJEOBLIKOVANJE

TOPLOTOPLO

OBLIKOVANIOBLIKOVANIPROIZVODPROIZVOD

PRIPREMAKPRIPREMAK

(kalandrirani ili ekstrudiranifilmovi, folije, ploe)

Postupak preoblikovanja pripremka (predoblika) u gumastom stanju:

ZAGRZAGREEVANJEVANJE

Termiko oblikovanje


68/99


(a) Vacuum, (b) Pressure, (c) Drape-vacuum,

(d) Plug-assist, (e) Pressure-bubble plug assist

Proizvodi termikog oblikovanja


69/99


Tehnologija nanoenja zatitnih prevlaka


70/99


Zavisno od oblika plastificiranih predmeta i vrste plast-mase koriste se

razliite metode nanoenja prevlaka:

prilepljivanjegotovih tabaka ili otpresaka od plastike na tienu

povrinu, to je najpogodniji nain za zatitu veih ravnih povrina, nabrizgavanjerastopljene plastike na tienu povrinu specijalnim

pneumatskim pitoljem - nain najpogodniji za zatitu malih i

srednjih predmeta relativno prostog oblika,

uranjanje predmetau pastu (u rastopljenu plastiku) - nain koji

omoguuje automatizaciju i kontinualan rad uredjaja, posebno za

nanoenje izolacionih prevlaka od polivinilhlorida na elektrine

provodnike,

fluidizaciono prekrivanjezagrejanog predmeta spraenom

plastikom koja se unosi mlazom komprimovanog vazduha,

a zatim pee.


71/99


Vrste i primena polimernih materijala

Na osnovu polaznih sirovina i naina dobijanja, razlikuju se sledee grupe

polimernih materijala:

proizvodi od makromolekula prirodnog porekla (celuloze,

kazeina, kauuka),

proizvodi polikondenzacije (fenoplasti, aminoplasti, poliestri, poliamidi,

epoksi smole, silikoni) i

proizvodi polimerizacije (ugljovodonici, polivinil-hlorid, polivinil-alkoholi,

akrilne smole, poliuretani).

Produkti prirodnih makromolekula


72/99


Celulozni proizvodi

Celuloza

Vulkan-fiber

Celulozni nitrat

Celulozni acetat

Celulozni acetat butirat

Etil celuloza

Metil-celuloza

Proizvodi belanevina

Galalit

Proizvodi prirodnog kauuka

Ebonit


73/99


Produkti polikondenzacije

Fenoplasti

Bakeliti

Aminoplasti

Poliestri

Poliamidi

Epoksidne smole

Silikoni


74/99


Produkti polimerizacije

Polietilen

Polistiren

Polivinil hlorid (PVC)

Fluoroplasti

Akrilne smole

Polivinil-alkohol

Poliuretan


75/99



76/99



77/99



78/99



79/99



80/99



81/99



82/99



83/99


Proizvodi vulkanizacije (gume, elastomeri)


84/99


Sve do Drugog svetskog rata guma se proizvodila samo odprirodnog

kauuka. Danas se izradjuje vie vrstaprirodnog i vetakog kauuka, ne

samo da bi se namirile narasle potrebe za gumenim proizvodima, ve i da bi

se postigle potrebne osobine finalnih proizvoda. Sintetike gume su sli

ne

prirodnoj ali imaju veu otpornost na ulje, hemikalije, toplotui

starenje. esto se sintetike gume meaju sa pravom gumom da bi

proizvod imao dobre osobine oba materijala.

Kauuk


85/99


Prirodni kauukdobija se iz lateksa(mlenog soka) koji je u stvari polimer

izoprena-nezasienog ugljovodonika C5H8.

Lateks je koloidna emulzija kauuka koja sestvara zasecanjem stabla gumenog drveta

(Hevea brasilensis i Ficus elastica)koje

raste u tropskoj klimi Brazila, Cejlona,Konga, Indonezije, Liberije.

Dugogodinjom selekcijom i kalemljenjem razvijene su razne vrste

plantanog kauukovog drveta koje dugoveno mogu izluivati lateks. Na

sobnoj temperaturi lateks je veoma elastian (izduuje se do 80%), kad se

ohladi ispod 0C postaje krt, a iznad 50C gubi elastinost prelazei u isto

plastino stanje.


86/99



87/99

Gume (Elastomeri)

Prirodni ili vetaki kauuk preradjuje se u gume procesom

lk i ij k j biti ili hl d S ti lk i ij j


88/99


vulkanizacijekoja moe biti vrua ili hladna. Sutina vulkanizacije jeuvodjenje sumpora koji bono povezuje (umreava) lanastemolekule

C H

C

H

H

C

H

C

H

H

C

H

CC

H

H

C

H

C C

CC

C C

H HHH

H

HH

S S

C

H

H

C

H

C

HH

C

H

CC

H

H

C

H

H

H

C C

Bono povezivanje lanastih molekula

S d j k k i i i 5 95% l


89/99


Sadraj kauuka u gumi iznosi 5-95%, a ostalo su:

sumpor(za meku gumu 4%, za tvrdu 10-20% i 35-50% za veoma tvrdu),

plastifikatori(ulje, fenol-olakavaju preradu),

vazelin i parafin(daju dugotrajno meku gumu),

aktivni ipasivni punioci(adj, kaolin, cink oksid) koji direktno popravljaju

mehanike osobine, antioksidanti(fenoli),

ubrzivai vulkanizacije(stearinska kiselina),

sredstva za bojenje(pigmenti) i ponekad

mirisna sredstva.

U i d ji t li t k lik j l d f


90/99


U proizvodnji gume toplim postupkom razlikuju se sledee osnovne faze:

uplastienje kauuka (valjanje tj. gnjeenje na povienoj temperaturi),

priprema sirove meavine (valjanom kauuku se dodaju potrebni

sastojci i katalizatori PbO, ZnO, MgO, CS2),

konfekcioniranje (oblikovanje sirove meavine na formu blisku proizvodu) i

vulkanizacija - viesatno zagrevanje proizvoda u elinim matricama, pri

110-165C i uvodjenje sumpora. To je najvanija faza u toku koje atomi

sumpora bono povezuju lance polimera

Osobine gume


91/99


Tvrdoa gume kree se u granicama 45-80 Sh. Sa padom temperature

tvrdoa gume raste, a na dovoljno niskoj temperaturi, guma postaje krta,

veoma tvrda i lomljiva (za gumu od prirodnog kauuka temperatura krtostiiznosi -60C).

Jaina na kidanjegume varira od 7 do 28 MPa, pri emu nema direktne

zavisnosti od tvrdoe. Jaina gume opada sa porastom temperature.

Modul elastinosti, za meke gume iznosi oko 1.5 MPai preko 700 MPaza

tvrde gume. Hukov zakon vai samo za deformacije do 20% pri zatezanju i 20-

25% pri pritiskivanju.

Elastinost gume, tj. sposobnost povratka prvobitnog oblika je vana osobina

nekih proizvoda od gume (npr elastinih oslonaca od tvrde gume) Gume se


92/99


nekih proizvoda od gume (npr. elastinih oslonaca od tvrde gume). Gume sedeformiu bez promene zapremine, slino kao nestiljivi fluidi (tenosti).

Razlika u osobinama elastinosti pri optereenju i rastereenju pokazuje

sposobnost materijala da apsorbuje unutranju energiju. Dokazano je da guma

ima oko tri puta veu sposobnost da apsorbuje elastinu energiju nego elik.

Puzanjese javlja i pri sobnoj temperaturi kad se gumeni delovi due vreme

izloe optereenju. Posle rastereenja, ostaje trajno izduenje ili skraenje,

analogno puzanju metala na povienim temperaturama.

Otpornost gume na habanje, abraziju i upanje (otkidanje estica)

bitna je za mnoge primene. Korisne osobine gume pogoravaju se vremenom,

drugom reju one stare usled oksidacije ili izlaganja sunevoj svetlosti, ozonu ili

toploti. Obine gume nisu otporne na ulje, najpre bubre ispod povrine, a potom

nastaje upanje, tj. odvajanje estica.

Vrste guma

Prirodna guma dobija se polimerizacijom izoprena koji otvrdnjava uvodjenjem


93/99


Prirodna guma, dobija se polimerizacijom izoprena koji otvrdnjava uvodjenjemsumpora, tj. vulkanizacijom uvedenom 1839. godine (Gudijer-Goodyear). Prirodna

guma ima odlinu savitljivost i dobre fizike osobine koje se bitnije ne menjaju

usled toplote oslobodjene zbog unutranjeg trenja, npr. pri kotrljanju pneumatikapo kolovozu.

Prirodna guma lako uspostavlja poetni oblik i dimenzije, dobro je otporna na

upanje i odlino otporna na abraziju.

Otpornost na starenje usled dejstva suneve svetlosti, toplote ili oksidacije i

otpornost na skladino starenje, kree se od dobre do rdjave, zavisno od aditiva.

Prirodna guma je slabo otporna na delovanje nafte i ozona, ali ima odlinu

otpornost na kiseline. Najvie se upotrebljava za pogonske mainske kaieve,

pneumatike, izme, gumene jabuice itd.

Vetake gumese prave od sintetikog kauuka koji se dobija

polikondezacijom butadijena na razliite naine.


94/99


Po metodi Hofmana proces se odvija dejstvom toplote (95C) i pritiska

u toku 10-14 dana.

Nemaka metoda se zasniva na reakciji elementarnog natrijuma i

butadijena koja daje produkt pod imenom buna(butadien-natrijum).

Danas je razvijeno vie vrsta vetakih guma, od kojih su najvanije:

Stiren-butadien gume

Butil guma

Etilen-propilen guma

Nitril gume

Neopren guma

Polisulfidne gume

Poliuretanske gume

Silikonske gume


95/99


Buna guma


96/99



97/99


Automobilske gume


98/99


Proizvodi od

gume


99/99


76662630-10a-Polimerni-materijali-AS.pdf

Documents

Transcript of 76662630-10a-Polimerni-materijali-AS.pdf