doc. dr. Roman turm GRADIVA Polimeri Lastnosti polimerov Gostota znatno nija kot pri kovinah. Trdnost in togost majhna (slabost). Elektrina in toplotna prevodnost izredno majhna (izolatorji), problem je velik raztezek. Odpornost proti kemikalijam v glavnem dobra. Gorljivost. Oblikovalnost velika. Obstojnost proti atmosferskim vplivom, Dobro duijo vibracije, Lahko se barvajo, Enostavno se oblikujejo in preoblikujejo, Konni izdelki so gladki brez naknadne obdelave, Neodporni na svetlobo, Staranje, Problem za okolico recikliranje. Ogljikovodikove molekule Primeri nasienih ogljikovodikovih molekul (vse vezi so enojne):

Metan, CH4 Etan, C2H6 Propan, C3H8

H-CC-H

Etilen, C2H4 Acetilen, C2H2 Molekule polimerov

Polimeri primeri Polietilen (PE) Polivinilklorid (PVC) Polipropilen (PP)

Primer polikondenzacije:

Polimerizacija kemija polimernih molekul C2H4

C2H2 Polimerizacija:

1. Zaetna reakcija:

2. Hitro napredovanje ~ 1000 monomer enot v 1-10 ms:

3. Konec: aktivni konec verige srea radikal:

Polimerizacija kemija polimernih molekul a) V polietilenu fluor zamenja vodik PTFE (politetrafluoretilen) Teflon. b) V polietilenu klor zamenja vsak etrti vodik polivinilklorid. c) V polietilenu CH3 metilna skupina zamenja vsak etrti vodik polipropilen.

Monomer(b)

Monomer(c)

Monomer(a)

Lastnosti polimerov v odvisnosti od stopnje polimerizacije SP.

Trdn

ost

Tem

pera

tura

meha

nja

SPSP

Molekularna oblika

Molekularna struktura Linearne molekule

Razvejane molekule

Zamreene molekule

Tesno prostorsko zamreene molekule

Ko-polimeri (sestavljeni iz razlinih monomerov) a) Nakljuni ko-polimeri b) Izmenini ko-polimeri c) Blokovni ko-polimeri d) Vcepljeni ko-polimeri Kristalinost polimerov

Polietilen Podroje velike

kristalinostiAmorfnopodroje

Kristalinost polimerov

Kristali polimerov

Polietilen Napetost deformacija

Nap

etos

t (M

Pa)

Deformacija (raztezek)

Napetost deformacija Napetost teenja Za plastine polimere (B) je doloen kot maksimum na krivulji takoj po elastinem obmoju (drugae, kot pri kovinah).

Deformacija (raztezek)

Nap

etos

t

NateznatrdnostNapetostteenja

Poveevanje temperature povzroi:

Deformacija (raztezek)

Nap

etos

t (M

Pa)

Nap

etos

t (1

0 p

si)

3

Faze plastine deformacije: Raztezanje pentelj amorfnih verig. Obraanje lamelarnih kristalitov v smeri natezne osi. Loevanje segmentov kristalinih blokov. Raztezanje kristalinih in amorfnih struktur. Plastina deformacija delno kristalinih polimerov

1 2 3 4

Zaetnastruktura

Plastina deformacija delno kristalinih polimerov

Raztezek s podaljanjem vratu

Raztezek s podaljanjem vratu

Deformacija

Nap

etos

t

Faktorji, ki vplivajo na mehanske lastnosti Natezna trdnost se povea z molekularno teo efekt zamotka. Vija stopnja kristalinosti (moneje sekundarne vezi) moneji in bolj krhek.

Ods

tote

k kr

ista

lino

sti

Molekularna tea(nelinearna skala)

Masti,tekoine

Mehkavlakna

Krhkavlakna

ilavavlakna

Trda plastika

Mehka plastika

Kristalizacija, taljenje, steklasti prehod

as (min)(logaritemska skala)

Del

e k

rista

lizac

ije

Kristalizacija, taljenje, steklasti prehod

Spec

ifin

i vol

umen

Temperatura

Kristalien polimer

Talina

Amorfenpolimer

Delno kristalienpolimer

Viskoelastinost

t as ta r

t as ta rt as ta r

t as ta r

Sila

Nap

etos

t

Nap

etos

tN

apet

ost

Viskoelastinost T Er(t)

Log

rela

ksac

ijske

ga m

odul

a E

(t) r

Log asa, t

Rel

aksa

cijs

ki m

odul

, E

(M

Pa)

r

Temperatura (F)

Temperatura (C)

Viskoelastinost Trdo (stekleno) elastino podroje. Polimeri so trdi, krhki. Molekule so zamrznjene. Strini (relaksacijski) modul je od 102 do 104 MPa, modul elastinosti pa od 2x102 do 4x103 MPa. Podroje mehanja (prehod steklo/ilavo). Poviana temperatura, molekule se med seboj premikajo. Gumasto elastino podroje, od podroja mehanja do podroja taljenja materiala. Strini (relaksacijski) modul je od 0,1 do 100 MPa. Velika elastina deformacija pri majhnem modulu elastinosti (2 do 600 MPa). Talilno podroje (viskozni tok). Polimerni material se stali.

Termoplasti mehanske lastnosti Vrsta polimera

E (MPa)

Rm (MPa)

Trdota (MPa)

Tg (C)

T mehanja (C)

Polietilen PE

700 1400

18 35 40 65 - 125109 130

Polipropilen PP

1100 1300

21 37 36 37 - 10 175

Poliamid PA

1000 - 2000

56 85 75 100 50 317

Polivinilklorid PVC

1000 3500

50 75 75 155 81 212

Polistiren PS

3200 3300

45 65 120 130

100 240

Duroplasti mehanske lastnosti SV steklena vlakna ojaajo duroplaste. Vrsta polimera

E (MPa)

Rm (MPa)

Udarna il. (kJ/m2)

T uporabe (C)

Fenolna smola 700 25 1,5 < 125

FS + SV 14000 100 50 130

Poliestrska smola

3500 45 15 < 200

PS + SV 10000 60 - 100 80 - 100 100

Epoksi smola 3700 55 12 < 80

ES + SV 18000 220 100 120 155

Elastoplasti Nekaj prenih povezav (vulkanizacija) povea odpornost na plastino deformacijo. Gonilna sila je poveanje entropije (nered). Modul elastinosti se povea s temperaturo.

Prenepovezave

Elastoplasti vulkanizacija Atomi vepla se veejo z dvojno vezanimi atomi ogljika v nosilni verigi, tvorijo prene vezi med verigami, imajo pa dovolj zamreenja, da ne lezejo.

Elastoplasti vulkanizacija Primer: Poli-izopren + veplo

Elastoplasti vulkanizacija

Nap

etos

t (M

Pa)

Raztezek

Vulkanizirano

Nevulkanizirano

Elastoplasti mehanske lastnosti

Vrsta polimera E (MPa) Rm

(MPa) Razteznost

(%) T uporabe

(C)

Naravni kavuk 700 1000 22 600 -45 do 85

Poliuretanski kavuk 700 1000 20 450 -100 do 50

Silikonski kavuk 700 1000 1 250 -100 do 200

Butadienski kavuk 700 1000 2 450 -70 do 100