stiinta materialelor - sim.utcluj.ro · metode multiple, datorita tipurilor diferite de materiale...

STIINTA MATERIALELORCURS 12POLIMERI UZUALI. LACURI SI VOPSELE. ADEZIVI.

POLIMERI- Curba caracteristica la tractiune

Curba caracteristicala tractiune a unuipolimer semicristalin

Deformarea plastica a polimerilor semicristalini:Stadiul 3 – alinierea lamelelor;Stadiul 4 – blocuri cristaline se separa de zonele lamelare;Stadiul 5 – alinierea blocurilor cristaline si a catenelorde legatura;

POLIMERI- Curba caracteristica la tractiune

Curba caracteristica la tractiunepentru polimeri: A – duromer; B – termoplast; C – elastomer

Rezistenta de curgeresi de rupere la tractiunea unui termoplast

POLIMERI- Curba caracteristica la tractiune

Influenta temperaturii asupra curbei caracteristice la tractiune a PMMA

POLIMERII UZUALI

POLIMERI UZUALI - TERMOPLASTI

Polimer Caracteristici UtilizariPoliamide(Nylon)

Rezistenta mecanicatenacitate rezistenta la abraziune, coeficientscazut de frecare, absorbtie de apa

Bucse, came, roti dintate, manere, acoperiri pentrucabluri

Policarbonati Stabili dimensional, absorbtie redusa de apa, transparenta, rezistentala impact, ductilitate, rezistenta chimica redusa

Casti de protectie, corpuride iluminat, lentile

POLIMERI UZUALI - TERMOPLASTI

Polimer Caracteristici UtilizariPolietilena Rezistenta chimica si

electrica, tenacitate, rezistenta mecanica redusa, sensibilitate la conditiile de mediu

Recipiente flexibile, jucarii, ambalaje, parti in baterii

Polipropilena Rezistenta la variatii de temperatura, rezistenta la oboseala, rezistenta scazutala UV

Sticle sterilizabile,ambalaje, carcase

Polistiren Ieftin, proprietati electrice sioptice f. bun, stabilitatedimensionala

Carcase de baterii, placari, jucarii, elementede iluminare interioara

POLIMERI UZUALI - TERMORIGIZIPolimer Caracteristici Utilizari

Epoxidici Propr. mecanice f. bune, rezistenta la coroziune, stabilitate dimensionala, adezivitate buna, relativieftini, propr. electrice bune

Inglobare de electronice,cuve, straturi protectoare, adezivi, matrici in compozite cu fibre

Fenolici Stabilitate termica mare (>150∘C), ieftini, se combinacu multe rasini si fileri

Carcase de motoare, distribuitoare auto, montare de circuiteelectrice

Poliesteri Propr. electrice f. bune, ieftini, se pot folosi la ambiant sau temperaturiinalte

Casti de protectie, barcicu fibre de sticla, ventilatoare, piese in caroseria auto

POLIMERI UZUALI - ELASTOMERIPolimer Caracteristici Temp

utiliz. [∘C]Utilizari

Poliizoprennatural

Propr. fizice f. bune, rezistentamare la taiere si abraziune, rezistenta scazuta la cald, ozon si uleiuri, propr. electricebune

Anvelope, furtunuri, talpide incaltaminte, garnituri

Copolimerbutadien-stiren

Propr. fizice bune, f. bunarezistenta la abraziune, nu rezista la ozon, ulei sauintemperii

Idem cauciuc natural

Cloropren(Neopren)

Rezista f. bine la ozon, cald siintemperii, in ulei, flama, nu la fel de bun ca cel natural d.p.d.v. electric

Cabluri, invelitori de recipiente pentruchimicale, curele de transmisie, garnituri

Cauciucsiliconic(Polisiloxan)

Rezistenta f. buna la temperaturi joase sau inalte, rezistenta scazuta, propr. electrice f. bune

Izolatii pentru temp. joase sau inalte, garnituri, diafragme, furtunuri pentru industriaalimentara sau medicina

POLIMERI – Cristale lichide

ADITIVI IN POLIMERIFileri: >>> compozite cu particule disperse

rumegus, sticla, lut, nisip, alti polimeri>>> crestere rezistenta, rezistenta la uzare, tenacitate, stabilitatedimensionala

Plasticizanti: reduc temperatura tranzitiei vitroase prin crestereadistantei intre catene – PVC, poliacetati, etc.

Stabilizanti: intarzie procesele de imbatranire in UV / oxidare

Aditivi care intarzie arderea: faze gazoase / alte procese de ardere, mai lente

Pigmenti (particule disperse) / coloranti (dizolvati)

Grunduri, lacuri, vopsele

GrunduriUmecteaza suprafata si asigura adeziunea1. Protectie anodica a substratuluiEx. Grunduri cu Zn pt. otel2. Aderente pe suprafata[+ inhibitie a coroziunii: Ex. Fosfat de Zn pt. otel]

Straturi intermediareDau grosimea si stabilitatea

Straturi de finisareDau aspectul + rezistenta de suprafata

Grunduri, lacuri, vopseleTipuri generice:

Vopsele cu uscare in aer (alchidice)proces de oxidare la suprafata >>> straturi subtiri (<40𝛍m)Rezistenta redusa la solventi si alti agenti chimici

Vopsele monocomponent rezistente chimic (acrilice, vinilice)Stratul (50-75𝛍m) format prin evaporarea solventuluiPoroase si cu rezistenta mica la solventi dar mare la alti agenti

Vopsele bi-component rezistente chimic (epoxidice, uretanice)Polimerizarea continua dupa aplicare>>> strat stabil [si dur] cu legaturi transversale tari

Acoperiri protectoare avansate

Mecanisme:1. oxidare intensa la suprafata otelului >>> pasivare2. Strat bariera impotriva avansarii coroziunii

Autoreparare:

Refacere de strat oxidicprotector in zona zgariata

2Fe3+ 3MoO42- Fe2(MoO4)3

Protectia la coroziune prin polimeri conductori: polipirol, polianilina

Acoperiri protectoare avansate

Polimeri care se autorepara pentru protectia anticoroziva a metalelor.Polimeri care se activeaza sub actiunea radiatiilor UV

Ex. Policaprolactona acrilata – poliuretan: E = 270MPa, A = 350%rata de recuperare a lungimii initiale de 97%

ADEZIVI

Clasificare

A. Compozitieepoxidici, poliuretani, siliconi, acrilati, cianoacrilati, …

B. Forma de prezentarepasta, lichid, film, peleti, banda, …

C. Mod de actiunetopituri calde, topituri calde reactive, termorigizi, de contact, sensibili la presiune, …

D. Capacitatea de incarcarestructurali, semistructurali, nestructurali

PREGATIREA SUPRAFETELORMetode multiple, datorita tipurilor diferite de materiale de imbinat(metal / metal, polimer / polimer, etc.)

Tratamente de suprafata pentru:- Indepartarea / impiedicarea formarii unui strat cu aderenta scazuta;- Maximizarea contactului intim material adeziv (primer);- Asigurarea marimii si duratei fortelor de adeziune;- Generarea unei topografii optime a suprafetei;- Protejarea suprafetei de lipit inainte de operatie;

PREGATIREA SUPRAFETELORScop: cresterea energie superficiale a materialului de lipit

>>> reducerea unghiului de umectare(cresterea gradului de hidrofilicitate)

Metode: - atac chimic- modificare chimica / fizica a legaturilor de suprafata- abraziune / eroziune

Metale – energie superficiala mare (dislocatii, limite de graunte)Polimeri – energie superficiala mica (legaturi covalente)

>>> forta de adeziune intotdeauna mai mare pt. metale

PREGATIREA SUPRAFETELOR- Al si aliajele Al -Metode

a. atac chimic (FPL = Forest Product Laboratories)b. atac electrochimic (PAA = Phosphoric Acid Anodized Etch)

Procesul FPL

1. Degresare – tricloretilena;2. Curatare avansata in mediu alcalin nereactiv la 50 – 80⁰C;3. Atac chimic – solutie 25% H2SO4 + 1-4% Na2Cr2O7, 9-15 min.;

>>> formarea unui oxid stabil4. Spalare – apa, 1-2 min., < 50 ⁰C;5. Uscare – aer, < 65 ⁰C, 1 ora.

PREGATIREA SUPRAFETELOR- Al si aliajele Al -Procesul FPLSe formeaza cratere in zonele cu energie mai mare (intersectii cu dislocatii, …) >>> blocare mecanica

PREGATIREA SUPRAFETELOR- Al si aliajele Al -Procesul PAAPentru inlocuirea FPL (risc de coroziune)Proces similar FPL + anodizare: catod inox, 10V, sol. acid fosforic

>>> blocare mecanica mai avansata

PREGATIREA SUPRAFETELOR- Polimeri -Polimerii – energie superficiala micaNu oxizi >>> nu blocare mecanica

>>> distrugerea legaturilor superficiale cu particule de mare energie>>> legaturile rupte asigura contactul intermolecular

- Efect Corona = descarcare intre electrozi prin plastic (U>>)

- Flacara = formare de grupuri reactive pe suprafata hidroxil, ester, eter, oxigen (radical liber)

- Plasma = N / Ar in incinta vidabila, generator RF

PREGATIREA SUPRAFETELOR- Polimeri -

Efect Corona

PREGATIREA SUPRAFETELOR- Polimeri -

FlamaCorona Plasma

ADEZIVI STRUCTURALI= adezivi cu rezistenta relativ mare, utilizati sub temperatura de tranzitie

vitroasa (general)

Ex. Cianoacrilati, epoxi, acrili, poliuretani, …

Pt. aplicatii nestructurale (semi) - elastomeri

Adezivi epoxidici

Adezivi structurali pentru lemn, metal, sticla, piatra, (plasticuri)

Bicomponent (general)

Stabilitatea termica / chimica – f(temp. polimerizare)

Neopren = policloropren

Physical Form Chips Color Amber Odor Mild, characteristic Specific Gravity at 25/4°C, ASTM D7920-66 (1979) 1.23 Mooney Viscosity, ML 1+4 at 100°C, ASTM D1646-81 42 – 59 Crystallization Rate Medium Storage Stability Good. May undergo some viscosity changes

during storage. Store under cool conditions.

Cloropren

Pentru: sticla, beton, hartie, polimeri, textile, piele, metal

Adezivi acrilici

PMMA

Stabilitate chimica buna, timp scurt de polimerizare

General: bicomponent (fara amestecare)Pentru constructii – inclusiv polimerizare UV

Grupul alchiloil

Cianoacrilati

Nume generic pentru adezivi acrilati (metil – 2 – cianoacrilat)

Polimerizeaza rapid ( < 1 min) in prezenta apeiAdeziv rezistent pentru suprafete compacteSe poate inmuia cu acetona