prelucrarea materialelor polimerice

8/10/2019 Prelucrarea Materialelor Polimerice

1/13


2/13

numele de ,,vulcanizare- l% a imprumutat de la :ulcan,zeul focului laromani. Prima prezentare publica a unui material plastica fost facuta laarea ;xpozitie nternalionala din &ondra din 1'8 de 7lexander

"ar4es.aterialul, obtinut inca din 1'81, era un derivat al celulozei, obtinutprin modificarea acesteia, care odata incalzit se putea modela si isimentinea forma, in urma racirii. aterialul (numit "ar4esina) a fostrepede abandonat pentru costurile foarte mari de obtinere."ar4esramane in istorie ca inventatorul


3/13

repetat,prin aceea ca nu suporta decat o incalzire si o racire. n 1+1,un inginer textil elvetian,=acAues ;d3in *randenberger acreat pornind de la ra$on primul ambala flexibil in totalitate sitotodata, impermeabil? celofanul. Unul dintre angaatii firmei Du"ont

(lider in domeniul materialelor plastice), >allace /ume arothers(tanar chemist absolvent /arvard),a dezvoltat in anii 1+0,o nouaclasa de fibre sintetice?2ibra 88, devenita ulterior n$lon%ul.9oua fibraa inlocuit parul animal de la periutele de dinti si, din 1++,cand ainceput productia la firma Du"ont,contribuie la eleganta feminina princiorapii de matase. n 1+, doi chimisti de la mperial hemical ndustries @esearch&aborator$,;.>.2a3cett si @.B.#ibson, testand mai mult substantechimice in conditii de inalta presiune,descopera polietilena(";),ceavea sa devina unul dintre cei mai raspanditi polimeri din lume.

n 1+6 a fost descoperit poliuretanul ("U) si un an mai tarziu ,in1+',polistirenul (") folosit ca material electroizolant. n 1+', un chimist de la Du"ont,pe nume @o$ "lun4ett, adescoperit din greseala teflonul ("!2;),material apreciat pentruproprietatile lui de neaderenta si coeficient scazut de frecare. n @omania descoperirile legate de materialele plastice sunt legatede progresele facute in domeniul prospectarii si prelucrariizacamintelor de petrol.7stfel, in anul 1+0,chimistul #heorghe#.&onginescu a stabilit numarul de atomi ai unei molecule organice

pe baza


4/13

reprezinta,ei insisi, materii prime pentru obtinerea altormonomeri,precum stirenul,clorura de vinil,etc.onomerii sunt apoisupusi unor reactii chimice de crestere a lantului si se transforma inpolimeri.

"rodusii sau compusii macromoleculari sunt combinatii chimiceavand ca structura de baza macromolecula sau polimerul. "olimerul (2ig..1)este un compus macromolecuar natural sausintetic obtinut prin inlantuirea,prin legaturi chimice, a unui numar n(variabil) de molecule de monomeri sau meri (,,meros-in greacainseamna ,,parte-).ndicele n poarta numele de grad de polimerizaresi reprezinta numarul de unitati elementare(monomeri)dintr%unpolimer (,,pol$-, in greaca inseamna ,,multe-). Deci, termenul de,,polimer- se traduce prin ,,multe parti-.

2ig..1 onfiguratia unui polimern cazul polimerilor sintetici inlantuirea monomerilor se realizeaza

cu autorul caldurii si presiunii si este caracterizata de numarul demeri (n) din macromolecula numit grad de polimerizare.

Uneori se folosesc monomeri diferiti (doi sau mai multi) pentru unastfel de compus macromolecular.e obtine astfel un copolimer,iarpolimerizarea unui astfel de amestec de mai multi monomeri senumeste copolimerizare. "olimerii au aceeasi compozitie procentuala cu a monomerilor dincare provin,dar se deosebesc de acestia prin masa moleculara maresi prin proprietatile fizico%mecanice.;xistC o imensC variate de polimeri cu compoziie chimicC diferitC.

7ceEtia pot fi FmpCrii Fn urmCtoarele clase? polimeri organici (alcCtuii din carbon Ei alte elemente

organofile? hidrogen, oxigen, azot, sulf, halogeni)G polimeri anorganici (nu conin atomi de carbon Fn

moleculC)G polimeri elemento%organici (pe lHngC carbon Ei elemente

organofile mai conin Ei alte elemente? siliciu, seleniu, bor,aluminiu, staniu, plumb, titan)G


5/13

Domeniul polimerilor organici a fost cel mai mult dezvoltat. "olimeriianorganici Ei elemento%organici (de exemplu silico%organici) aurezultat ca urmare a cercetCrilor Fn vederea obinerii polimerilor cucalitCi speciale (cu rezistenC termicC, chimicC Ei mecanicC ridicate,

calitCi semiconductoare, electroizolante Ei termoizolante). aterialele polimerice sunt compusi polimerici organici desinteza,adica polimerii au un schelet format,in principal,din atomi decarbon si sunt creati de om,prin procese de sinteza.7laturi depolimeri ,materialele polimerice contin si substanteauxiliare( plastifianti,lubrifianti,coloranti,i)care au rolul de a imbunatatiproprietatile fizice sau aspectul polimerilor. aterialele polimerice prezinta urmatoarele caracteristici?%rezistenta mecanicaG%rezistenta termicaG

%densitate micaG%rezistenta la factori externi climaticiG%prelucrabilitate usoaraG%conductibilitate termica scazutaG%conductibilitate electrica scazutaG%reproductibilitatea proprietatilorG%pot fi rigide si ductileG%pot fi colorate aproape in orice nuanta.

2.COMPORTAREA TERMOMECANICAriteriul cel mai des utilizat este acela al comportarii termomecanicea polimerilor si anume determinarea modulului elasticitatiitransversale de temperatura care se masoara prin utilizareadeterminarii ei specifice,;, unui material polimeric supus unei sarciniconstante in functie de temperatura.


6/13

1%polimeri amorfiG%polimeri cristalini..1 lasificarea din punct de vedere temomecanic?

%termoplaste? %polimeri amorfi sau partial cristalini la care princresterea temperaturii de la temperatura de vitrifiere la temperaturade degradare ,modulul elasticitatii transversale scade la 0G %se utilizeaza la temperaturi mai mici decattemperatura de vitrifiereG %pot fi supuse la topiri repetate fara a suferi vreotransformare chimica. %duroplaste sau termorigide? %polimeri amorfi cu temperatura devitrifiere mai mare de 50 de grade celsiusG %materiale rigide cu modulul de

elasticitate care nu se modifica sensibilG %inmoaie prin incalzire si apoisolidifica ireversibil ca efect al reactiilor chimice produse la incalzire.% elastomeri? %sunt in general polimeri amorfi cu temperatura devitrifiere mai mare de 0 grade celsiusG %modulul de elasticitate transversalC nu se modificCsensibil Ei are valori de 1..10 da9Icm.


7/13

. dentificarea caracteristicilor mecanice ale materialelor polimericecu autorul curbelor efort%alungire

1.odulul de elasticitate (;) longitudinal;lastomerii prezinta o alungire mare ,dar materialele plastice nu se

intind asa de usor."entru a vedea cat de bine rezista un material latractiune se masoara modulul de elasticitate?se creste treptatvaloarea efortului sarcinii pentru ca efortul reprezinta raportul dintreforta si arie,si pentru fiecare astfel de crestere se masoara alungireaepruvetei J.

"rocesul se continua pana cand epruveta se rupe.u valorileobtinute se traseaza graficul alungirii in functie de efortul aplicat.

"anta curbei reprezinta modulul de elasticitate ;. Daca ? %panta e abrupta,; este mare si materialul rezistadeformatiei G

%panta e lina,; este scazut si materialul se va deformausor.

"entru materiale plastice flexibile curba efort%alungire are forma ?


8/13

"anta curbei nu se mai mentine constanta odata cu crestereaefortului."anta si modulul de elasticitate se modifica cu efortul."antainitiala este valoarea modulului initial. n general fibrele au modulul de elasticitate mare,elastomerii il au pecel mai scazut,iar materialele plastice au modulul de elasticitate intrecele doua valori. ;elastomeriK;plasticeK;fibre

.Duritatea

urbele efort%alungire evidentiaza si tenacitatea,care este o masura acantitatii de energie absorbita de material inainte de a se rupe(panala rupere).7ria de sub curba este semiprodusul dintre deformatie(B*)si rezistenta(7*).


9/13

um rezistenta e aproximativ egala cu forta,iar deformatia semasoara in unitati de lungime atunci se poate scrie ?rezistentaLdeformatiaMfortaLdistanta,dar fortaLdistantaNenergiee diferenta este intre rezistenta si tenacitate O@ezistentaNda informatii asupra marimii fortei necesare ruperii.!enacitateaNda informatii asupra cantitatii de energie care produceruperea. Daca un material polimeric este rezistent nu inseamna in modautomat ca este si tenace(dur).

;xplicam acest lucru cu diagrama efort%alungire ?

% pentru materiale rezistente,curba,dar fragile(fara tenacitate) estenecesara o forta mare pentru a fi rupte,dar o cantitate mica deenergie.aterialul nu poate fi intins foarte mult inainte de a se rupe.


10/13

% pentru materiale rezistente si tenace,curba,este necesara o fortamare dar si o cantitate mai mare de energie. aterialul se alungeste cu mult mai mult decat inainte de a serupe.7lungirea permite materialului sa disipeze energie.Daca un

material nu se poate deforma,energia nu poate fi disipata, si vaproduce ruperea materialului. n aplicatii este nevoie de materiale polimerice rezistente sitenace.deal ar fi ca materialul sa nu se indoaie sau sa nu se rupa. % materialul de la curba 1 are modulul de elasticitate mai mic decatcel al materialului de la curba . Desi intr%o serie de aplicatii se cer materiale cu modul de elasticitatemare si deformatii mici,in unele cazuri este mai bine ca piesa dinmaterial polimeric sa se indoaie decat sa se rupa.7stfel ca ?inproiectarea unor noi polimeri sau compozite organice,sacrificam din

valoarea rezistentei in scopul obtinerii unui material mai tenace.

."roprietati mecanice ale diversilor polimeri

1%material plastic si rigid%fibre sintetice%material plastic flexibil%elastomer


11/13

urba 1%panta este foarte abruptaPmodulul de elasticitate estemare si deci este necesara o forta mare pentru a deforma materialulrigid urba %fibrele(carbon,n$lon,etc) ca si cele de la curba1 sunt mult

mai rezistente decat tenace si nu se deformeaza prea mult subsarcina.unt mai rezistente ca cele plastice,chiar si ca cele rigidepentru ca limita de curgere este mai mare,iar unele fibre au limite decurgere mai mare decta limita de curgere a otelului. urba %materialele plastice flexibile se deformeaza fara a serupe.7bilitatea de a se deforma le auta sa nu se rupa.odulul deelasticitate initial este mare,impiedicand astfel instalarea deformatieipentru o perioada dar,de la o valoare suficient de mare a luiQ,materialul incepe sa se deformeze.;x ?punga.9u sunt la fel derezistente ca cele rigide dar sunt destul de tenace.

urba %elastomerii au un mecanism complet diferit.7u modulul deelasticitate foarte mic,reiese din panta foarte mica a curbei.9u estesuficient sa aiba modulul de elasticitate mic pentru ca un material safie elastomer,pentru ca nu este de nici un folos sa se poata intindedaca nu poate reveni.;lastomerii au deformari reversibile mari. Uneori e convenabil sa combinam proprietatile a doi polimeri pentrua obtine ceea ce ne dorim. um se face acest lucru O%prin copolimerizare.;x ?spandexPcombina blocuri de elastomeri si

blocuri de fibre rigide rezultand astfel o fibra care se intinde si careeste rezintenta.%prin amestecare.;x ?plastic rigid cu polibutadiena rezultand astfel omixtura cu faze separate care are rezistenta plasticului rigid sitenacitatea polibutadienei.aterialul este mult mai putin fragil caplasticul rigid.%prin realizarea de materiale compozite organice.De obicei sefolosesc fibre pentru a intari un polimer termorigid.!ermorigidele suntmateriale reticulate si au curba effort%alungire asemanatoarematerialelor plastice.

2ibrele cresc rezistenta la intindere,termorigidul rezista lacompresiune si tenacitate.


12/13

1%;lastomeri industriali%ateriale termoplastice%ateriale termorigide

. Dependenta modulului de elasticitate de temperatura

"entru a defini corect compostarea la temperatura a materialelorpolimerice trebuie sa cunoastem variatia modulului de elasticitatelongitudinal in raport cu temperatura.urba delimiteaza aceleasidomenii de comportare ale materialelor polimerice ca in cazul curbeide comportare termomecanica.

2ig 6.Domeniile curbei7%comportare vitroasa.


13/13

*%zona de tranzitie vitroasa%comportare inalt%elasticaD%comportare vascoplastica;1,;%modul de elasticitate limita pentru palierul de compportare

vitroasa si inalt elastica. &ungimea zonei creste cu cresterea masei moleculare apolimerului si tinde catre infinit pentru cei reticulati.

1%masa moleculara a polimerului este 1%masa moleculara a polimerului este R1%polimer reticulat "olimerii cu masa moleculara mica se caracterizeaza prin trecereadirecta a polimerului din stare vitroasa in curgere. "rezenta plastifiantilor in polimer modifica curbele izocronemicsorand temperatura de topire si pe cea de tranzitie vitroasa.Deasemenea,intervalul de timp pe care are loc tranzitia se mareste.

prelucrarea materialelor polimerice

Documents