View
103
Download
17
Category
Preview:
DESCRIPTION
polimeri uvod
Citation preview
PPRERADBA POLIRERADBA POLIMEMEUUUvUv
Prof. dr. sc.Strojarski fakultet u
Zavod za proizvo
Prof. dr. sc.Strojarski fakultet u
Zavod za proizvoZavod za proizvoKatedra za obradu odvajanjem
Zavod za proizvoKatedra za obradu odvajanjem
ERNIH MATERIJALAERNIH MATERIJALAddodod
Pero RaosSlavonskom Brodu
odno strojarstvo
Pero RaosSlavonskom Brodu
odno strojarstvoodno strojarstvom estica i preradu polimeraodno strojarstvom estica i preradu polimera
SadrajSadrajSadraj Sadraj
Uvod Sistematizacija proizvo Sistematizacija proizvo Polimeri Teorijske osnove prera Postupci proizvodnjePostupci proizvodnje
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 2
predavanjapredavanjapredavanjapredavanja
odnjeodnje
adbe polimernih taljevina
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Ukupna svjetska prUkupna svjetska pr6
t
1000
n
j
a
/
1
0
6
100
r
o
i
z
v
o
d
n
100
j
e
t
s
k
a
p 10
u
p
n
a
s
v
j
1
1930. 1940.1950. 1960.. 1970 1980. 1990.2000.
U
k
u
2010
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Godina
Preradba polimernih materijala /Uvod 3
roizvodnja materijalaroizvodnja materijala
Sirovo eljezo (7800 kg/m3)
Al i ij (2710 k / 3)
Polimeri (bez kauuka)(1100 kg/m3)
Polimeri ukupno:
Bakar (8940 kg/m3)Aluminij (2710 kg/m3)
Kauuk (1000 kg/m3)Ci k (7130 k / 3)
2000. 180 mil. t2010. 270 mil. t
1983. Ukupna godinja i d j li
Cink (7130 kg/m3)
proizvodnja polimera volumenom nadmaila
proizvodnju sirovog eljeza!
0.
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Podruja primjene pPodruja primjene p
AutomobiliNamjetaj
8 0%Automobili8,0%
Poljoprivreda2,0%
8,0%
Elektroindustrija7,0%
,
Graevinarstvo27,0%
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 4
olimernih materijalaolimernih materijala
Ostalo16,5%, %
Pakovanja27,0%
Kuanska oprema4,5%
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
PakovPakov
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 5
vanjavanja
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
GraeviGraevi
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 6
inarstvoinarstvo
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Automobili (dijAutomobili (dij
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 7
elovi karoserije)elovi karoserije)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Automobili (vaAutomobili (va
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 8
anjski dijelovi)anjski dijelovi)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Automobili (uAutomobili (u
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 9
unutranjost)unutranjost)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Automobili (dAutomobili (dAutomobili (dAutomobili (d
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 10
dijelovi motora)dijelovi motora)dijelovi motora)dijelovi motora)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Udi li ih t ij lUdi li ih t ij lUdio polimernih materijalUdio polimernih materijal
1965. 1MATERIJALPolimeri 2Aluminij 2Olovo, bakar i cink 4
eljezo i elik 76
Ostali materijali 16j
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 11
b i t bilib i t bilia u osobnim automobilimaa u osobnim automobilima
1985. 1995. 2003.Maseni udio , %
10 13 154,5 6,5 73 3 3
68 63 61
14,5 14,5 14
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
MedicinsMedicins
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 12
ka tehnikaka tehnika
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Elektrini i elekElektrini i elek
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 13
ktroniki proizvodiktroniki proizvodi
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Kuanska oprKuanska opr
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 14
rema i ureajirema i ureaji
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Zrakoplovna industrijaZrakoplovna industrijap jp j
A5
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 15
Airbus A350. U eksploataciji od 2013. Imat e vie od 53 % (masenih) dijelova od polimernih kompozita
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Posebne Posebne
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 16
primjeneprimjenep jp j
Neprobojni prsluk od Neprobojni prsluk od KevlarKevlar vlakanavlakana
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
p j pp j p
Temeljne graTemeljne graTemeljne graTemeljne gra
1. RUDARSTVO2. POLJOPRIVREDA, UM
I EKSPLOATACIJA VODI EKSPLOATACIJA VOD
3 PROMET3. PROMET4. INDUSTRIJA5. GRAEVINARSTVO
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 17
aneane proizvodnjeproizvodnjeaneane proizvodnjeproizvodnje
P i d jMARSTVO DA
Proizvodnja sirovina
DA
P i d jProizvodnja artefakata
(t i i i di)(tvari i proizvodi)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
SIROVINA TVAR
PRAVLJENJE TVARI
OPLEMENJTVATVARI TVA
PROIZVODNJA MATERIPROIZVODNJA MATERI
PROIZPROIZTVORTVOR
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
PProizvodnroizvodni lanac i lanac od sirovod sirov
Preradba polimernih materijala /Uvod 18
MATERIJAL PROIZVOD
JIVANJE RI
IZRADBATVOREVINARI TVOREVINA
JALAJALA
ZVODNJA POLIMERNIHZVODNJA POLIMERNIHREVINA (PROIZVODA)REVINA (PROIZVODA)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
vine do gotovog proizvodavine do gotovog proizvoda
Sirovine su prirodne nepreSirovine su prirodne neprerazliitim postupcima proizvte uporabljivi materijalite uporabljivi materijali.
Materija je sve to ima masTvar je oblik materije sastav
Materijal jest tehniMaterijal jest tehni
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 19
raene tvari od kojih seraene tvari od kojih se vodnje prireuju najprije tvari,
su i zauzima fiziki prostor.vljen od atoma.
ki uporabljiva tvar.ki uporabljiva tvar.
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
PPrrimjeri primjeri pr
SIROVINA TVARTVAR
eljezna ruda
Sirovoeljezoruda eljezo
Nafta Poli-merizat
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 20
oizvodnjeoizvodnje
MATERIJAL PROIZVODMATERIJAL O O
elik Zupanik
PET Coca-Colaboca
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Nafta Poli-merizat
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 21
PET Coca-Colaboca
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Klasifikacija izradbeniKlasifikacija izradbeni
STVORITI POVEZANOST
ZADRATIPOVEZANOST
PR
OB
LIK
glavnaskupina 1
glavnaskupina 2
RO
MJE
KA
PRA OBLIKOVANJE
PRE OBLIKOVANJEE
NA (STVARANJE
PRAOBLIKA IPRASTRUKTURE)
SV
OJ
g
PROMJENAPRASTRUKTURE)
JSTAVA
(PRESpremjetanjemestica tvari
POSTUPCIPOSTUPCI
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
POSTUPCI POSTUPCI POSTUPCI POSTUPCI
STVARANJA OBLIKA STVARANJA OBLIKA
Preradba polimernih materijala /Uvod 22
h postupaka (DIN 8580)h postupaka (DIN 8580)
UMANJITI POVEZANOST
UMNOITI POVEZANOST
glavnaskupina 3
glavnaskupina 4
glavnaskupina 5
ODVAJANJE SPAJANJE(POVEZIVANJE)
PREVLAENJE(OSLOJAVANJE)
glavna skupina 6
A SVOJSTAVA IZRATKASTRUKTURIRANJE)
izluivanjemestica tvari
unoenjemestica tvari
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
PROMJENE OBLIKA i/ili SVOJSTAVAPROMJENE OBLIKA i/ili SVOJSTAVA
Proizvodnja strojeva za pProizvodnja strojeva za p
Ostaleljzemlje
30,9 %Svjetska
i d jproizvodnja19,6 milijard
EUR
Italija12 4 % S
912,4 %
Japan8,8 %
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 23
preradbu plastike i gume preradbu plastike i gume
Njemaka24,9 %24,9 %
Kina
:di
Kina13,7 %
SAD9,3 %
Izvor: VDMA, 2006.
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Izvor: VDMA, 2006.
Postupci stvaranja oblikaPostupci stvaranja oblika
I. PRAOBLIKOVANJE je pravljenjeemu se postie povezanost meemu se postie povezanost mematerijala.a Reakcijsko praoblikovana. Reakcijsko praoblikovan
reakcijsko injekcijsko preb P blik j fi ik lb. Praoblikovanje uz fizikal
pravljenje vlakna iz otopc. Praoblikovanje iz taljevin
ekstrudiranje injekcijskoekstrudiranje, injekcijsko
PRAOBLIKOVANJE
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 24
e vrstog tijela od bezoblinih tvari pri eu esticama stvara se graaeu esticama, stvara se graa
njenjeeanje (RIM) l t b t ij llnu tvorbu materijala
pina, lijevanje plastifikata nao preanje lijevanje metalao preanje, lijevanje metala
PRERADBA
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Postupci promjene oblikaPostupci promjene oblika
II. PREOBLIKOVANJEtoplo oblikovanje plastomernitoplo oblikovanje plastomernikovanje elinog pripremka
III ODVAJANJEIII. ODVAJANJEtokarenje, glodanje, rezanje
IV. POVEZIVANJEIV. POVEZIVANJEzavarivanje, lijepljenje, lemlje
V. PREVLAENJElakiranje, metaliziranje
PREOBLIKOVANJEODVAJANJE
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 25
ih pripremakaih pripremaka,
enje, uskonici
OBRADBA
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
VI. Postupci promjene svojstavVI. Postupci promjene svojstavp p j jp p j j
a. PROMJENOM POLOAJA hladno ovrivanje pri izvlaj pkaljenje, poputanje
b. IZLUIVANJEM ESTICA Trazugljienje
c. DODAVANJEM ESTICA TVc. DODAVANJEM ESTICA TVcementiranje, nitriranje
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 26
va proizvodava proizvodapp
ESTICA TVARIenju vlakana i ica, j ,
TVARI
VARIVARI
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Procesi pri pretvorbProcesi pri pretvorbp pp p
Kibernetski pristup opisu svih fp p p tvar energija energija informacija
TOK INFORMACIJA = PTOK TVARI I ENERGIJE
1. PROCESI MIJENE2 PROCESI PRIJENOSA2. PROCESI PRIJENOSA3. PROCESI POHRANE
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Uvod 27
bi sirovina u proizvodebi sirovina u proizvodepp
fenomena na svijetu:j
POSTUPAKE = PROCES
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
KLASAFUNKCIJE
MIJENAFUNKCIJE (pretvorba
promjena
IZLAZ PROIZVODNA TEHNIKAProcesna tehnika
-
TVARProcesna tehnikaIzradbena tehnika
M
A
T
E
R
I
-
J
A
L
I
K
A
ENERGIJATehnika pretvorbe energije
E
R
G
E
-
T
I
K
AG J
Tehnika obradbe f
E
N
E
T
A
-
INFORMA-CIJE
informacijaTehnika mjerenja i voenjaI N
F
O
R
M
A
T
I
K
A
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
i voenja
Preradba polimernih materijala /Uvod 28
PRIJENOSPRIJENOS(transport)
POHRANA
TRANSPORTNA TEHNIKA
TEHNIKA POHRANJIVANJA
Tehnika dobave Skladina tehnikaTehnika dobavePrometna tehnikaNiskogradnja
Skladina tehnikaVisokogradnja
Tehnika prijenosa energije
Tehnika pohraneenergijeg j
Tehnika prijenosa f
Tehnika pohraneinformacija informacija
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
PPRERADBA POLIRERADBA POLIMEME
PolimPolim
Prof. dr. sc.Strojarski fakultet u
Zavod za proizvo
Prof. dr. sc.Strojarski fakultet u
Zavod za proizvoZavod za proizvoKatedra za obradu odvajanjem
Zavod za proizvoKatedra za obradu odvajanjem
ERNIH MATERIJALAERNIH MATERIJALA
merimeri
Pero RaosSlavonskom Brodu
odno strojarstvo
Pero RaosSlavonskom Brodu
odno strojarstvoodno strojarstvom estica i preradu polimeraodno strojarstvom estica i preradu polimera
PolimPolimPolimeri su skupni naziv za tv
t j k k l k lsastojak makromolekula. mamo
Polimeri MaMakromolekula je ona specifMakromolekula je ona specif
polimere ini pose
Model i objanjenje strukture poHermann STAUDINGER(1923. uveo pojam makromole
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
(1923. uveo pojam makromole
Preradba polimernih materijala /Polimeri 2
merimerivari i materijale kojih su osnovni
akros = velikoolecula = mala masakromolekulni spojevifina razina strukturiranja kojafina razina strukturiranja koja
ebnom klasom tvari.
limera:
ekule, 1953. Nobelova nagrada)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
ekule, 1953. Nobelova nagrada)
Podjela polime
PPRRIRODNIIRODNIPPRRIRODNIIRODNInpr. prirodni kauuk
drvna pulpa celulozni nitr
SINTETSKISINTETSKInpr. PVC
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 3
era po postanku
rat
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Podjela polimera po
ORGANSKIORGANSKIORGANSKIORGANSKInpr. polistiren (PS)
ANORGANSKIANORGANSKIANORGANSKIANORGANSKInpr. silikonski kauuk (SI)
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 4
o kemijskom sastavu
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
PolimePolime
Polimerizacijaproces stvaranja strukture pumreivanje ili bez njegaumreivanje ili bez njega.
R k ij l jReakcija lananja:
M
M ( i k l k l i j)
n M M - monomer (niskomolekulni spoj)n - stupanj polimerizacije
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 5
erizacijaerizacija
polimera lananjem uz
(M) (M)n
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
PolimerizacPolimerizac
SIROVINA HH ||C
H
C
H
|
|
|
|=n n
nafta ugljen
ETILEN (ETEN) ETHH
ugljen zemni plin
ME
niskomolekulni spoj
pon
niskomolekulni spoj
POLIMERIZAT + DODACI
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
POLIMERIZAT + DODACI
Preradba polimernih materijala /Polimeri 6
cija polietilenacija polietilenaHH||
HH
|| CH
C
H
|
|
|
|n
C
H
C
H
||
|
|n n
TILEN-MONOMER POLIETILEN (PE)HH nHH
ER POLIMERNA TVARnavljajua jedinica (POLIMERIZAT)
makromolekulni spojp j
POLIMERNI MATERIJAL
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
POLIMERNI MATERIJAL
MakromolekuMakromoleku
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 7
la polietilenala polietilena
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Makromolekule
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 8
e nekih polimerap
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Kratka povijest razvoKratka povijest razvo1856. C. Goodyear ebonit (m1869 J W Hyatt celuloid (dj1869. J.W. Hyatt celuloid (dj1910. L.H. Baeckeland bake
PRVI POTPRVI POTDo 20. godina 20. stoljea umreprevladavajui u primjeni polimprevladavajui u primjeni polim1922. H. Staudinger uveo p1935 W H Carothers Nylon1935. W. H. Carothers Nylon1937. J. P. Flory kinetike st
omoguavaju sinteze najomoguavaju sinteze najpolietilena niske gustoe,poli(metil metakrilata)
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
poli(metil-metakrilata)
Preradba polimernih materijala /Polimeri 9
oja sintetskih polimeraoja sintetskih polimeramodifikacija prirodnog kauuka)elovanje kamfora na celulozu)elovanje kamfora na celulozu)
elit (fenol-formaldehidna smola) TPUNO SINTETSKI POLIMER!TPUNO SINTETSKI POLIMER!eeni polimeri bili su eraeraojam makromolekule n (sinteza poliamidnih vlakana)n (sinteza poliamidnih vlakana) tudije adicijskih polimerizacijajvanijih plastomera:jvanijih plastomera: , poli(vinil-klorida), polistirena i
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Kratka povijest razvoKratka povijest razvo1937. O. Bayer sinteza poliu1939. komercijaliziran poliamid 1941. J. R. Whinfield Teryleny1942. komercijalizirane nezasi1942 razvijeni prvi silikoni (Dow1942. razvijeni prvi silikoni (Dow1943. P. Castan patentirao s1947. na tritu se pojavljuju pr1948. na tritu se pojavljuje akp j j j1950. komercijaliziran Teflon
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 10
oja sintetskih polimeraoja sintetskih polimerauretana
6 (I.G. Farben)n (sinteza poliesterskih vlakana)( p )ene poliesterske smolew Corning)w Corning)sintezu epoksidnih smolarve epoksidne smolekrilonitril/butadien/stiren poli(tetrafluoretilen)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Kratka povijest razvojKratka povijest razvoj
1953. H. Schnell sintetiza po1956. A. Hay otkrie poli(fen1961. komercijaliziran poli(vinilj p (1962. komercijalizirani fenoksi1964 komercijalizirani etil/vinil1964. komercijalizirani etil/vinil 1983. ukupna godinja svjetska
volumenom premaila pr2000. Godinja svjetska proizvj j p
200 milijuna tona (ne ra
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 11
ja sintetskih polimeraja sintetskih polimera
olikarbonatanilen-oksida)l-denfluorid))i etilen/propilenski elastomeri acetat ionomeri i poliimidacetat, ionomeri i poliimid
a proizvodnja polimeraroizvodnju eljeza i elika
vodnja polimera premaila j p paunajui lakove, boje i vlakna)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Klasifikacija postupakaKlasifikacija postupakaPOLIMERPOLIMER
ADICIJSKA POLIMERIZACIJAADICIJSKA POLIMERIZACIJA
LANANA POLIMERIZACIJALANANA POLIMERIZACIJA
radikalna polimerizacija (npr. PVC)
anionska polimerizacija (npr. poli (cijan-akrilat))
kationska polimerizacija (npr. PVE)
t ifi li i ij ( PP)
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
stereospecifina polimerizacija (npr. PP)
Preradba polimernih materijala /Polimeri 12
a polimerizacije (IUPAC)a polimerizacije (IUPAC)RIZACIJARIZACIJA
KONDENZACIJSKA POLIMERIZACIJAKONDENZACIJSKA POLIMERIZACIJA(npr. PC, PF, UF)
STUPNJEVITA POLIMERIZACIJASTUPNJEVITA POLIMERIZACIJA
( p , , )
(npr. EP)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
PolimerizacPolimerizac
Homogena polimerizacija:Homogena polimerizacija: polimerizacija u masi ili polimerizacija u otopinipolimerizacija u otopini
Heterogena polimerizacija:Heterogena polimerizacija: polimerizacija u masi, polimerizacija u otopini, p j p , suspenzijska polimerizacija, emulzijska polimerizacija, polimerizacija u plinskoj fazi meupovrinska polikonden
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 13
ijski procesiijski procesij pj p
i nzacija.
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
StrukturStruktur
MOLEKULNA ili KEMIJSKA(strukturiranje na razini jedn
NADMOLEKULNA ili FIZIK(strukturiranje na razini siste
Razlika je u eneRazlika je u ene
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 14
a polimeraa polimerapp
A STRUKTURAne molekule)
KA STRUKTURA ema molekula)
ergiji veze!ergiji veze!
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Molekulna (kemijskMolekulna (kemijskMolekulna (kemijskMolekulna (kemijsk
Str kt ra makromolek le dStruktura makromolekule d
veliinom makromolekuleveliinom makromolekule(prosjenom molekulnmolekulnih masa)molekulnih masa),
brojem tipova mera u ma opim izgledom makrom konfiguracijom makromog j konformacijom makromo
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 15
ka) struktura polimeraka) struktura polimeraka) struktura polimeraka) struktura polimera
definirana jedefinirana je:
eenom masom i razdiobom
akromolekuli,molekule,olekule iolekule.
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Veliina mVeliina mMolekulna masa = karakteristi
Polimer = polidisperzni sustav sastavljen od makromolekula rasastavljen od makromolekula rapolimerizacije)
Sustav makromolekula potrebndva statistika parametra:dva statistika parametra:
prosjenom molekulnom prosjenom molekulnom razdiobom molekulnih m
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 16
akromolekuleakromolekuleka pojedine makromolekule
makromolekula, tj. sustav azliite veliine (stupnjaazliite veliine (stupnja
no je stoga karakterizirati s
masom masomasa
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Razdioba molekuRazdioba moleku
BIOPOLIMERI
e
k
u
l
a
i
o
m
o
l
U
d
Mn M
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 17
lnih masa polimeralnih masa polimerapp
SINTETSKI POLIMERI
Molekulna masa Mw
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Brojana prosjena Brojana prosjena molekulnamolekulna masamasa
MasenaMasena prosjena prosjena molekulnamolekulna masamasa
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 18
MNi
iii
n N
MNM
=
ii
MN 2ii
i
iii
w MN
MNM
=
i
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Broj tipoBroj tipo
Prema broju tipova mera u
j pj p
Prema broju tipova mera u
HomopolimeriHomopolimeri(makromolekula se sastoji ( j
K li iKopolimeri(makromolekula se sastoji ( j
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 19
ova ova meramera
makromolekuli razlikuju se:makromolekuli razlikuju se:
samo od jednog tipa mera)j g p )
od dva ili vie tipova mera)p )
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
KopKopKopKop
STATISTIKI KOPOLIMER
NAIZMJENINI KOPOLIMERNAIZMJENINI KOPOLIMER
BLOK KOPOLIMER
CIJEPLJENI KOPOLIMERCIJEPLJENI KOPOLIMER
mer
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 20
olimeriolimeriolimeriolimeri
A mer B
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 21
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Opi izgled mOpi izgled mgg
LINEARNA
GRANATA
UMREENA
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 22
makromolekulemakromolekule
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Konfiguracija Konfiguracija Konfiguracija makromolekuleskup podataka o broju i tipovimaskup podataka o broju i tipovimastrukturi mera i redoslijedu i nai
Konfiguracijom je u potpunomakrmakr
Razine strukturiranja makromole1 k fi ij1. konfiguracija mera2. bliski konfiguracijski pored3 d l ki k fi ij ki3. daleki konfiguracijski pore4. makromolekulna konfigura
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 23
makromolekulemakromolekule
a mera u makromolekuli kemijskoja mera u makromolekuli, kemijskojinu njihova vezanja.
osti opisana kemijska strukturaomolekule!omolekule!
ekulnih konfiguracija:
dakd kdakacija
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Konfiguracija Konfiguracija K fiK fiKonfiguKonfigu
CisCis
TransTrans konfiguracija merakonfiguracija mera
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
TransTrans konfiguracija merakonfiguracija mera
Preradba polimernih materijala /Polimeri 24
makromolekulemakromolekuleijijuracija merauracija mera
konfiguracija merakonfiguracija mera
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
KonfiguracijaKonfiguracijaBli ki k fiBli ki k fiBliski konfigBliski konfig
Prostorna regularnost uProstorna regularnost u
Prostorno pravilne konfiguracije (stereProstorno pravilne konfiguracije (stere
Izotaktika k.
Sindiotaktika k.
Prostorno nepravilna konfiguracija:
Ataktika k.
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 25
a makromolekulaa makromolekulaij ki d kij ki d kguracijski poredakguracijski poredak
u vezanju nesimetrinih merau vezanju nesimetrinih mera
eoregularnost):eoregularnost):
CH
C
H||
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
RH||
Konformacija mj
Konformacije = stereoizomeo o ac je s e eo o eprelaziti jedan u drugi bez kidDeformiranja kutova meu nj
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 26
makromolekula
erni oblici molekule koji mogue ob c o e u e oj ogudanja kemijskih veza i jima.
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Nadmolekulna (fizikaNadmolekulna (fizikaVrste veza uVrste veza u
P i (k ij k )Primarne (kemijske) vezePovezanost mera u m
Sekundarne (fizikalne) veSekundarne (fizikalne) veMeusobna povezano
Van der Waalsodipolne siledipolne silevodikovi mosto
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 27
a) struktura polimeraa) struktura polimera polimerima polimerima
emakromolekulnom lancu
ezeezeost makromolekulnih lanacaove sile
vi
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Razine nadmolekulnePOTPUNA DJELOMINA
NEUREENOSTBLISKI POREDAK
UREENOJEDNOJPOREDAK JEDNOJ DIMENZIJ
PLINOVITO AMORFNO j
KRISTALk i li istanje vrsto stanje
KAPLJASTO
kristalizi
KRISTALKAPLJASTOstanje
KRISTALstanje (k
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
SpecifinSpecifin
Preradba polimernih materijala /Polimeri 28
e ureenosti struktureUREENOST POTPUNA
UREENOSTOST U UREENOST
U DVIJETRODIMENZIJSKIDALEKI
JIU DVIJE DIMENZIJE
DALEKI POREDAK
LASTO (djelomice ) j
KRISTALNO jrano) vrsto stanje
LASTO kapljasto
stanje
MONOKRISTALILASTO kapljasto kapljeviti kristali)
MONOKRISTALI
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
na struktura polimerana struktura polimera
Nadmolekulna stNadmolekulna stNadmolekulna stNadmolekulna st
AMORFNAAMORFNAAMORFNA AMORFNA
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 29
truktura polimeratruktura polimeratruktura polimeratruktura polimera
STRUKTURASTRUKTURASTRUKTURA STRUKTURA
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Nadmolekulna stNadmolekulna stNadmolekulna stNadmolekulna st
KRISTALASTA SKRISTALASTA SKRISTALASTA SKRISTALASTA S
AMORFNA PODRUJA
KRISTALNA
SAVIJENO
PODRUJA(KRISTALITI)
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
KRISTALIZIRANE LAMELE
Preradba polimernih materijala /Polimeri 30
truktura polimeratruktura polimeratruktura polimeratruktura polimera
STRUKTURASTRUKTURASTRUKTURASTRUKTURA
USPOREDNO
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
KRISTALIZIRANE LAMELE
Sferolitna nadmolekuSferolitna nadmoleku
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 31
lna struktura polimeralna struktura polimeraAMORFNOPODRUJE
KRISTALNO PODRUJE
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Kristal poKristal po
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 32
olietilenaolietilena
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Fizika staFizika staDeformacija polimernog tijela ovisvremenu u kojem se deformacija j joptereivanja (ponajvie brzini op
Fizika stanja polimera:Fizika stanja polimera: staklasto
t gumasto kapljasto
skupine fizikih stanja, grupstoga se ta stanja jo nazivaju g j j jstanja. deformacijska stanja reflekti
k l k l t li kSVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
makromolekule u toplinskom g
Preradba polimernih materijala /Polimeri 33
nja polimeranja polimerasi o naprezanju, temperaturi,promatra i uvjetimaj
ptereivanja)
irane po kriteriju deformabilnosti, i deformacijska ili relaksacijska j j
raju pokretljivost (gibljivost) ib j ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
ibanju.
Fizika stanja amFizika stanja am(Dij(Dij(Dijagr(Dijagr
,
T
KAPLJASTOSTANJE
G
e
r
a
t
u
r
a
G
T
e
m
p
e
STAKLASTOSTANJE
Vrijeme optereivanja, log t
STANJE
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
j p j , g
Preradba polimernih materijala /Polimeri 34
morfnog polimeramorfnog polimeraTT tt))ram ram TT--tt))
GUMASTOGUMASTOSTANJE
Podruje staklastogprijelaza
STAKLASTOSTANJESTAKLASTO
STANJE
Brzina optereivanja, log v t
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
p j , g
Termomehanika Termomehanika (Ovisnost deforma(Ovisnost deforma(Ovisnost deforma(Ovisnost deforma
LINEARNI AMORFNI POLIMERLINEARNI AMORFNI POLIMER
m
a
c
i
j
a
STAKLASTOS
GUMS
D
e
f
o
r
m
STANJE STA
gTg
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 35
krivulja polimerakrivulja polimeracije o temperaturi )cije o temperaturi )cije o temperaturi )cije o temperaturi )
f
MASTO KAPLJASTOSANJE STANJE
Tf
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Temperatura
Fizika staFizika staStaklasto stanje
El ti d f ijElastina deformacijaostvaruje se promj pi valentnih kutova
deformacija polimera u j ptipa kao deformacije sta
mala po iznosu nastaje mala po iznosu, nastaje priblino slijedi Hookeo
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
p j
Preradba polimernih materijala /Polimeri 36
anja polimeraanja polimera
mjenama valentnih veza j
staklastom stanju istog je j g jakla i keramike e i nestaje trenutanoe i nestaje trenutanov zakon elastinosti
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Fizika staFizika sta
Gumasto stanjeViskoelastina deformacija
ostvaruje se pomjostvaruje se pomjmakromolekule to
ostvaruju se razmjerno ostvaruju se razmjerno za nastanak i nestanak
konano vrijeme (relak
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 37
anja polimeraanja polimera
ajenama konformacijejenama konformacije
oplinskim gibanjem
o velika elastina istezanjao velika elastina istezanjak deformacije potrebno je ksacijsko vrijeme)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Fizika staFizika sta
Kapljasto stanjeap jasto sta jePokretljivost segmenata md i ib j j dda se oni gibaju u smjeru d
premjeta se centar ma nepovratljiva deformacij
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 38
anja polimeraanja polimera
makromolekule toliko je velika dj l j t jdjelovanja optereenja.
asa makromolekulaja teenje
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Karakteristike fizikKarakteristike fizik
Staklasto stanjejStakl
(temperatura stak(temperatura stakDEFORMACIJS
( f (specifinos
Gumasto stanjeTecTec
FAZNI PR
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 39
kih prijelaza polimerakih prijelaza polimera
Gumasto stanjejlite Tgklastog prijelaza)klastog prijelaza)SKI PRIJELAZ
)st polimera)
Kapljasto stanjeite Tite TfRIJELAZ
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Karakteristike fizikKarakteristike fizik
Kristalasti plastomeripPrije nego se rastale (prijenjihova fizika struktura mnjihova fizika struktura m
KristalastaTaliTali
(temperatura ta
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 40
kih prijelaza polimerakih prijelaza polimera
eu u kapljasto stanje) ijenja seijenja se
Amorfnate Tte Tm
aljenja kristalita)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Karakteristike fizikKarakteristike fizikOstale ope karakteristike
Prijelazi izmeu fizikih stanjase zbivaju u odreenom tempse zbivaju u odreenom tempkarakterizira dogovornom dis
Staklite (Tg) nije fazni prijelafi ik (d f ij k ) jfiziko (deformacijsko) stanje
Polimeri ne mogu prijei u pli Polimeri ne mogu prijei u plijedan fazni prijelaz (teciteTf)
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 41
kih prijelaza polimerakih prijelaza polimera
a nisu skokoviti (diskretni) veperaturnom podruju koje seperaturnom podruju, koje sekretnom temperaturom (Tg i Tf)
z, ve prijelaz iz jednog u drugoie tvari
novito stanje tj imaju samonovito stanje, tj. imaju samo)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Ovisnost termomeOvisnost termomeo stupnju ureeno stupnju ureen
AMORFNI LINEARNI POLIMER
a
c
i
j
a
e
f
o
r
m
a
D
Tg
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 42
ehanike krivulje ehanike krivulje nosti strukture nosti strukture
UMREENIUMREENI POLIMER
KRISTALASTI POLIMER
TfTm Td
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Temperatura
Karakteristike fizikKarakteristike fizik
Umreeni polimeri (duromU e e po e (du o ne mogu se rastaliti (ne razgrauju se pri tempe
razgraditu (Td)g ( d) pri istim uvjetima ostva
deformaciju od amorfndeformaciju od amorfn podruje prijelaznih tem
gumasto stanje redovit
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 43
kih prijelaza polimerakih prijelaza polimera
meri i elastomeri)e e asto e )emaju tecita Tf)eraturi razgradnje,
ruju manju gumastu ih polimeraih polimera
mperatura iz staklasto u to je mnogo ire
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Ovisnost termomeOvisnost termomeo stupnju ureeno stupnju ureen
AMORFNI LINEARNI POLIMER
a
c
i
j
a
e
f
o
r
m
a
D
Tg
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimeri 44
ehanike krivulje ehanike krivulje nosti strukture nosti strukture
UMREENIUMREENI POLIMER
KRISTALASTI POLIMER
TfTm Td
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Temperatura
PPRERADBA POLIRERADBA POLIMEMEPPRERADBA POLIRERADBA POLIMEME
Polimerni Polimerni
Prof. dr. scProf. dr. scStrojarski fakultet u
Zavod za proizvKatedra za obradu odvajanje
Strojarski fakultet uZavod za proizv
Katedra za obradu odvajanjej jj j
ERNIH MATERIJALAERNIH MATERIJALAERNIH MATERIJALAERNIH MATERIJALA
materijalimaterijali
c. Pero Raosc. Pero Raosu Slavonskom Broduvodno strojarstvoem estica i preradu polimera
u Slavonskom Broduvodno strojarstvoem estica i preradu polimerap pp p
Opa klasifikaOpa klasifika
POLIMPOLIMPOLIMPOLIM
T
I
METALIMETALIK
O
M
P
O
Z
I
T
K
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 2
acija materijalaacija materijala
MERIMERIMERIMERI
T
I
KERAMIKEKERAMIKEK
O
M
P
O
Z
I
T
K
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Opa klasifikacija (KEMIJSKA I
STRUKTURNAGRAA
KARAKTESVOJGRAA
METALI anorganski materijali metalne kemijske veze kristalini (amorfni)
toplinska vodlj elektrina vod plastina defo( ) p
POLIMERI
organski ili anorganski kovalentne veze makromolekulna struktura kristalasti
niska gustoa toplinska izola elektrina izol relaksacijska s kristalasti
amorfni relaksacijska s viskoelastino
anorganski materijali ionske i kovalentne
visoka tvrdoa krhko vrsto s
KERAMIKE veze kristalini amorfni
elektrina izol toplinska izola toplinska post kemijska post
KOMPOZITI MAKROKOMPOZITIMIKROKOMPOZITI
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 3
(tehnikih) materijala
ERISTINASTVA
RAZREDIKLASE / VRSTE
VIEFAZNI MATERIJALI
jivostdljivostormabilnost
ELJEZNI METALI LAKI METALI OBOJENI METALI K
SLITINE(npr. bronca)
KOMP
aacijaacijasvojstva
PLASTOMERI DUROMERI ELASTOMERI
KOMPOZITI(npr. UP+ s.v.)LEGURE(npr elastoP
OZI
svojstvaost
(npr. elasto-plastomeri)
astanje
PRIRODNE K. VEZIVA (CEMENTI)
SMJESE(npr. prozorsko
TI
acijaacijatojanostojanost
KREMENA STAKLA SILIKATNE K. OKSIDNE K. NEOKSIDNE K.
staklo)
BETON DRVO PAPIR
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Klasifikacija polimKlasifikacija polim( j i i( j i i(prema ponaanju pri povien(prema ponaanju pri povien
PLASTOMERI DUROPLASTOMERI DURO
Mekaju, taljivi i topljivi Netaljivi i nMekaju, taljivi i topljiviU otapalu bubre
Netaljivi i nU otapalu n
Struktura:linearne ili granate
Struktura:prostorno gg
makromolekulep gumreene makromole
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 4
mernih materijalamernih materijalai t ti t t DIN 7724)DIN 7724)im temperaturama im temperaturama DIN 7724)DIN 7724)
OMERI ELASTOMERIOMERI ELASTOMERI
netopljivi Kemijski umreeni:netopljivi ne bubre
Kemijski umreeni:Netaljivi, netopljiviFizikalno umreeni:Fizikalno umreeni:Taljivi
gusto Struktura:djelomice umreene g
ekule
jmakromolekule
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Klasifikacija polimKlasifikacija polim
Sastav:
(ostali k(ostali k
Sastav: Homogeni polimeri Kompozitni polimeri (mjeav Kompozitni polimeri (mjeav
Stupanj ureenosti strukture: Amorfni Kristalasti
K i t l i Kristalni
Broj tipova mera (ponavljajuih j p (p j j Homopolimeri (jedan tip mer Kopolimeri (dva ili vie tipova
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 5
mernih materijalamernih materijalakriteriji)kriteriji)
vine smjese punjeni ojaani)vine, smjese, punjeni, ojaani)
jedinica) u makromolekuli:j )ra)a mera)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Oznaivanje polimOznaivanje polimPrirodni i modificirani prir
Trivijalni nazivi:porijeklo (npr celuloporijeklo (npr. celulo
porijeklo i kemijski s
kemijska reakcija (n
glavna primjena (npglavna primjena (np
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 6
mernih materijalamernih materijalarodni polimerni materijali
oza)oza)
sastav (npr. nukleinska kiselina)
npr. katalasa)
pr krob)pr. krob)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Oznaivanje poliOznaivanje poliSi t t ki li
Oznauju se na temelju naziva g
Sintetski polimOznauju se na temelju naziva g
Homopolimeri (jedan tip mpoli ispred naziva glavnog mpoli ispred naziva glavnog m
Primjeri:monomer: etilen polimer: pmonomer: etilen polimer: pmonomer: etilen tereftalat
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 7
mernih materijalamernih materijalai t ij li
glavnih monomernih sastojaka
merni materijaliglavnih monomernih sastojaka.
era): monomernog sastojkamonomernog sastojka
polietilen)polietilen) polimer: poli(etilen-tereftalat)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Oznaivanje poliOznaivanje poliSi t t ki liSintetski polim
Kopolimeri (dva ili vie razlNe rabi se predmetak poli vodvajaju kosim zagradamaodvajaju kosim zagradama
Primjer:monomeri: akrilonitril butmonomeri: akrilonitril, but polimer: akrilonitril/buta
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 8
mernih materijalamernih materijalai t ij limerni materijali
liitih tipova mera): ve se monomerni sastojci
tadien stirentadien, stirenadien/stiren
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Oznaivanje polimOznaivanje polimGeneriki nazivi:
Na temelju kemijske struktureNa temelju kemijske struktureIUPAC (International Union o
Primjer:jPoli (etilen-tereftalat) == -acetil--oksimetil-poli( acetil oksimetil poli(
Normirane kratice:Normirane kratice:(ISO 1043-1, ASTM D 160npr PE polietilen
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
npr. PE - polietilen
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 9
mernih materijalamernih materijala
e glavnih ponavljajuih jedinicae glavnih ponavljajuih jedinicaof Pure and Applied Chemistry)
(oksietilenoksitereftalol)(oksietilenoksitereftalol)
00, DIN 7728, IUPAC )
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
PlastPlastPlastPlast po potronji najproirenija skp p j jp j
razlikuju se po stupnju ureerazlikuju se po stupnju ureeamorfni plastomeri p
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 10
tomeritomeritomeritomerikupina polimernih materijala p p j
enosti strukture:enosti strukture: prozirni (nemodificirani
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
kristalasti plastomeri mutn
zagrijavanjem mekaju i potozagrijavanjem mekaju i potomeumolekulnih veza)
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 11
ni i neprozirni (nemodificirani)
om se tale (zbog sekundarnihom se tale (zbog sekundarnih
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Temperaturna ovisnost Temperaturna ovisnost amorfnih pamorfnih p
STAKLASTOSTANJE
GUMSTTS
amorfnih pamorfnih p
STANJE STTS
Rastezna vrstoa Rm
Istezanje
TgPODRUJE UPORABE
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
(TS - podruje staklastog prijelaza, TT - pod
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 12
mehanikih svojstava mehanikih svojstava lastomeralastomeraMASTOTANJE
KAPLJASTOSTANJETT TR
lastomeralastomera
TANJE STANJETT TR
TemperaturaTf Td
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
druje teenja, TR - podruje razgradnje)
Najvaniji amoNajvaniji amoKratica Naziv PVC Poli(vinil-klorid)PS
( )Polistiren
CA Celulozni acetatS/BABSSAN
Stiren/butadien blok-kopolimerAkrilonitril/butadien/stiren Stiren/akrilonitril kopolimer
ASAPMMA
pAkrilonitril/stiren/akrilat Poli(metil-metakrilat)
PA 6-3-TPCPPE (PPO)
Amorfni poliamidPolikarbonatPoli(fenilen-eter) [poli(fenilen ok( )
PSUPESPEI
( ) [p (PolisulfonPoli(eter-sulfon)Poli(eter-imid)
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
PEIPAI
Poli(eter imid)Poli(amid-imid)
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 13
orfni plastomeriorfni plastomeriStaklite Tg, C Skupina
81 Masovni100 plastomeri
10590*85*106
Prijelazniplastomeri
100*105
(*Tg glavne faze)
ksid)]
147150175 Konstrukcijski)] 190230217
Konstrukcijski plastomeri
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
217277
Temperaturna ovisnost kristalastih p
STAKLASTO GUMASTOTS
kristalastih p
Rastezna vrstoa R
STAKLASTOSTANJE STANJETS
Rastezna vrstoa R
Istezanje
TgPODRUJE UPORAB
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
(TK - podruje taljenja kristalita)
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 14
mehanikih svojstava plastomera
KAPLJASTOTT TRTK
plastomera
R
KAPLJASTOSTANJETT TRTK
Rm
Temperatura
Tf TdBE
Tm
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Najvaniji kristNajvaniji krist
Kratica Naziv
PE-LD Polietilen male gustoePE-LDPE-HDPP
Polietilen male gustoePolietilen velike gustoePolipropilen
PTFEPET
Poli(tetrafluoretilen)Poli(etilen-tereftalat)
PA 11PA 12PA 66
Poliamid 11Poliamid 12Poliamid 6.6
PA 610PA 46POM
Poliamid 6.10Poliamid 4.6Poli(oksimetilen)
PBTPPSPEEK
( )Poli(butilen-tereftatlat)Poli(fenilen-sulfid)Poli(eter-eter-keton)
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
PEEK Poli(eter eter keton)
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 15
talasti plastomeritalasti plastomeri
Staklite Tg, oC Skupina
- 100- 100- 115- 18
Masovniplastomeri
-9769
Prijelazniplastomeri
4341575085
- 38
Konstrukcijski plastomeri
2288143
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
143
Plastomerne Plastomerne Mjeavine makromolekula(najee dva)(najee dva)
K ibil i l iKompatibilni plastomeri: mijeanjem daju homogenu Djelomice kompatibilni plasto homogeno se mogu izmijea homogeno se mogu izmijea
samo u ogranienim podrujN k tibil i l t iNekompatibilni plastomeri: mijeanjem daju viefazne s
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 16
slitine (legure)slitine (legure)a razliitih vrsta plastomera
slitinu do molekulne razineomeri:ati s drugim plastomerimaati s drugim plastomerima jima
slitine
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Najvanije plasNajvanije plasj j pj j p
Kratica Naziv
PC+ABSPC+PBT
Polikarbonat + APolikarbonat + PPC PBT
ASA+PCPA+PPE
Polikarbonat PAkrilonitril/stiren/Poliamid + Poli(fPA+PPE
PA+ABSPPE+SB
Poliamid + Poli(fPoliamid + AkriloPoli(fenilen-eter)PPE+SB Poli(fenilen-eter)
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 17
stomerne slitine stomerne slitine
Akrilonitril/butadien/stirenPoli(butilen-tereftalat)Poli(butilen tereftalat)/akrilat + polikarbonatfenilen-eter)fenilen eter)onitril/butadien/stiren) + Stiren/butadien) + Stiren/butadien
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
DuroDuroU fizikoj strukturi duromera prevumreenost makromolekula primumreenost makromolekula prim
amorfna nadmole
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 18
omeriomerivladava gusta prostorna
marnim (kemijskim) vezamamarnim (kemijskim) vezama ekulna struktura
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Dur
U d
Dur
U potpuno umreenom duromerveza, ali je teko postii potpunud ij k t ji i li dduromera uvijek postoji i mali udblago mekanje duromera pri za
Kod rahlo umreenih duromera j iti d j tmogue jasno uoiti podruje st
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 19
romeri
k d ih (fi ik l ih)
romeri
ru nema sekundarnih (fizikalnih) u umreenost, pa u strukturi di fi ik l ih k j tj dio fizikalnih veza koje utjeu na agrijavanju.
taj je utjecaj jo znaajniji, pa je t kl t ij ltaklastog prijelaza.
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Durom
Pri sobnim temperaturama ukruTakve karakteristike zadravajuTakve karakteristike zadravaju
Duromeri neznatno bubre i nijeDuromeri neznatno bubre i nije
Kada jednom duromerna pretpoada jed o du o e a p etpopreradbe) postigne prostorno ummogue (za razliku od plastomeg ( pomekati i rastaliti.
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 20
meri
ueni su i malo deformabilni.u itavom podruju uporabeu itavom podruju uporabe.
ih mogue otopiti.ih mogue otopiti.
olimerna smjesa (tijekom o e a s jesa (t je omreenu strukturu nije je vie era) zagrijavanjem ponovno ) g j j p
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Temperaturh ikih jmehanikih svoj
VRSTO AMORFNO
Rastezna vrstoa Rm
Istezanje
PODRUJE UPORABE
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 21
na ovisnost j t djstava duromera
STANJE TR
Temperatura
Td
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Temperatura
NajvanijNajvanijj jj j
Kratica NazivPF Fenol formaPFUF
Fenol-formaUrea-formal
MFUP
Melamin-forNezasiena
PDAPSI
Poli(dialilftalSilikonska sSI
EPSilikonska sEpoksidna s
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 22
ji duromeri ji duromeri jj
aldehidna smolaaldehidna smoladehidna smola
rmaldehidna smolapoliesterska smolap
latna) smolamolamola
smola
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
ElastoElasto
Kemijski umreeni elastomerijFizikalno umreeni elastomeri
Nadmolekulna struktura: rahlo (djelomino) meuso
koje uglavnom tvore amor
neke vrste elastomera modjelomice kristalizirati i tvodjelomice kristalizirati i tvostrukture.
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 23
omeriomeri
Gumei Elastoplastomeri
obno umreene makromolekule rfnu nadmolekulnu strukturu.
gu pri posebnim uvjetima riti kristalaste nadmolekulneriti kristalaste nadmolekulne
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Kemijski umreeniKemijski umreeni osnovni sastojak gum j na temelju vrste kauuka
daju se nazivi i itavom e
a
c
i
j
a
j staklite umreenih elas
sobnih temperaturaSTAKLASTO GD ef
o
r
m
a
sobnih temperatura zato se elastomeri pri
STAKLASTOSTANJE
GS
D
ptemperaturama nalaze ugumastom stanju
gTgumastom stanju
= velika istezljivost i relaTg
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 24
elastomeri (gume) elastomeri (gume)est kauuka kao osnovnog sastojka, elastomernom materijalu
fj
stomera znatno je ispod UMASTO KAPLJASTO
i uobiajenim uporabnim
UMASTOSTANJE
KAPLJASTOSTANJE
j pu entropijski elastinom,
Tativno niska vrstoaTemperatura
Tf
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Temperaturna ovisnostTemperaturna ovisnostk ij ki k ij ki kemijski umreekemijski umree
STAKLASTO STANJE TS
Rastezna vrstoa Rm
Istezanje
Tg
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 25
mehanikih svojstava mehanikih svojstava ih l tih l tenih elastomeraenih elastomera
GUMASTO STANJE TR
TdPODRUJE UPORABE
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Temperatura
OsnovneOsnovne skupineskupine elaelaKratica Naziv
Skupina M (zasieni osnovni lanac - jednostruke kemijske vez
EPDMIIRFCMACMPIB
Etilen/propilen/dienski elastomerButilni (izobutilen/izoprenski) elasFluorni elastomerPoliakrilatni (akril/esterski) elastoPoliizobutilenPIB Poliizobutilen
Skupina O (kisik u osnovnom lancu)
CO (ECO) Epiklorhidrinski elastomer
Skupina R (nezasieni osnovni lanac - dvostruke kemijske vezp ( j
BRIRNRCR
Butadienski elastomerIzoprenski elastomerPrirodni (izoprenski) elastomer Klor-butadienski (kloroprenski) el
SBRNBR
( p )Stiren/butadienski elastomerAkrilnitril/butadienski elastomer
Skupina Q (silicij u osnovnom lancu)
SI (SIR) Polisiloksan (silikonski elastomerSI (SIR)FSIR
Polisiloksan (silikonski elastomerFluor-silikonski elastomer
Skupina U (ugljik, kisik i duik u osnovnom lancu)
PUR Poliuretanski elastomer
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
ASM Alkilen-sulfidni elastomer
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 26
astomera (kauuka)astomera (kauuka)Staklite Tg, C
e)
stomer
omer
- 60 - 35- 38- 90- 90
70- 70
- 20
ze))
astomer
- 102- 73- 73- 40- 35
- 60 - 30
r) 115r) - 115- 115
- 40
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
- 60
Fizikalno umrFizikalno umrEl t lEl t lElastoplaElastopla
El t l t i ( l ThElastoplastomeri (engl. Thesu posebna skupina blok-kosu posebna skupina blok ko
kopolimera kod kojih su jeplastomernog tipa a drugeplastomernog tipa, a drugeelastomernog tipa.
Prema strukturi plastomernihamorfni (staklite iznad sokristalasti (staklite ispod
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
( p
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 27
reeni elastomeri reeni elastomeri t i (TPE)t i (TPE)astomeri (TPE)astomeri (TPE)
l i El )ermoplastic Elastomers) polimera ili cijepljenihpolimera ili cijepljenih dne skupine mera (A) e skupine mera (B)e skupine mera (B)
h blokova razlikuju se:obnih temperatura) sobnih temperatura)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
p )
Struktura amorfnihStruktura amorfnih
blok Ablok Bblok Bfizikalna umreenja
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 28
elastoplastomera elastoplastomerapp
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Najvanije skupineNajvanije skupinej j pj j p
Kratica Skupina
TPE-ETPE-S
Esterski elastoplaStirenski elastoplaTPE S
TPE-ATPE-U
Stirenski elastoplaPoliamidni elastopUretanski elastopTPE-U
TPE-OTPE V
Uretanski elastopOlefinski elastoplaEtilen/propilen/dieTPE-V Etilen/propilen/die
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 29
e elastoplastomera e elastoplastomera pp
astomeriastomeriastomeri plastomerilastomerilastomeriastomerienski elastoplastomerienski elastoplastomeri
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Uporabna svojstva pUporabna svojstva p
VLASTITAVLASTITA(INTRINZIKA)(INTRINZIKA)
UPOUPOSVOSVO(INTRINZIKA)(INTRINZIKA)
SVOJSTVASVOJSTVAPOLIMERAPOLIMERA
SVOSVOPOLPOL
(PRO(PROPOLIMERAPOLIMERA
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 30
polimernih materijalapolimernih materijala
PROIZVODNAPROIZVODNA(PRERADBENA)(PRERADBENA)
ORABNA ORABNA OJSTVAOJSTVA (PRERADBENA)(PRERADBENA)
SVOJSTVASVOJSTVAPOLIMERAPOLIMERA
OJSTVAOJSTVALIMERA LIMERA OIZVODA)OIZVODA)
POLIMERAPOLIMERA
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Uporabna svojstva Uporabna svojstva p jp jOvise o: vrsti optereenja (kratkot nainu optereivanja (sta nainu optereivanja (sta brzini optereivanja, temperaturi, mediju (vlaga, kemikalije j ( g , j toplinsko-reolokoj prolo mehanikoj (deformacijsk mehanikoj (deformacijsk
prethodnih optereivanja
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 31
polimernih materijalapolimernih materijalap jp j
rajna, dugotrajna),atiko dinamiko)atiko, dinamiko),
... ),),osti (nain i uvjeti preradbe) ikoj) prolosti (uvjetikoj) prolosti (uvjeti ).
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Mehanika svoMehanika svo
Na mehanike karakteristikNa mehanike karakteristiknajznaajnije utjeu temp
k ti b i tu komponenti brzina opteoptereenja).
Ograniivi se u razmatranjOgraniivi se u razmatranjoptereenja, polimerni matemperature i povienje bbrzine deformiranja), odgo
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
j ), gvrstoe, odnosno krutost
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 32
ojstva polimeraojstva polimera
e polimernih materijalae polimernih materijala peratura i vrijeme (sadrano
i j i t j jereivanja i trajanja
jima na statikajima na statika aterijali na snienje brzine optereivanja (tj. ovaraju povienjem
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
j p jti.
Nominalni dijagram raste
amorfni plasto
j g
amorfni plasto
a
n
j
e
,
n
a
p
r
e
z
a
a
s
t
e
z
n
o
R
a
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 33
ezno naprezanje-istezanje
meri i duromeri
p j j
meri i duromeri
kristalasti plastomeri
gumaguma
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Istezanje,
Nominalni dijagram Nominalni dijagram rastrastpri razliitim brpri razliitim brpri razliitim brpri razliitim br
a
n
j
e
,
0
A ( =
n
a
p
r
e
z
a A (0 =
( = konst.)
a
s
t
e
z
n
o
B
R
a
RELAKSACIJA
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
RELAKSACIJA NAPREZANJA
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 34
tezno naprezanjetezno naprezanje--istezanjeistezanjerzinama istezanjarzinama istezanjarzinama istezanjarzinama istezanja
0& &
konst )
0&C
konst.)
PUZANJEPUZANJE
RELAKSACIJA ISTEZANJA
Istezanje
(RETARDACIJA)
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Istezanje,
Dinamiko (periodino)Dinamiko (periodino)e
z
a
n
j
e
N
a
p
r
e
0
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 35
) optereivanje polimera) optereivanje polimera
0&
0&HISTEREZA
DISIPACIJSKA ENERGIJA (PRIGUENJE)=
DIO MEHANIKE ENERGIJE NEPOVRATLJIVO
D f ij0
DIO MEHANIKE ENERGIJE NEPOVRATLJIVO PRETVOREN U TOPLINSKU ENERGIJU
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Deformacija
Ukupna deformacUkupna deformac
= elastina (povratljiva) defo
uel - elastina (povratljiva) defopl - plastina (nepovratljiva) d
Elastina deformacija
Eel =EN - energijski elastina deforET - entropijski elastina defo
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
ET - entropijski elastina defo
Preradba polimernih materijala /Polimerni materijali 36
cija vrstog tijelacija vrstog tijela
+ormacija
plelormacijadeformacija
ETEN +rmacijarmacija
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
rmacija
PPRERADBA POLIRERADBA POLIMEMEPPRERADBA POLIRERADBA POLIMEME
Teorijske osnoTeorijske osno
Prof. dr. scProf. dr. scStrojarski fakultet u
Zavod za proizvKatedra za obradu odvajanje
Strojarski fakultet uZavod za proizv
Katedra za obradu odvajanjej jj j
ERNIH MATERIJALAERNIH MATERIJALAERNIH MATERIJALAERNIH MATERIJALA
ove preradbe Iove preradbe I
c. Pero Raosc. Pero Raosu Slavonskom Broduvodno strojarstvoem estica i preradu polimera
u Slavonskom Broduvodno strojarstvoem estica i preradu polimerap pp p
Teorijske osnTeorijske osn
Preradba polimera temelji sep jviskoelastine deformacijek ij kih k ij tij kkemijskih reakcija tijekom
Karakteristike gotovog proizbit lik j d k ktbitno se razlikuju od karaktei ostalih tvari (dodataka) odni ostalih tvari (dodataka) odntijekom preradbe (preradbe
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 2
ove preradbeove preradbe
e na zakonitostima e, zagrijavanja i hlaenja, te
dbpreradbe.
voda (uporabna svojstva)i tik l ih li iheristika polaznih polimernih
nosno njihovih svojstavanosno njihovih svojstavana svojstva).
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Uporabna svojstva pUporabna svojstva p
VLASTITAVLASTITA(INTRINZIKA)(INTRINZIKA)
UPOUPOSVOSVO(INTRINZIKA)(INTRINZIKA)
SVOJSTVASVOJSTVAPOLIMERAPOLIMERA
SVOSVOPOLPOL
(PRO(PROPOLIMERAPOLIMERA
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 3
polimernih materijalapolimernih materijala
PROIZVODNAPROIZVODNA(PRERADBENA)(PRERADBENA)
ORABNA ORABNA OJSTVAOJSTVA (PRERADBENA)(PRERADBENA)
SVOJSTVASVOJSTVAPOLIMERAPOLIMERA
OJSTVAOJSTVALIMERA LIMERA OIZVODA)OIZVODA)
POLIMERAPOLIMERAREOLOKAREOLOKA
TOPLINSKATOPLINSKATOPLINSKATOPLINSKA
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Reologija polimReologija polim
Reologija je znanost koja propri teenju.
Temeljna zadaa reologije sastTemeljna zadaa reologije sastpovezanosti naprezanja, defor
Teenje polimernih tvari i materkompleksne je naravi Glavne kkompleksne je naravi. Glavne k
trodimenzionalno neizotermno nestacionarno
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 4
mernih taljevina mernih taljevina
ouava teenje i deformacije
toji se stoga u prouavanjutoji se stoga u prouavanju rmacija i vremena.
rijala pri proizvodnji karakteristike takvog teenja su:karakteristike takvog teenja su:
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Temeljne zakoTemeljne zakopolimernihpolimernih
Neumreeni polimeri (plastili talita postaj t polimeili talita postaju tzv. polime
Polimerne taljevine ne pokaponaanje ve imaju i izraponaanje ve imaju i izra
Takvo se specifino ponaTakvo se specifino ponaopisuje pojmom viskoelasti
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 5
onitosti teenja onitosti teenja h taljevina h taljevina
tomeri) zagrijani iznad tecitaerne talje ineerne taljevine.
azuju idealno viskoznoena elastina svojstvaena elastina svojstva.
anje polimerih taljevinaanje polimerih taljevinainosti.
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Ukupna deformacija Ukupna deformacija
= u=
V - viskozna deformacija (visknepovratljiva (trajna)temperaturno i vremensk
ET - entropijski elastina defopovratljiva deformacija (apovratljiva deformacija (atemperaturno i vremensk
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
specifina je karakteristik
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 6
polimernih taljevinapolimernih taljevina
+ ETv
+
kozno teenje)
ki ovisna
ormacijaali ne trenutano)ali ne trenutano)ki ovisna
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
ka polimera (i u vrstom stanju!)
Viskoelastino pViskoelastino pa
n
j
e
N
a
p
r
e
z
N
Vrijem
a
c
i
j
a
ET
D
e
f
o
r
m
a
v
D
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Vrije
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 7
ponaanje polimeraponaanje polimera
VISKOELASTINA KAPLJEVINA(viskoelastino vrsto tijelo)
me
Viskozna kapljevina(Idealno plastino vrsto tijelo)
uId l l ti
(Idealno plastino vrsto tijelo)
Idealno elastino vrsto tijelo
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
me
Viskozno teenje Viskozno teenje Modelom viskoznog teenjapriblino tono opisati teenjpriblino tono opisati teenjPritom je zanemaren efekt elas
Vrste teenja pri preradbi polimeSmino teenje
Ekstrudiranje, injekciRastezno teenje
Razvlaenje vlakanajTlano teenje
Polimerne taljevine sSVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Polimerne taljevine s
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 8
polimernih taljevina polimernih taljevina a kapljevina mogue je e polimernih taljevinae polimernih taljevina.
stinog deformiranja taljevine!
ernih taljevina:
jsko preanje
a, ekstrudiranje filma, puhanje, j , p j
smatraju nestlaivima! ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
smatraju nestlaivima!
SminoSminoNewtonov model stacionaNewtonov model staciona
vx (y)
h vx (y)
x
yh
x
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 9
teenje teenjearnog laminarnog strujanjaarnog laminarnog strujanja
F, vo
Smina deformacijaSmina deformacija
tx dddy
vy dd
d x==Brzina smine Brzina smine
deformacijedeformacije
yv
tx
dd == &
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
ytd
Pri konanim sminim brzinamab dh ij i t j tzbog adhezije i unutarnjeg otpo
dinamika smina viskoznos
Smina viskoznost ovisi o vmolekula i temperaturi (izraava
Pri stacionarnom sminom teeproporcionalna su sminoj brzproporcionalna su sminoj brzupravo smina viskoznost .
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 10
a, kapljevina se opire smicanjuT j t t i iora. Taj otpor tvari naziva se
t ili samo smina viskoznost . vrsti i sastavu tvari, veliini a se u Pas).
enju, smina naprezanja zini. Faktor proporcionalnosti jestzini. Faktor proporcionalnosti jest
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Newtonov zakon smiNewtonov zakon smi
u= & u = Tvari koje se pokoravaju Newtonjutnovskim kapljevinama (np(npj p j ( p( p
Smina viskoznost polimernih tapovisio o sminoj brzini. Radi se o
( ) konst= &&
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 11
inog viskoznog teenjainog viskoznog teenja
konstuz = konst.uz =novom zakonu teenja nazivamo
pr. voda, alkohol, benzin itd.). pr. voda, alkohol, benzin itd.). p , , )p , , )
aljevina nije konstantna, ve j j ,o nenjutnovskim kapljevinama:
( ) && =t. ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Krivulje teenja razliitKrivulje teenja razliit
Vi k l
Viskopla
a
n
j
e
,
0
n
a
p
r
e
z
a
m
i
n
o
n
S
m
Smin
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Smin
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 12
tih skupina kapljevina tih skupina kapljevina
tiastine
St kt i kStrukturno-viskozne
Njutnovske
Dilatantne
a brzina ..
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
a brzina,
Ovisnost smine viskoOvisnost smine viskostrukturnostrukturno--viskovisko
00
o
z
n
o
s
t
a
v
i
s
k
o
l
o
g
S
m
i
n
a
v
Smin
S
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Smin
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 13
oznosti o sminoj brzini oznosti o sminoj brzini oznih kapljevina oznih kapljevina
Nulta sminaNulta smina viskoznost 0
na brzina log ..
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
na brzina, log
Dilatantne kapljevine:suspenzije nekih polimera, msuspenzija kroba itdsuspenzija kroba itd.
Viskoplastine kapljevine:Viskoplastine kapljevine:To su tvari koje imaju odree
d j k j i jprednaprezanje koje im je po
Ako nakon postizanja granicAko nakon postizanja granicnjutnovsku karakteristiku tebinghemovske kapljevine:
= + (mazivSVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
o+ (maziv
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 14
mokri pijesak, vodena
enu granicu teenja (o), tj.t b d bi l t iotrebno da bi poele tei.
ce teenja imaju linearnuce teenja imaju linearnu, enja nazivaju se
va kreme glina buka itd ) ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
va, kreme, glina, buka itd.)
Modeliranje smstrukturno-visk
Z litiki i k kt i tik tZa analitiki opis karakteristika tkapljevina razvijen je vei broj ra
Eyring-Prandtlov modelO t ld D W l kOstwald-DeWaeleov zakon poMuenstedtov polinomni modeC j d dbCarreauova jednadba Kleinova regresijska jednadbElli j d dbEllisova jednadba .
(C j d dbSVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
(Carreauova jednadba
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 15
minog teenja oznih kapljevina t j t kt i k ihteenja strukturno-viskoznih azliitih modela:
t ijotencijael
ba
d j jt ij lt t ) ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
a daje najtonije rezultate)
Matematiki opis strukMatematiki opis strukt t teetee
z
a
n
j
e
n
a
p
r
e
z
o
g
m
i
n
o
l
S
m
Smina
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Smina
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 16
kturnokturno--viskozne krivulje viskozne krivulje jjenjaenja
( )logdt ( )( ) &logd
logd== ntg
brzina log..
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
brzina, log
Ostwald Ostwald -- De WaeleDe Waele
= k i t t t k - konzistentnost, n - eksponenK i t t t j j t Konzistentnost mjera je teEksponent teenja n mjera je k lj ikapljevine.
1 j t k kn = 1 njutnovske kan < 1 strukturno-vis
> 1 dil t t kSVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
n > 1 dilatantne kap
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 17
eov zakon potencijaeov zakon potencija
n & t t jnt teenja.
lji ti (fl id ti) t ij lljivosti (fluidnosti) materijala. nenjutnovskog ponaanja
lj iapljevinekozne kapljevinelj i
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
pljevine
Grafika interpretacija Ostw
o
z
n
o
s
t
a
v
i
s
k
o
l
o
g
S
m
i
n =Smi
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 18
wald-De Waeleovog modela
ld( ) &logd
logd1tg == n g
( )1( )1n= &na brzina, log ..
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Krivulje teenja razliitKrivulje teenja razliit
Vi k l
Viskopla
a
n
j
e
,
0
n
a
p
r
e
z
a
m
i
n
o
n
S
m
Smin
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Smin
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 19
tih skupina kapljevina tih skupina kapljevina
tiastine
St kt i k ( 1)
a brzina ..
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
a brzina,
Carreauova Carreauova
Carreauova jednadba opisCarreauova jednadba opisviskoznosti s pomou tripar
1( =
1( +A, B i C - parametri modela
SVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 20
jednadba jednadba jj
suje tijek krivulje sminesuje tijek krivulje smine rametarskog modela oblika:
ACB
A)& CB )&
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
Grafika interpretacija
A = 0
t
o
z
n
o
s
t
njutnovsko prijelazno
n
a
v
i
s
k
o
l
o
g
njutnovskopodruje
prijelaznopodruje
S
m
i
n
S iSVEUILITE U OSIJEKU STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU
Smina
Preradba polimernih materijala / Teorijske osnove preradbe I 21
Carreauove jednadbe
C = tgC tg
strukturno viskoznoo strukturno-viskoznopodruje
oe
b i l..1/B
ZAVOD ZA PROIZVODNO STROJARSTVO
brzina, log
Povezanost Zakona potencijaPovezanost Zakona potencija
= C1n C1n
Za visoke vrijednosti sminih brz
=1n
Recommended