Click here to load reader

Materiale polimerice avansate - tsocm.pub.ro · PDF fileMateriale polimerice avansate. © UPB 2 Materiale compozite Materiale compozite:-sistem complex, alcătuit din mai multe materiale

  • View
    42

  • Download
    8

Embed Size (px)

Text of Materiale polimerice avansate - tsocm.pub.ro · PDF fileMateriale polimerice avansate. ©...

  • Materiale polimerice avansate. © UPB

    1

    Curs 3:

    - Materiale compozite - generalitati

    - Matrici polimerice

    - Agenti de armare - fibre

    Materiale polimerice avansate

    Materiale compozite - generalitati

  • Materiale polimerice avansate. © UPB

    2

    Materiale compozite

    Materiale compozite:

    - sistem complex, alcătuit din mai multe materiale de natură diferită

    - au apărut din necesitatea de a obţine noi materiale cu performanţe

    mecanice și/sau termice ridicate

    Materiale compozite

    Naturale

    BambusOaseLemn Muşchi

    Sintetice

    Metalice PolimericeCeramice

    - sunt alcătuite din 2 sau mai multe materiale distincte d.p.d.v. fizic (cu o

    dispersare controlata a unui material în celălalt)

    - au proprietăţi superioare componentelor individuale (realizarea unui MC

    trebuie să fie justificată prin creșterea a cel puțin unei proprietăți)

    Materiale compozite polimerice

    Compozitele polimerice sunt materiale alcătuite, în principiu, din:

    - agent de reticulare (întărire) – necesar de obicei în cazul matricilor

    termoreactive – duce la întărirea răşinii polimerice lichide (printr-o

    reacție chimică) şi obţinerea produsului final. Sunt situații, chiar în

    cazul polimerilor termoreactivi când reactia de reticulare se face prin

    simplă încălzire, fără a mai fi necesar agentul de reticulare.

    - matrice polimerică - poate fi un polimer termoplastic sau termoreactiv –

    faza continuă

    - agentul de ranforsare (armare) sau de umplutură - dispersat omogen în

    matricea polimerică, dar nu se dizolvă în aceasta – faza discontinuă

    Caracteristica de bază a compozitelor polimerice: proprietăţi mecanice

    specifice foarte ridicate (raportul rezistenţă/greutate) → materialele

    compozite performante întrec cele mai bune oţeluri

  • Materiale polimerice avansate. © UPB

    3

    Materiale compozite polimerice

    Clasificare după forma, dimensiunea şi distribuţia fazelor în MC:

    - fibre continue (lungi) în matrice

    - fibre scurte în matrice

    - particule dispersate în matrice

    - structuri lamelare

    - reţele interpenetrate

    - multicomponente: fibre, particule

    - interfaţa influențează proprietăţile materialului compozit

    - interfaţa dintre componente poate fi identificată prin metode fizice

    Nu numai componentele MC sunt importante, ci şi interfaţa dintre ele

    Matrici polimerice

    Polimeri cu

    performanţe medii

    Termoplastici Termoreactivi Elastomeri de uz general

    Polipropilena (PP) Fenoplaste Butadien-stirenic (SBR)

    Polibutadienic (PBR)

    Poliizoprenic (PIZR)

    Policloroprenic (Neopren)

    Răşini fenol-

    formaldehidice (FFR)

    Răşini ureo-

    formaldehidice (UFR)

    Răşini melamino-

    formaldehidice (MFR)

  • Materiale polimerice avansate. © UPB

    4

    Matrici polimerice

    Polimeri cu "înalte performanţe", dar

    cu termostabilitate redusă

    Termoplastici Termoreactivi Elastomeri

    Poliamide (PA)

    Policarbonaţi (PC)

    Poliesteri saturaţi (SPE)

    Poliacetali (PAC)

    Poliesteri nesaturaţi (PEN)

    Răşini epoxidice (ER)

    Răşini vinil-esterice (VER)

    Poliuretani

    Matrici polimerice

    Polimeri termostabili cu

    performanţe ridicate

    Termoplastice Termoreactivi Elastomeri

    Polifenilensulfură (PPS)

    Polisulfone (PS)

    Poli(eter-eter)cetone (PEEK)

    Polietercetone (PEK)

    Polifenilensulfone (PPS)

    Polietersulfone (PES)

    Poliamidimide (PAI)

    Poliimide (PI)

    Polistirilpiridine (PSTP)

    Siliconici

  • Materiale polimerice avansate. © UPB

    5

    Matrici termoreactive

    Răşini Poliesterice Nesaturate (RPN)

    m n

    OH

    OO

    CCOO

    CH3

    CH2 CH

    OO

    CCOO

    CH3

    CH2 CHCC

    O O

    OHO

    CH3

    CH2 CH

    RPN = în catena principală grupe esterice –COO– şi duble legături C=C .

    Aceste dublele legãturi permit reticularea rãşinii cu ajutorul unor monomeri

    de polimerizare (uzual stiren)

    - rãşina se livreazã sub formã de soluţie în stiren (monomer) → conţinut de

    35-40% monomer în produsul livrat

    - pentru a preveni gelifierea în timpul depozitãrii se introduc inhibitori

    (hidrochinonã, fenoli substituiţi etc.), în cantitate de 50-100 ppm.

  • Materiale polimerice avansate. © UPB

    6

    Răşini Poliesterice Nesaturate (RPN)

    Reticularea (întărirea) RPN

    În urma copolimerizãrii rãşinii cu monomerul vinilic se obţine un produs

    tridimensional total insolubil şi infuzibil.

    A

    R

    R

    R

    R

    R

    R R

    R

    R

    R

    R

    R

    Cat

    Cat

    Cat Cat

    III

    B

    A

    R

    R R

    R

    R R R R

    R

    R

    R

    R

    R R

    R

    - procesul de reticulare (întãrire) are loc în prezenţa iniţiatorilor:

    - peroxizi (la temp. ridicată)

    - sistemelor redox de iniţiere (la temp. camerei, ex: peroxid de metil-

    etil-cetonă / naftenat sau octoat de cobalt)

    Răşini Poliesterice Nesaturate (RPN)

    Proprietăţile RPN depind de:

    - compoziţia chimică a răşinii → factor hotărâtor care influenţează

    proprietăţile funcţie de scopul urmărit

    - masa moleculară - creşte masa moleculară → cresc proprietăţile

    mecanice şi duritatea, rezistenţa la temperatură şi la agenţi chimici

    - gradul de nesaturare (numărul de duble legături) → determină densitatea

    reticulării → creşte gradul de nesaturare → cresc proprietăţile

    mecanice şi duritatea, rezistenţa la temperatură

  • Materiale polimerice avansate. © UPB

    7

    Răşini Poliesterice Nesaturate (RPN)

    Tipuri de RPN

    -(n+m) H2O

    HO OH

    CH3

    CH2 CH++ (n+m+1)(m+1)n

    OO

    C O

    C

    C O

    C

    O O m

    n

    OH

    OO

    CCOO

    CH3

    CH2 CH

    OO

    CCOO

    CH3

    CH2 CHCC

    O O

    OHO

    CH3

    CH2 CH

    Răşini Poliesterice Nesaturate (RPN)

    Domenii de utilizare a RPN

    Poliesterii nesaturaţi se pot utiliza sub forma nearmată sau ranforsaţi cu fibre

    de sticlă (în general).

    Poliesteri nearmaţi:

    - lacuri pentru mobilă

    - butoane

    - chituri / masticuri

    - aditiv în mortare şi betoane

    - înlocuiri de lemn

  • Materiale polimerice avansate. © UPB

    8

    Răşini Poliesterice Nesaturate (RPN)

    Domenii de utilizare a RPN

    Construcţii:

    - plăci plane / ondulate (pentru acoperişuri sau elemente de faţadă)

    - articole sanitare

    - mobilier urban

    - cabine telefonice

    - barăci de şantier

    - panouri de semnalizare

    - prefabricate pentru piscine etc.

    Poliesteri nesaturaţi armaţi cu fibre de sticlă:

    Răşini Poliesterice Nesaturate (RPN)

    Domenii de utilizare a RPN

    Poliesteri nesaturaţi armaţi cu fibre de sticlă:

    Electrotehnică şi electronică:

    - cutii, şeminee pentru cabluri, cabine izolante

    - izolatori

    - antene

    - suporturi pentru circuite imprimate

    Rezervoare, cisterne, conducte:

    - cisterne pentru îngrăşăminte lichide

    - silozuri (pentru materiale pulverulente, cereale, furaje etc.)

    - containere marine

    - conducte pentru staţii de epurare

    - fose septice

    - conducte pentru ventilaţie, pentru transportul produselor chimice

  • Materiale polimerice avansate. © UPB

    9

    Răşini Poliesterice Nesaturate (RPN)

    Domenii de utilizare a RPN

    Poliesteri nesaturaţi armaţi cu fibre de sticlă:

    Transporturi:

    - piese de caroserie pentru automobile şi autovehicule sportive

    - bare de protecţie pentru autovehicule

    - cabine pentru camioane şi tractoare

    - caroserii utilitare (camioane izoterme, frigorifice)

    - telecabine

    Industria nautică şi sportivă:

    - ambarcaţiuni sportive

    - accesorii (geamanduri, pontoane, rame etc.)

    - undiţe de pescuit

    Răşini epoxidice

    Poliepoxizii (răşini epoxidice) sunt răşini termoreactive ce conţin în

    moleculă două sau mai multe grupări reactive epoxi

    CH2

    O

    OC

    CH3

    CH3

    O CH2 CH2CH

    OH

    OC

    CH3

    CH3

    O CH2

    O n

    CH2CH2 OC

    CH3

    CH3

    OH2C CH

    O

    CH2HC

    O

    Reticularea: deschiderea ciclurilor epoxidice → produs reticulat,

    tridimensional, insolubil şi infuzibil.

    - cu amine (la temp. ambiantă sau ridicată)

    - cu anhidride (la temp. ridicată)

  • Materiale polimerice avansate. © UPB

    10

    Răşini epoxidice - proprietăţi

    Proprietăţile răşinilor epoxidice depind de:

    - structura chimică

    - masa moleculară

    - gradul de reticulare

Search related