Metodičko konstruisanje uređaja za lijepljenje kartonske ... nedjelja...otkrivanje hemijske strukture celuloze. Ovo ispitivanje otktiva da je polimer sadrži dijelove dugolančanih

Prof.dr Darko Bajić Mašinski fakultet Podgorica [email protected]

Polimeri

2

T e h n i č k i m a t e r i j a l i

Prof. dr Darko Bajić

Oblast primjene polimernih materijala

3



1500. Godina Predpostavlja se da su plema Maja među prvima (ne)svjesno koristili polimere. Njihova djeca su se igrati s kuglicama od prirodnog kaučuka koji su sakupljali.

1839. Godina Charles Goodyear pronalazi postupak vulkanizacije - vezivanje prirodne gume sa sumporom na temperaturi od 270 °C. Vulkanizirana guma postaje polimerni materijal koji je otporniji od prirodne gume (kaučuka).

1907. Godina Najstariji vještački polimer proizveo je Leo Bakeland. Bakelit je tvrd materijal i otporan na visoku temperaturu. Koristio je kao električni izolator.

1917. Godina Otkriće X-ray metode za analizu kristalne strukture materijala. Osam godina kasnije, M. Polanyi ovaj postupak koristi za otkrivanje hemijske strukture celuloze. Ovo ispitivanje otktiva da je polimer sadrži dijelove dugolančanih molekula umjesto malih molekularnih vrsta.

1920. Godina Staudinger objavljuje rad „O polimerizaciji”, slaveći svoju desetogodišnjicu intenzivnih istraživanja i predstavlja svijetu svoj rad na razvoju savremene teorije polimera.

1927. Godina Počinje masovna proizvodnja vinil-hlorid smola. Ovaj polimerni spoj se od tada stalno koristi, a danas se proizvode PVC vodovodne cijevi i boce.

4



1970. Godina Jomes Economy je pionir u izradi visoko temperaturnog polimera (Ekonol). Ovaj polimerni materijal je bio osnova za razvoj tečnih kristalnih polimera godinu dana kasnije. Ekonol se najčešće koristi za izradu komponenti elektronskih uređaja i u avio industriji.

1930. Godina Polistiren (stiropor) je proizveden. Ovaj polimerni materijal se koristi za izradu videokaseta i druge ambalaže, termoizolacije ...

1938. Godina Najlon je proizveden. Najlon je polimerni materijal koji se danas koristi za izradu užadi i odjeće.

1941. Godina Polietilen je proizveden. Intenzivna primjena polietilena za proizvodnju cijevi, igračaka ...

1971. Godina S. Kwolek koji je nosilac više od 37 patenata u oblasti polimera, razvio je kevlar. Kevlar je visoko čvrsti polimer koji je otporan na temperaturi do 300°C, a koristi se u proizvodnji pancir prsluka i odjeće za vatrogasce.

1976. Godina Industrija polimernih/ plastičnih masa je nadmašila industriju čelika. Polimeri postaju najkorišćeniji materijala po jedinici zapremine. Sada je u upotrebi više plastike od čelika, aluminijuma i bakra zajedno.

5



Polimerni materijali sve više zamjenjuju metalne materijale zbog: o visoke specifična čvrstoća, o velike konstruktivne i proizvodne mogućnosti, o širokog izbora boja, o providnosti i o relativno niske cijene.

U poređenju sa metalnim materijalima, polimerni materijali imaju:

malu gustinu, nisku vrijednost čvrstoće i krutosti, malu električnu provodnost, malu toplotnu provodnost, veliku otpornost na hemijske uticaje visok koeficijent toplotnog širenja. radna temperatura većine polimernih materijala je max. 300 °C – vremenom

se gubi dimenziona stabilnost.

6



Svojstva polimera zavise od niza parametara: hemijskog sastava, (ne)pravilnosti u rasporedu lanaca makromolekula, vrsta i veličina supstituenata, vrsta i broj ogranaka (grana), pojava umrežavanja, prisutnosti vodoničnih veza, fleksibilnosti lanaca, molekulske mase, raspodjele molekulskih masa itd.

Polimeri su materijali koji nastaju povezivanjem molekulskih jedinki (monomera), koji se po određenoj zakonitosti ponavljaju, u velike molekule (makromolekuli ili džinovski molekuli) u obliku dugih lanaca. Veza između monomera je kovalentna.

M M M M M M M

- (M)n - monomer

polimer

7



Vještački polimerni materijali se dobijaju preradom prirodnih sirovina, prije svega celuloze ili se dobijaju hemijski, postupkom polimerizacije.

Polimerni materijali se dijele na: - Prirodne (proteini, celuloza..... - Vještačke (sintetičke smole)

PRIRODNI BIOPOLIMERI

POLUSINTEROVANI POLIMERI

ORGANSKI SINTEROVANI (VJEŠTAČKI) POLIMERI

ANORGANSKI SINTEROVANI POLIMERI

8



U zavisnosti od ponašanja polimernih materijala pri njihovom zagrijavanju, iste možemo podijeliti na tri grupe: PLASTOMERI (TERMOPLASTI) – to su sintetički polimeri dugih molekula, koji predstavljaju

linearne ili razgranate lance. Pri zagrijavanju postaju meki materijali, dok pri njihovom hlađenju do sobne temperature opet postaju čvrsti materijali ne mijenjajući svoja svojstva.

ELASTOMERI – to su sintetički polimeri kod kojih su molekuli međusobno povezani manjim brojem poprečnih veza. Posjeduju izraženo svojstvo elastičnosti, a oblikovati se mogu isključivo u omekšanom stanju, prije završetka procesa umrežavanja (vulkanizacije).

DUROMERI – to su polimeri sa gusto umreženim molekulima. Zagrijavanjem ne omekšavaju pa se ne mogu preoblikovati i lako se lome.

Često se u literaturi pominje i četvrta grupa: ELASTOPLASTOMERI – dobra elastična svojstva kao kod elastomera, a mogu se obrađivati

kao plastomeri.

9



Polimerni materijali su građeni od polimera i dodataka različite namjene. Formiraju se tokom reakcije hemijskog povezivanja monomera – polimerizacija.

Mer - najmanja ponovljena jedinica polimernog lanca (analogija sa elementarnom kristalnom rešetkom kod kristalne strukture metala.

nM ⇒ Mn n – stepen polimerizacije

Većina monomera su organski molekuli, kod kojih su atomi ugljenika kovalentnim vezama povezani sa atomima kao što su vodonik, kiseonik, azot, fluor, hlor, silicijum i sumpor.

– C – C – C – C – C – C –

H H H H H H

H H H H H H

| | | | | |

| | | | | | n

Polietilen - PE

Mer

C = C

H H

H H

| |

| |

Zagrijavanje, visok pritisak + katalizator

10



Reakcije polimerizacije se dijele na: polikondenzovanja i adiciona polimerizacija.

Polikondenzovanja: U toku reakcije međusobno reaguju funkcionalne grupe monomera, pri čemu nastaje i nusproizvod - najčešće voda. Nusproizvodi, kao što je voda, kondenzuju se, pa otuda naziv kondenzacijska polimerizacija (dobijaju se plastomeri i duromeri),

Adiciona polimerizacija: U toku reakcije monomeri se vezuju preko stvorenih aktivnih centara (slobodnih radikala, katjoni, anjoni), pri čemu ne nastaje nusproizvod. Reakcija se odvija postepeno.

Molska masa: Molska masa polimera predstavlja zbir polimernih masa monomera. Kako su polimerni lanci različitih dužina, to se molska masa polimera iskazuje kao srednja vrijednost (statistički parametar).

11



24 monomera

7 monomera

14 monomera

Prosječna molska masa

M – molska masa monomera

𝑀𝑀𝑛𝑛 =24 + 7 + 14

3∙ 𝑀𝑀 = 15 ∙ 𝑀𝑀

Stepen polimerizacije: Stepen polimerizacije se obilježava sa DP (eng. degree of polymerization). Što je veći stepen polimerizacije, to su bolja mehanička svojstva polimernog materijala.

Atomske veze: Unutar svakog polimernog lanca postoje kovalentne ili primarne veze, a veze koje postoje između lanaca polimera su sekundarne, Van der Valsove ili vodonične veze. Sekundarne veze su znatno slabije od primarnih veza.

𝐷𝐷𝐷𝐷 =𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑝𝑝𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝𝑚𝑚

12



Svojstva polimera zavise od: tipa monomera i razlike u strukturi molekularnih lanaca.

U zavisnosti od mehanizma polimerizacije, građa makromolekula ili strukturna uređenost polimera može biti:

Linearni polimeri

Osnovne jedinice polimernog lanca (monomeri) su međusobno povezani u duge lance, koji su veoma plastični. Kod linearnih polimera, dugi molekularni lanci međusobno su vezani sekundarnim (Van der Valsove) vezama. Linearnu strukturu imaju sledeći polimeri: polietilen, polivinil hlorid, najlon.

13



Razgranati polimeri

Ovi polimeri imaju bočne lance (sekundarne lance) iste strukture kao i glavni lanac (primarni lanac). Bočni lanci se granaju iz glavnih lanaca na mjestima gde bi se uobičajeno našao vodonikov atom. Bočni lanci, koji se često nazivanju grane, ometaju međusobno pakovanje, što uzrokuje da razgranati polimerni lanci imaju manju gustinu od linernih polimernih lanaca. Plastomeri imaju razgranatu polimernu strukturu.

Poprečno povezani Susjedni linearni lanci povezuju se kovalentnim vezama jedan sa drugim. Veza se uspostavlja na različitim pozicijama za vrijeme sinteze ili hemijskim reakcijama na povišenim temperaturama. Poprečno povezivanje lanaca, polimeru poboljšava svojstva: tvrdoću, čvrstoću, krutost i dimenzionalnu stabilnost. Elastomeri imaju razgranatu polimernu strukturu.

14



Umreženi polimeri

Svaka osnovna jedinica polimernog lanca – monomer, ima tri aktivne kovalentne veze, pa formiraju 3D – mrežu, što im definiše dobra mehanička i fizička svojstva. Visoko poprečno povezani polimeri mogu se smatrati umreženim polimerima. Razne vrste guma imaju umreženu polimernu strukturu.

Podjela polimera s obzirom na vrstu monomera u makromolekulu

Homopolimer (grč. homois= isti) - makromolekul je građen od samo jedne vrste monomera, jedne osnovne jedinice koja se ponavlja.

15



Kopolimer (lat. cum, con= s,sa) - makromolekul polimera nastaje međusobnim povezivanjem dva ili više hemijski različitih monomera. Način slaganja ili raspored monomernih jedinica u makromolekulima je različit.

Kopolimer bez reda – proizvoljni Naizmjenični kopolimer Pravilno smjenjivanje monomernih

jedinica

Blok kopolimer Različite monomerne jedinice se

pojavljuju u bloku Kalemljeni kopolimer Lanac jednog polimera se kalemi

(nadovezuje) na lanac drugog polimera

Monomerna jedinica A Monomerna jedinica B

BABBAABABBAAABBA.....

BABABABABA.....

BBBBBAAAAAAABBBBB…..

BBBBBBBBBBBBBBBBBBBB....

AAAAAA

AAAAAA

AAAA

16



Struktura polimera može biti: amorfna ili kristalna. Ne postoji 100% kristalni polimer, već se istovremeno javlja amorfna i kristalna faza. Procentualni odnos ovih faza u polimernom materijalu određuju njegova termička, mehanička, električna i druga svojstva.

Za opisivanje kristalne strukture polimera postoji više modela, a jedan od njih je model micele sa resama. Prema ovom modelu, micele sa resama mogu se približiti i sakupiti u mikrokristale, dok drugi dijelovi polimernog lanca koji u vidu resa izlaze iz micela obrazuju amorfne oblasti.

Amorfni makromolekuli

(molekulsko klupko)

Amorfna oblast

Kristalna oblast

17



Polimer može imati najviše 95% kristalne strukture. Što je veći broj kristalnih područja to su mehanička svojstva polimera bolja: veća je gustina, čvršći su, otporniji su na omekšavanje kod uticajem povišenih temperatura.

Vi – zapremina i-te kristalne oblasti Vp – zapremina polimera

𝑚𝑚𝑠𝑠𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑚𝑚 𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝𝑚𝑚𝑠𝑠𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑠𝑠𝑝𝑝 =∑ 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑛𝑛𝑖𝑖=1𝑉𝑉𝑝𝑝

Sa porastom stepena kristalnosti polimera, značajno se mijenjaju i njegova mehanička svojstva: raste čvrstoća, krutost i tvrdoća, opada plastičnost, povećava se gustina i veća je otpornost na agresivne tečnosti i toplotu.

- Indeks prelamanja polimera (optička karakteristika) je proporcionalna gustini polimera. - Polimeri koji imaju amorfnu strukturu, potpuno su providni (polikarbonati, akrilati).

18



Polimerni materijali nemaju fazne transformacije kao metalni materijali. Dva značajna temperaturna nivoa faznih prelaza polimernih materijala su:

Temperatura ostakljivanja Tg Temperatura topljenja (omekšavanja) Tm

Polimeri amorfne strukture doživljavaju promjenu svojih mehaničkih svojstava u jednom uskom temperaturnom intervalu, budući da ne postoji precizno definisana tačka topljenja. Na niskim temperaturama ovi polimeri imaju visoku tvrdoću i krti su i staklasti su. Na povišenim temperaturama polimeri amorfne strukture prelaze u gumasto stanje. Temperatura na kojoj se dešava prelaz iz staklastog u gumasto stanje polimera naziva se temperatura prelaza u staklasto stanje (Tg) ili temperatura ostakljivanja ili staklište.

19



Polimeri amorfne strukture sastoje se od dugih molekularnih lanaca međusobno povezanih sekundarnim vezama, dok se atomi unutar svakog molekula vezuju jačim kovalentnim vezama. Dakle, od sekundarnih veza zavisi i čvrstoća polimera. Linearni i razgranati polimeri imaju slabe sekundame veze. Zagrijavanjem ovih polimera do temperature nešto veće od temperature prelaza u staklasto stanje (Tg), isti bi se omekšali i mogli ih veoma lako oblikovati u željeni oblik. Hlađenjem, oni bi povratili svoju prvobitnu tvrdoću i čvrstoću. Proces zagrijavanja, oblikovanja i hlađenja kod polimera amorfne strukture možemo ponavljati neograničeno (uslovno), a da ne dođe do promjena njihovih svojstava - termoplastični polimeri.

Zašto se kaže uslovno: može doći do pojave termičkog starenja – djelimičnog pogoršanja mehaničkih svojstava.

Termoplastični materijali mogu imati i djelimično kristalnu strukturu.

20



Mehanička svojstva Termoplastični materijali na temperaturama ispod temperature prelaza u staklasto stanje (Tg) su staklasti i krti i ponašaju se kao elastična čvrsta tijela. Kod grupe tvrdih i krtih polimera, zavisnost napon/deformacija je linearna, pa pri malim deformacijama dolazi do kidanja materijala. Kod grupe tvrdih i žilavih materijala zavisnost napon/deformacija nije isključivo linearna.

tipični termoplastični polimeri

Deformacija, % 0 1 2 3 4 5 6 7 8

60

50

40

30

20

10

Nap

on, N

/mm

2

tvrdi i krti polimeri

tvrdi i žilavi polimeri

Formira se "vrat", napon u toj tački naziva se napon tečenja, a pojava razvlačenje ili popuštanje polimera. Na ovom mjestu lanci se orijentišu, što uzrokuje lokalno ojačavanja lanaca polimera. Nastaje otpor deformaciji polimera u toj tački, pa materijal (epruveta) nastavlja da se izdužuje u oblasti vrata duž mjerne dužine. Termoplastični polimeri izloženi dejstvu zamornog (promjenljivog) opterećenja i puzanju, ponašaju se veoma slično ponašanju metalnih materijal u tim uslovima opterećenja. Tvrdoća polimernih metala mjeri se metodom Rokvela.

21



Početak orjentisanja molekularnih lanaca

Deformacija, mm 25 50 75 100 125

Nap

on, N

/mm

2

100

80

60

40

20

0 0

vrat

Zona prinudnih elastičnih deformacija

22



Temperatura, °C - 18 0 32

Polimetilmeta krilat

Polivinil hlorid

Polietilen visoke gustine

Polietilen niske gustine

Uda

rna

žilav

ost

Deformacija, mm 0 5 10 15 20 25 30

Nap

on, N

/mm

2

60

30

20

10

40

50

70 - 25 °C 0 °C

25 °C

50 °C

65 °C

80 °C

23



Orjentisanje Pri deformisanju termoplastičnih polimera zatežućim silama, dugi polimerni lanci se postepeno orijentišu u pravcu dejstva sile i polimeri postaju anizotropni. Ovaj proces se naziva orjentisanje. Orjentisanje je značajni proces jer povećava svojstva čvrstoće i žilavosti polimernih materijala. Orjentisanje se postiže: istezanjem hladnog materijala - istezanje na temperaturama nižim od Tg istezanjem toplog materijala - istezanje na temperaturama neposredno iznad Tg istezanjem "mokrog" materijala – kod polimere čija je temperatura Tg izuzetno visoka,

orjentisanje se postiže preradom iz rastvora.

Apsorpcija vode Voda utiče, kao plastifikator, da se polimer ponaša plastičnije. Sa povećavanjem količine apsorbovane vode (vlage) naglo opadaju: temperatura prelaza u staklasto stanje napon tečenja modul elastičnosti

, a takođe: mijenjaju se dimenzija elementa izrađenog od polimera.

24



Termička i električna svojstva Termoplastični polimeri imaju relativno visoku vrijednost koeficijenta linearnog širenja. Termoplastični polimeri su veoma loši provodnici toplote i električne struje, a raste sa porastom stepena apsorpcije vode. Električna provodljivost se može kod nekih polimera povećati dodavanjem metalnog praha.

• POM ima dobru čvrstoću i krutost; otporan je na puzanje, abraziju, vlagu, toplotu i hemijske uticaje.

25



PMMA ili plexiglas ima umjerenu čvrstoću, dobra optička svojstva i otporan je na uticaj atmosfere. Providan je, ali može da se izradi i kao neprovidan; otporan je na hemijske uticaje; ima dobru električnu otpornost. PMMA je moguće 100% reciklirati. Primjena: sočiva, svjetlećih znakova, indikatora, prozorskih stakala, vjetrobrana ....

26



PA postoje kao najloni i aramidi. Najloni imaju dobra mehanička svojstva i otpornost na abrazivna dejstva, higroskopni su (smanjenje mehaničkiha svojstva i povećanje njihovih dimenzija - bubrenje). Koriste se za izradu: zupčanika, ležajeva, čaure, valjak, elemenata za vezu, električne instalacije ....

za termoprekid

Aramidi (kevlar) posjeduju veoma visoku čvrstoću i krutost. Koriste se za izadu: vlakana za kompozitne materijale, radijalnih automobilskih guma, kablova, pancira...

27



PVC može biti krut ili savitljiv, otporan je na vodu i veoma je jeftin materijal. Nije otporan na toplotu i njegova čvrstoća je ograničena, zbog čega se ne može koristiti za izradu dijelova čija funkcija zahtijeva ove karakteristike. Kruti PVC se koristi za izradu cijevi, bužira i vjetrobrana. Savitljivi PVC koristi se za izradu izolacionih prevlaka žica i kablova, u inustriji obuće, vještačke kože, zaptivača, folija ..

28



PET imaju sledeće karakteristike: dobra mehanička svojstva, dobru električnu otpornost, otporni su na hemijske uticaje i abraziju, imaju mali koeficijent trenja.

Koriste se za izradu: zupčanika, valjaka, elektro-mehaničkih komponenti ....

29



Svojstva PS zavise od sastava. Koristi se kao materijal za izradu kanti za otpatke, kao izolacioni materijal, za izradu dijelova električnih uređaja u domaćinstvu, dijelova u automobilskoj industriji, dijelova za radio i TV aparate, igračaka, dijelova nameštaja kao zamjena za drvo...

30



Termoumreženi polimeri – duromeri formiraju se tako što se dugi lanci u polimeru unakrsno umreže po trodimenzionom rasporedu, tako da se dobija jedan džinovski molekul sa veoma jakim kovalentnim vezama. Termoumreženi polimeri nemaju oštro definisanu temperaturu prelaza u staklasto stanje. Proces polimerizovanja termoumreženih polimera izvodi se kroz dvije faze: Dobijanje molekula koji su djelimično polimerizovani u linearne lance. Odvijanje oblikovanja i umrežavanja.

Unakrsno umrežavanje se postiže zagrijavanjem, istovremenim zagrijavanjem i djelovanjem pritiskom ili hemijskim reakcijama na sobnoj temperaturi. Termoumreženi polimeri se ne mogu ponovo zagrijavati i pretapati, pa škart koji se javlja u proizvodnji ne može biti ponovo iskorišćeno. Svojstva termoumreženih polimera: dobra mehanička svojstva, otpornost na puzanje i deformacije pod opterećenjem, visoka termička stabilnost, visoka dimenziona stabilnost, visoka električna i toplotna izolaciona svojstva, velika hemijska postojanost i mala masa.

Zbog temperaturne nestabilnosti, primjena

termoumreženih polimera je ograničena – zapaljivi su!

31



Alkidne smole imaju: dobra elektroizolaciona svojstva, otpornost na udare, mala higroskopnost i dimenziona stabilnost.

Koriste se za izradu raznih komponenti u elektrotehnici i elektronici.

Karakterišu se: odličnim mehaničkim osobinama, dobrim elektroizolacionim svojstvima, dimenzionom stabilnošću, dobrom otpornošću na toplotu i dobrom hemijskim stabilnošću.

Služi za izradu:

- komponenti u elektrotehnici od kojih se zahtjevaju dobra mehanička i elektroizolaciona svojstva,

- podova (industrija, sportski tereni), - raznih alata i kalupa.

Vlaknasto ojačani epoksidi poseduju izvanredna mehanička svojstva i koriste se za izradu posuda pod pritiskom i rezervoara.

32



Svojstva: veoma su krte i tvrde, vrlo su čvrste, otporne su na toplotu, otporne na hemijske uticaje i vodu, posjeduju dobra elektroizolaciona svojstva.

Koriste se u: - elektrotehnici (za izradu prekidača, utikača, telefona ... - automobilskoj industriji (dijelovi kočnica, elementi za prenos snage) - industriji (vezivno sredstvo za abrazivne čestice kod brusnih ploča) - metalurgiji (vezivni materijal u livačkom pijesku za izradu školjkastih kalupa).

33



Posjeduju dobra mehanička, hemijska i elektroizolaciona svojstva. Poliestri se, uglavnom, ojačavaju staklenim ili drugim vlaknima. Koriste se za izradu čamaca, dijelova karoserija automobila, stolica, kofera, kupaćih kada, cijevi, rezervoara i drugih dijelova gde se zahtijeva dobra otpornost na koroziju.

34



Elastomeri obuhvataju veliki broj amorfnih polimera koji imaju nisku temperaturu prelaza u staklasto stanje. Posjeduju sposobnost elastičnog deformisanja bez kidanja. Karakterišu se umreženom strukturom, a sam postupak umrežavanja je hemijski proces - vulkanizacija.

Vulkanizacija je nepovratan hemijski proces koji se odvija na povišenim temperaturama. Zagrijanom elastomeru dodaje se sredstvo za umrežavanje (npr. sumpor). Atomi sumpora vezuju susjedne lance unakrsnim umrežavanjem. Kad se jednom unakrsno umreže elastomeri, ne mogu se preoblikovati. Veoma su meki i imaju nisku vrijednost modula elastičnosti. Elastičnost gume je određena brojem unakrsnih veza ili količinom sumpora koji se dodaje. Mala količina sumpora – guma je mekša i savitljivija; povećanjem sadržaja sumpora ograničava se pokretljivost polimera i guma postaje tvrda, črsta i krta. Dimenzije elastomera su promjenjive pod dejstvom opterećenja, a veoma brzo se vraćaju u početno stanje kada se opterećenje ukloni. Elastomeri imaju strukturu termoplastičnih polimera, ali se ne mogu pretapati, kao što ne mogu, ni termoumreženi polimeri.

35



Miješanjem elastomera sa aditivima, možemo poboljšati njihove fizičke i mehaničke karakteristike. Elastomeri imaju široku oblast primjene i koriste se za: zaštitu od korozije i abrazije; električnu izolaciju; zaštitu od udara i vibracije; za dobijanje površina visokog koeficijenta trenja i bez klizanja.

Osnovna sirovina prirodne gume je lateks – kaučukovo mlijeko. Кaučuk na temperaturi: - 70 °C postaje krt 80-100 °C postaje plastičan 200 °C počinje da se rasteže.

Prirodni kaučuk je amorfan, a moguća kristalizacija se javlja pri dužem stajanju ili pri njegovom istezanju, što znatno uvećava njegovu čvrstoću. U cilju dobijanja gume, kaučuk se podvrgava procesu vulkanizacije. Guma na bazi prirodnog kaučuka se odlikuje: velikom elastičnošću, velikom čvrstoćom, ne propušta vodu ni gasove, posjeduje visoka elektroizolaciona svojstva ...

36



0 100 200 300 400 500 600

deformacija ε, %

50

40

30

20

10

0

Nap

on, M

Pa

Radni dijagram napon-deformacija za kaučuk

- Za kaučuk ne primjenjiv je Hukov zakon. - Uklanjanjem opterećenja, deformacije se brzo gube. - Dio dijagrama napon/deformacija koji odgovara fazi

rasterećenja materijala, praktično je identičan sa dijelom dijagrama koji odgovara fazi opterećenja materijala.

- Granična deformacija pri kidanju je ekstremno visoka (5-10 puta u odnosu na početnu mjerenu dužinu).

37



Stiren-butadien (SBR) se karakteriše: • dobrom otpornošću na habanje • dobrim fizičkim svojstvima • dobrom električnom otpornošću • slabom otpornošću na ulja i atmosferske uticaje. • manjom cijenom u odnosu na prirodnu gumu.

Primjena: za izradu automobilskih guma, zaptivača i cijevi.

Silikonska guma - osnovu ovog polimera čini silicijum i kiseonik koji su povezani u linearnom lancu. Silikonska guma je postojana u širokom temperaturnom intervalu -100 − 315 °C , ali su njena čvrstoća, otpornost na habanje i uticaj ulja, znatno slabija u poređenju sa drugim elastomerima. Primjena: za izradu zaptivača, termo i elektro izolacije, kablova za svećice motora.

U ukupnoj svjetskoj proizvodnji gumenih proizvoda sintetička guma je zastupljena sa oko 70%. U poređenju sa prirodnom gumom, one imaju bolju otpornost na toplotu, benzin i hemikalije, a posjeduju veliki temperaturni opseg u kojem se mogu koristiti. Neke od važnijih sintetičnih guma su: stiren-butadien, nitril guma, polihloropren (neopren) i silikonska guma.

38



Osnovna literatura Vitomir Đorđević Mašinski materijali - prvi deo Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet Beograd 2000

Documents

Metodičko konstruisanje uređaja za lijepljenje kartonske ... nedjelja...otkrivanje hemijske strukture celuloze. Ovo ispitivanje otktiva da je polimer sadrži dijelove dugolančanih