Zakład Technologii Chemicznej Materiały kompozytowe
Wykonali:
Prowadzący:  dr inż. Mariola Sądej-Bajerlein

1. Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z teorią otrzymywania kompozytów polimerowych oraz wykonanie przykładowego kompozytu i zbadanie jego właściwości mechanicznych i fizyko-chemicznych.

1. Przebieg ćwiczenia

1. Przygotowanie kompozycji fotoutwardzalnych: odważono ok 3 g monomeru we fiolce szklanej, a następnie zdyspergowano w nim1% wag. fotoinicjatora oraz krzemionki niemodyfikowanej o zawartości 0,5, 1,0 i 1,5 % wag.. Układy mieszano na wytrząsarce ultradźwiękowej, do momentu uzyskania homogenicznej dyspersji

2. Utwardzanie: kompozycję fotoutwardzalną umieszczono w metalowej formie, zabezpieczonej z obu stron folią PET. Próbki utwardzano pod lampą UV w czasie 20 sekund z obu stron. Powstałe kształtki usunięto z formy.

3. Badanie chłonności wody: zważone kształtki umieszczono w wodzie destylowanej, a następnie po 15 minutach próbki wyjęto, osuszono i zważono ponownie. Badanie powtórzono po kolejnych 15 minutach, a następnie co 5 minut, do momentu ustalenia się wagi.

4. badanie twardości: twardość kształtek zmierono za pomocą twardościomierza Shore’a. Dla każdej próbki wykonano 6 pomiarów w różnych miejscach.

3. Pomiary

Skład próbek:

Stężenie	Monomer	Fotoinicjator 1%	Krzemionka
0 %	3,02 g	0,0302 g	-
0,5 %	3,02 g	0,0302 g	0,0151 g
1,0 %	3,02 g	0,0302 g	0,0453 g
1,5%	3,02 g	0,0302 g	0,0906 g

Chłonność wody (masy podane w [g]):

Stężenie	0 min	Po 15 min	Po 15 min	Po 5 min	Po 5 min	Po 5 min	Po 5 min	Po 5 min	Po 5 min	Po 5 min
0 %	0,648	0,6675	0,6809	0,6842	0,6831	0,6895	0,6914	0,6955	0,6996	0,6996
0,5 %	0,6774	0,7008	0,7094	0,7137	0,7114	0,7151	0,7162	0,7183	0,7260	0,7262
1,0 %	0,6499	0,6693	0,6825	0,6866	0,6872	0,6883	0,6899	0,6902	0,6903	0,6904
1,5%	0,5840	0,6048	0,6125	0,6153	0,6207	0,6217	0,6220	0,6222	0,6223	0,6224

Twardość

Stężenie	Pomiar 1	Pomiar 2	Pomiar 3	Pomiar 4	Pomiar 5	Pomiar 6
0 %	89	90	87	91	88	88
0,5 %	85	86	87	86	87	87
1,0 %	84	87	85	85	89	88
1,5%	84	86	83	86	85	85

3. Obliczenia:

Chłonność wody obliczono ze wzoru:

$$X = \frac{m_{2} - m_{1}}{m_{1}} \bullet 100\%$$

Gdzie: m₁ – masa próbki suchej

m₂ – masa próbki po wyjeciu z wody

Dla przykładu:

$$X = \frac{0,6996 - 0,648}{0,648} \bullet 100\% = 7,96\%$$

Wyniki:

Stężenie [%]	Chłonność wody [%]
0	7,96
0,5	7,20
1,0	6,23
1,5	6,57

Dla pomiarów twardości obliczono wartości średnie oraz odchylenie standardowe:

Stężenie [%]	Pomiar 1	Pomiar 2	Pomiar 3	Pomiar 4	Pomiar 5	Pomiar 6	średnia	SD
0	89	90	87	91	88	88	88,83	1,47196
0,5	85	86	87	86	87	87	86,33	0,816497
1	84	87	85	85	89	88	86,33	1,966384
1,5	84	86	83	86	85	85	84,83	1,169045

3. Wnioski

Chłonność wody kompozytu metakrylan-krzemionka jest mniejsza niż czystego polimeru.

Twardość czystego polimeru jest wyższa niż twardość kompozytu. Ponadto zauważono, że wraz ze wzrostem zawartości krzemionki malała elastyczność kompozytu, barwa była bardziej żółta, a także wzrastała mętność próbek.

Zarówno kompozyty jak i polimer przed procesem utwardzania były cieczami, natomiast po utwardzeniu stawały się lekko elastycznym ciałem stałym.