polimery_r 2011

Substancje, które w stanie stałym nie mają budowy
krystalicznej.

Dwie duże grupy:

proste ciała bezpostaciowe

– schłodzone ciecze o niewielkich cząsteczkach,
szkła nieorganiczne

polimery

– kauczuki, gumy, szkła organiczne, żywice.

Cia

a bezpostaciowe

W określonych warunkach zewnętrznych ciała
bezpostaciowe będące w stanie ciekłym lub ulegają
zeszkleniu.

Przechodząc w stan szklisty zatracają cechy cieczy
a nabywają cech i podlegają prawom obowiązującym
dla ciał stałych.

Zeszklenie strukturalne jest  przemianą ciała
bezpostaciowego ze stanu ciekłego w stan stały.
Zachodzą przy zmianie temperatury lub ciśnienia.
Podczas takiego przejścia zmienia się objętość,
współczynnik załamania, własności mechaniczne
i elektryczne substancji.

Cia

a bezpostaciowe

–dolna granica obszaru zeszklenia

–górna granica obszaru zeszklenia

– temp. zeszklenia (mięknięcia)

Zmiany struktury

Zeszklenie i mięknienie zachodzi w przedziale kilkudziesięciu stopni

Podczas ochładzania
- właściwości ciała zależą od temperatury i szybkości

chłodzenia.

- zwiększa się znacznie moduł sprężystości i lepkość
- maleje zdolność do poddawania się deformacjom
- maleje stała dielektryczna.

Och

adzanie cia

bezpostaciowych

Podczas ogrzewania

- charakter zmian właściwości w obszarze

mięknienia zależy od

„historii” cieplnej

- właściwości próbki zależą nie tylko od

szybkości ogrzewania, ale także od struktury
„zamrożonej” w próbce.

- jeżeli szybkość ogrzewania jest większa od

szybkości poprzedniego ochładzania to obszar
mięknienia leży powyżej obszaru zeszklenia.

Ogrzewanie cia

bezpostaciowych

- z przemianą cieczy w stan szklisty nie wiąże się

zmiana stopnia uporządkowania.

- podczas przemiany w stan szklisty struktura

odpowiadająca stanowi równowagi
termodynamicznej, czyli ciecz, przechodzi w
strukturę nie odpowiadającą stanowi
równowagi (szkło)

Przemiany cia

bezpostaciowych

Polimerami nazywa się substancje, których cząsteczki
zbudowane są z dużej liczby powtarzających się grup –
merów.

Grupy końcowe – grupy znajdujące się na końcach
cząsteczki nieco różnią się pod względem budowy od
podstawowych jednostek – merów.

Liczbę powtarzających się jednostek w cząsteczce
nazywa się stopniem polimeryzacji.

Polimery

Polimery liniowe

–

w idealnym polimerze liniowym każda
powtarzająca się jednostka, za wyjątkiem grup
końcowych, ma dwóch sąsiadów

w praktyce wszystkie cząstki polimerów są
rozgałęzione (łańcuch główny i gałęzie boczne)

Polimery liniowe są rozpuszczalne i mogą istnieć w
stanie ciekłym.

Polimery przestrzenne

są zbudowane z cząsteczek połączonych między sobą
poprzecznymi wiązaniami chemicznymi tak,
ż

e tworzy się trójwymiarowa sieć przestrzenna.

Polimery przestrzenne są nietopliwe
i nierozpuszczalne - mogą jedynie pęcznieć.

Kopolimery

To polimery zbudowane z merów o różnej budowie
chemicznej (zwykle dwóch typów).

Kopolimery blokowe są to kopolimery, w których
długie odcinki (bloki) składające się z merów
jednego typu występujących na przemian z blokami
składającymi się z merów innego typu.

Polimer szczepiony jest to polimer rozgałęziony,
którego długie łańcuchy boczne składają się z
merów innego typu niż łańcuch główny.

- polimery izotaktyczne
(grupy boczne łańcucha są po jednej stronie łańcucha)

- polimery syndiotaktyczne
(grupy boczne regularnie zmieniają położenie)

- polimery ataktyczne
(grupy boczne zmieniają położenie w sposób
nieuporządkowany

)

Klasyfikacja polimerów

według rozmieszczenia grup bocznych

Krystaliczność polimerów

Łatwo krystalizują polimery, których grupy boczne mają jednakową
budowę chemiczną lub przynajmniej jednakowe wymiary.

Polimery o sztywnych łańcuchach krystalizują łatwiej niż
polimery o łańcuchach giętkich.

- polikryształy (w których występuje uporządkowanie dalekiego

zasięgu w rozłożeniu ogniw, polikryształy są mniejsze niż
wymiary łańcuchów).

- kryształy globularne (których uporządkowanie dalekiego

zasięgu dotyczy rozłożenia cząsteczek mających postać gęstego
kłębka - globuły, w której ogniwa rozłożone są w sposób
nieuporządkowany).

- monokryształy ( o uporządkowaniu dalekiego zasięgu

w rozłożeniu łańcuchów).

Typy polimerów krystalicznych

Właściwości mechaniczne polimerów

1. deformacje sprężyste (zmiany odległości

międzyatomowych i międzycząsteczkowych

2. deformacje wysokoelastyczne (zmiana kształtu

makrocząsteczek - np. rozciąganie bez wzajemnego
przemieszczenia)

* deformacja zależy od długości cząsteczek
* odkształcenia do setek procent
* deformacje są odwracalne

3. deformacje plastyczne - płynięcie

(przemieszczenie całych makrocząsteczek)

Polimery służą do
wytwarzania
• opakowań
• nośników klejów
• mikrokapsułek
(mikrosfery polimerowe).

Zastosowanie polimer

Jednymi z pierwszych zbadanych materiałów
polimerowych były jedwab i pajęczyna.

Dzięki obserwacjom pracy zwierząt opracowano
pierwsze przemysłowe procesy przędzenia włókien.

Odkrycie polimer

Podpatrywanie natury doprowadziło do opracowania innych

nowych grup materiałów. Jedną z nich są materiały

kompozytowe. W przyrodzie spotykamy wiele materiałów

kompozytowych przenoszących obciążenia - np. kości czy
drewno.

Kompozyty

• Kompozyt to materiał utworzony z dwóch komponentów

(dwóch faz) o ró

nych wła

ciwo

ciach w taki sposób,

e ma nowe wła

ciwo

ci w stosunku do materiałów

wyj

ciowych.

• Kompozyt jest zewn

trznie monolityczny ale z widocznymi

granicami mi

dzy komponentami

materiał kompozytowy

• Tkanina z włókna w

glowego, cz

sto stosowanego jako

komponent konstrukcyjny kompozytów

• Porównanie włosa ludzkiego (jasny) i pojedynczej nici

włókna w

glowego

Podstawą do opracowania jednego z typów konstrukcji
kompozytowych były komórki plastra miodu wytwarzane
przez pszczoły.

Wiele rodzajów komórek typu plastra miodu wytwarzanych
jest z polimerów.

Plaster miodu

Z komórek o budowie plastra miodu wytwarzane są
nowoczesne konstrukcje kompozytowe stosowane
np. w lotnictwie, czy przy budowie statków kosmicznych.

Konstrukcje z zastosowaniem "plastra miodu” mają dużą
wytrzymałość a są przy tym lekkie.

Kompozyty polimerowe to nie tylko konstrukcje
kompozytowe ale np. polimery wypełniane
różnego rodzaju wypełniaczami:

- proszkami, włóknami, kulkami

Wzmacniane w ten sposób polimery służą do
wytwarzania różnych elementów konstrukcyjnych
o wysokiej wytrzymałości.

Zastosowania kompozyt

w polimerowych