Politechnika Świętokrzyska	Laboratorium z Tworzyw Sztucznych
Nr ćwiczeń: 3	Temat: Badanie właściwości termicznych tworzyw sztucznych
Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn	2010/2011
	Kielce 07.05. 2011 r.

Tworzywa sztuczne – materiały składające się z polimerów syntetycznych lub zmodyfikowanych polimerów naturalnych oraz dodatków modyfikujących takich jak np. napełniacze proszkowe lub włókniste, stabilizatory termiczne, stabilizatory promieniowania UV, środki antystatyczne, środki spieniające, barwniki itd. .Tworzywa sztuczne posiadają wiele cech pozytywnych co sprawia że są coraz częściej stosowane w przemyśle oraz w różnego rodzaju dziedzinach najważniejszymi z nich w mojej opinii są : mała gęstość, odporności na korozję ,łatwości przetwórstwa i przeprowadzania recyklingu, wytrzymałość na zgniatanie, sprężystości, oraz wiele innych cech których nie posiadają inne materiały . Niestety tworzywa sztuczne posiadają również wiele wad ograniczających ich zastosowanie miedzy im mymi wśród nich są: mała odporność na wysokie temperatury, mniejsze właściwości mechaniczne w porównaniu do innych materiałów, długi okres degradacji w warunkach naturalnych itp.

Dzięki stosowaniu odpowiednich mieszanin substancji dopełniających możliwe jest wpływanie na ich właściwości dzięki czemu w niektórych przepadkach możliwe jest otrzymanie nowych materiałów wybiegających w znaczny sposób poza swoje pierwowzory. Dzięki czemu są w stanie konkurować z wysokogatunkowymi stalami . Tworzywa sztuczna można podzielić na wiele sposobów najważniejszym z nich jest podział na:

- tworzywa sztuczne pochodzenia naturalnego (celuloza ,kauczuk itd.)

-tworzywa sztuczne pochodzenia syntetycznego (polichlorek winylu, polichloroeten itd. )

Kolejne podziały mogą być prowadzone w oparciu o zastosowanie, właściwości, oraz skład.

Charakterystyczna cechom dla tworzyw jest możliwość dodania do 70 % środków uzupełniający mogących w większym lub mniejszym stopniu wpływać na właściwości tworzyw, błądzi też stanowić element zwiększający objętość w celu obniżenia kosztów.

Celem ćwiczenia laboratoryjnego jest badanie wytrzymałości tworzyw sztucznych na wzrost temperatury metodą Martensa. Celem tej metody jest wyznaczenie „temperatury ugięcia” . Zgodnie z sposobem opracowanym przez Martensa, „temperaturą ugięcia” nazywamy temperaturę przedstawioną w stopniach Celsiusa ( ˚C ) w której następuje określone odkształcenie znormalizowanej próbki podanej stałemu naprężeniu zginającemu przy wymaganym sposobie jej zamocowania oraz stałemu wzrostowi temperatury .

Schemat Urządzenia do wyznaczania temperatury Martensa

Urządzenie Martensa jest złożone z :

- urządzenie do zamocowania próbek

- układ sygnalizujący, wskazujący i umożliwiający określenie zmiany położenia końca dźwigni o wielkość 6mm z dokładnością do 0.1 mm

- układ termostatu szafkowo powietrznego, z układem grzejnym i regulacją przyrostu temperatury. Urządzenie regulujące powinno zapewnić równomierne podwyższanie temperatury począwszy od

20^OC o 5^OC z dokładnością 1^OC i o 50^OC w ciągu jednej godziny.

- termometr rtęciowy z podziałką od 0^OC do 250OC z działką elementarną co 1^OC, umieszczony przy każdej badanej próbce, umieszczone tak aby zbiorniczki z rtęcią były w Polowie badanej próbki.

Schemat urządzenia do zamocowania i obciążenia próbki

Znormalizowaną próbkę 1 umieszcza się pionowo w uchwytach górnym3 oraz dolnym 2. Uchwyt 3 połączony jest dźwignią z przesuwanym obciążnikiem 5. Obciążnik należy ustawić na dźwigni w taki sposób aby naprężenie zginające w próbce wynosiło 50 kg/cm2.

Gg – ciężar przesuwanego obciążnika w kg (0.65kg)

Gh – ciężar górnego uchwytu w kg

Ga - ciężar wskaźnika zmiany położenia końca dźwigni w Kg

Lg – odległość między środkiem ciężkości przesuwanego obciążnika i podłużną osią symetrii badanej próbki w cm

Lh – odległość między środkiem ciężkości dźwigni a podłużną osią symetrii badanej próbki

La- odległość pomiędzy osią symetrii wskaźnika położenia dźwigni a podłużną osią badanej próbki w cm.

Materiał do przeprowadzenia ćwiczenia laboratoryjnego:

Do badania zostały zastosowane trzy znormalizowane próbki z żywicy epoksydowej z dodatkami wypełniającymi. Celem ćwiczenia jest zbadanie wpływu dodatków użytych w żywicy epoksydowej na jej właściwości fizyczne. Próbki posiadają znormalizowane wymiary.

Rodzaj próbki	Długość	Szerokość	Grubość	Dodatki
1	120mm	15mm	10mm	0.650
2	120mm	15mm	10mm	0.200
3	120mm	15mm	10mm	0.150

Wyniki Przeprowadzonych pomiarów:

La = 240mm=24cm

Lg = 182mm=18.2cm

Lh= 110mm=11cm Parametry wspólne dla wszystkich próbek.

Gg=0.65Kg

Gh=0.9484

Ga=0.2984

Temperatura Martensa dla poszczególnych próbek:

1	2	3
134^0C	139^0C	189^0C

Wielkość momentu zgniatającego dla wszystkich próbek:

M= Gg*Lg+Gh*Lh+Ga*La

M=0.65kg*18.2cm+0.9484*11cm+0.2984*24cm

M=29,424kg*cm

Naprężenie zginające dla wszystkich próbek:

Ϭg=M/W W=(b*h²)/6 b - szerokość próbki

Ϭg=29.424kg*cm / 0.25cm³

Ϭg=117.696 kg/cm²

Wnioski:

Po przeprowadzeniu tego badania i przeanalizowaniu wyników należy dojść do wniosku, iż zmiana ilości oraz rodzajów dodatków do próbki mają wpływ na ich właściwości mechaniczne i fizyczne, oraz określić w jakich warunkach może być stosowany dany materiał . W zależności od zastosowanych dopełniaczy do próbki (żywicy epoksydowej) zmienia się w znacznym lub mniejszym stopniu temperatura, w której staje się ona podatna na wywierane naprężenia i ulega ugięciu. Zastosowanie takich środków pozwala na osiągnięcie wymaganych właściwości przy ich stosowaniu.