1. Na czym polega spienianie? W celu otrzymania tworzywa piankowego lub gumy piankowej, do kompozycji tworzyw sztucznych lub kauczuku dodawane są środki spieniające. Do środków spieniających zalicza się m.in.: azotyn amonu, związki azowe (np. fenylohydrazyna), węglan sodu, węglan amonu oraz lotne ciecze, np. pentany, heksany, dichlorometan. Aby uzyskać tworzywo spienione o odpowiedniej strukturze i jakości należy starannie dobrać środek spieniający, w zależności od warunków przetwórstwa, rodzaju polimeru oraz założonych parametrów użytkowych wyrobu końcowego.

2. Opisz własności i zastosowanie dowolnie wybranej pianki polimerowej.(Wybrać jedną z poniższych)

1. Poliwęglany PC

Własności: + najmocniejsza, najbardziej uniwersalna pianka, sztywna i o dużej wytrzymałości, stabilna wymiarowo, zakres temperatury -40÷20°C, dobre własności elektryczne - ograniczona wytrzymałość na rozciąganie, udarność i wydłużenie przy zerwaniu w porównaniu z niezmodyfikowanym poliwęglanem Zastosowanie: Konkuruje z metalami i tworzywami termoutwardzalnymi np. w przemyśle samochodowym; puszki i pojemniki, maszyny biurowe; amortyzacja w sprzęcie sportowym

1. Poli(eter fenylenu) PPE

Własności : + wytrzymałość na gorącą wodę i detergenty, dobry termoizolator, materiał tłumiący dźwięk, dobra sztywność - trochę gorszy od pianki poliwęglanowej ze względu na sztywność właściwą, temperaturę zniekształcenia właściwego, moduł sprężystości i wytrzymałość na rozciąganie, słabsza wytrzymałość dynamiczna Zastosowanie : używana do wytwarzania elementów urządzeń domowych, np. pralek, a także na obudowy maszyn biurowych

1. Pianka uretanowa PUR i izocyjanurany PIR Własności : + możliwość wytwarzania elementów o dużych wymiarach, izocyjanurany mają lepszą pojemność cieplną - gorsze własności w porównaniu z PC i PPE, przebarwia się bez warstwy ochronnej

Zastosowanie : Części kształtowników, odpowiedniki drewnianych części dekoracyjnych, ram, luster, krzeseł, itp.; elementy nart, uchwyty rakiet tenisowych, elementy samochodów i samolotów (głównie izocyjanurany)

1. Polistyren PS Własności: + wypraski mają mniejsze skłonności do wypaczenia i małe naprężenia szczątkowe - stosunkowo słabe własności mechaniczne i odporność cieplna Zastosowanie: wypraski i obudowy maszyn biurowych, elementy nadwozia samochodów, meble, ramy okienne i drzwiowe

2. Polipropylen PP

Własności: + najmniejsza gęstość ze wszystkich materiałów konstrukcyjnych, dobra ciągliwość w niskiej temperaturze, dobra rezystywność Zastosowanie: Tarcze wzmacniające do samochodów ciężarowych, wirników sprężarek, przenośne elementy kuchenne i toaletowe, uchwyty narzędzi, panele tablic rozdzielczych, wytłoczki zastępujące produkty z drewna

1. Akrylonitryl – butadien – styren ABS

Własności: + lepszy stosunek wytrzymałości do masy niż w stopach metali, dobry izolator termiczny i akustyczny - własności nie odpowiadają własnościom poliwęglanów lub poli(eteru fenylenu)

Zastosowanie: Zastępują drewno i stopy metali, wytłaczane piankowe rury rdzeniowe do orurowania studni (zastępujące stal), obudowy telewizorów, komputerów, samochodowe fotele kubełkowe

1. Poli(tereftalan butylenu) PBT, poliester termoplastyczny Własności: + bardzo dobra odporność cieplna, dobra wytrzymałość na zmęczenie, dobra gładkość powierzchni Zastosowanie: obudowy urządzeń, maszyny biurowe,sprzęt medyczny

1. Wymień 4 zalety i wady tworzyw sztucznych.

Zalety (wybrać 4 z poniższych):

• łatwość formowania przedmiotów o skomplikowanych kształtach,

• mała gęstość (wynosząca dla większości tworzyw 0,8 ÷ 1,5 g/cm3, a dla tworzyw o budowie komórkowej - poniżej 0,15 g/cm3),

• korzystny stosunek wytrzymałości mechanicznej do ciężaru właściwego, jest to tzw. wytrzymałość właściwa,

• dobre właściwości mechaniczne i często bardzo dobre - elektroizolacyjne,

• dobra lub bardzo dobra odporność chemiczna oraz wysoka odporność na działanie wody,

• dobry wygląd otrzymanych przedmiotów (barwa, połysk, faktura powierzchni),

• duża żywotność bez konieczności konserwacji.

Wady (wybrać 4 z poniższych):

• wytrzymałość mechaniczna gorsza niż metali (kompozyty szklane lub węglowe mają ją zbliżoną) - w porównaniu ze stalami: wytrzymałość 20 ÷ 30 razy mniejsza, udarność 20 ÷ 50 razy mniejsza,

• duże pełzanie - większe niż metali,

• mała stabilność właściwości wytrzymałościowych oraz skłonność do przechodzenia w stan kruchości podczas dłuższego oddziaływania zmiennych temperatur,

• mała stabilność kształtu wynikająca z małej sztywności (20 ÷ 200 razy mniejszej niż sztywność stali),

• duża rozszerzalność cieplna - 5 ÷ 20 razy większa niż stali,

• mała twardość (w porównaniu ze stalami 10 ÷ 100 razy mniejsza),

• mała odporność cieplna - zwykle 60 ÷ 150 °C, (wyjątkowo 200 ÷ 300 °C: tworzywa fluorowe, poliamidy). Istnieją również tworzywa sztuczne odporne na temperaturę powyżej 300 °C.

1. Wymień 3 zalety i wady tworzyw kompozytowych.

Zalety (wybrać 3):

• Można z dość znaczną dokładnością przewidzieć uzyskanie żądanych właściwości,

• Doskonałe parametry wytrzymałościowe i sztywnościowe;

• Mały ciężar właściwy;

• Odporność na pękanie, ścieranie, zmęczenie materiału, korozję;

• Łatwość montażu;

• Skuteczne tłumienie drgań,

Wady (wybrać 3):

• Powstają w nich mikropęknięcia;

• Połączenie między włóknami a matrycą może ulec zniszczeniu;

• Polimerowe matryce degradują się;

• Zniszczenia te są trudne do wykrycia i naprawienia;

• Cena;

• Produkcja:

• trudna technologia wytwarzania,

• trudne przetwórstwo – materiały kompozytowe trudno nawiercać oraz skrawać,

• łączenie elementów wykonanych z kompozytów jest bardzo trudne, ze względu na to, że nie można ich zgrzewać ani spawać);

• Ciągliwość, kruchość.

1. Co charakteryzuje kompozyty?

Kompozyty charakteryzuje zwiększone:
* wytrzymałość,
* moduł Younga (sprężystość danego materiału)
* charakterystyki zmęczeniowe,
* odporność na zużycie,
* charakterystyki ślizgowe,
* wysoka odporność na korozję, zarówno w temperaturze pokojowej jak i podwyższonej,

*Są nieosiągalne dla konwencjonalnych monolitycznych materiałów

*Możemy je kształtować i projektować w zależności od potrzeb

1. Wymień własności kompozytów na bazie niklu i kobaltu. Wyjaśnij je i wskaż zastosowanie.

Kompozyty na bazie niklu i kobaltu charakteryzują się wysokimi wskaźnikami żarowytrzymałościowymi i żaroodpornymi.
*Są stosowane jako elementy maszyn, które są silnie obciążone w wysokich temperaturach (np. łopatki turbin gazowych).

*żarowytrzymałość- odporność stopu na odkształcenia; zdolność materiału do przenoszenia krótko- lub długotrwałych obciążeń w wysokiej temperaturze.

*żaroodporność- zdolność materiału do przeciwstawienia się korozji gazowej w podwyższonych temperaturach. Aby zwiększyć żaroodporność stali stosuje się dodatki stopowe (chrom, krzem, aluminium)

1. Opisz metoda badania sprężystości polimerów (metodę Schoba)

Oznaczenie elastyczności przy odbiciu polega na uderzeniu próbki obciążnikiem, przymocowanym do wahadła, opuszczonym z określonej wysokości i odczytaniu na skali przyrządu stosunku wysokości odchylenia wahadła do wysokości jego spadku. Stosunek ten jest wyrażony w procentach

1. Narysuj wykres wytrzymałości na rozciąganie dla różnych stanów fizycznych polimerów. Opisz krótko jeden z nich.

1. W stanie szklistym-kruchym dzięki bardzo dużej sztywności naprężenie rozciągające wzrasta bardzo szybko ze wzrostem odkształcenia, przy czym zależność ta ma charakter liniowy prawie do momentu zniszczenia próbki