1.1) Co nazywamy funkcyjnością monomeru? Czy i jakie polimery otrzymujemy z monomerów 1-,2-,i trój-funkcyjnych.

Funkcyjność monomeru - ilość posiadanych przez związek atomów, grup atomów lub wiązań chem. zdolnych do reakcji (wiązania podwójne, potrójne lub w związkach pierścieniowych).Jednofunkcyjne nie ulegają polireakcji. Z dwufunkcyjnych - polimery o łańcuchu liniowym. Funkcyjność > 2 - polimery o strukturze rozgałęzionej.

1.2) Właściwości mechaniczne polimerów poniżej temperatury zeszklenia.

-większość polimerów ma moduł sprężystość ok.3Mpa

-znaczne zmniejszenie się modułu sprężystości

-pod wpływem obciążenia następuje pełzanie

-zmniejszenie odporności na kruche pękanie - polimer ma strukturę szklistą

1.3) Scharakteryzować natryskowe metody nakładania farb.

A)pneumatyczne - farba jest nanoszona na powłokę i zachodzi odbijanie cząstek farby od przedmiotu

B)elektrostatyczne - stosuje się podłączenie do wysokiego napięcia; przedmiot musi być uziemiony; najlepsze ale najdroższe

C)hydrodynamiczne - wykorzystujący dynamikę cieczy

2.1) Jaki jest wpływ średniego ciężaru cząstkowego na temperature zeszklenia i topnienia

na temp. Zeszklenia nie ma wpływu długość łańcucha.Temp. zeszklenia(Tg) to temp. W której objętość swobodna(dodatkowa obj. ponad obj. zajmowaną przez zwarcie upakowane makrocząsteczki) staje się równa zero.poniżej tej temp, polimer ma strukturę szklistą. Poniżej Tg wiazania drugorzędowe wiążą makrocząsteczki w ciało stałe w postaci amorficznej, powyżej Tg te wiazania się rozrywaja, umożliwiając ruch.

Gdy ciecz krystalizuje tworząc ciało stałe, następuje ostre, nagłe zmniejszenie jego objętości w temp. Topnienia. Tt jest nieco rozmyta dla polimerów. W stanie stopionymodbywaja się ciagle zmiany położeń makrocząsteczek. Obroty segmentów makrocząsteczek powoduja wzrost objętości polimerów.

2.2) Właściwości i budowa elastomerów.

Elastyczność gumy, duże odkształcenia, są sprężyste, brak znacznego odkształcenia plastycznego. Cząsteczki są rozmieszczone w sieci o dużych oczkach

2.3) Składniki materiałów malarskich i ich zadania.

A) polimer (najważniejszy; zabezpiecza mechanicznie przed korozją)

B) pigmenty - substancje nieorganiczne nadające barwę

C) wypełniacze - zmniejszają palność i chłonność wody

D) rozpuszczalniki: konwencjonalne, bezrozpuszczalnikowe, wodorozcieńczalne, rozpuszczalne w tri.

E) proszek cynkowy - działanie antykorozyjne

F) proszek aluminiowy - daje metaliczny kolor i połysk

G) rozcieńczalnik - zapewnia odpowiednią lepkość

H) inhibitory korozji - zmniejszają szybkość korozji

3.1) Opisać etapy polimeryzacji.

Proces łączenia wielu cząsteczek monomeru dzięki aktywnym wiązaniom chemicznym.

1.Inicjowanie - rozerwanie aktywnego wiązania pod wpływem czynnika zewnętrznego (fiz. lub chem.) i utworzenie aktywnego ośrodka

2.Wzrost łańcucha - zachodzi lawinowo na skutek przyłączania cząsteczek monomeru do rosnącego aktywnego ośrodka.

3.Zakończenie łańcucha np. na skutek spotkania dwóch rosnących makroskładników.

3.2) Jakie polimery nazywamy termoplastami? Podać metody ich przetwórstwa.

Mają budowę liniową. Powyżej temperatury płynięcia (dla danego polimeru) miękną i odkształcają się plastycznie. Po ostygnięciu twardnieją i mają poprzednie właściwości. Kształtowanie : metoda wytłaczania lub wtrysku do form.

3.3) Różnice między kompozytami polimerowymi włóknistymi i proszkowymi.

W kompozycie proszkowym wkład wypełniacza proszkowego do wytrzymałości jest znacznie mniejszy niż wkład włókien w kompozycie włóknistym. Sztywność, wytrzymałość i wiązkość kompozytu proszk. Jest znacznie gorsza niż komp. włóknistego.

4.1) Opisać proces polikondensacji.

Proces łączenia się wielu cząsteczek substratów zawierających grupy funkcyjne + wydzielenie związku małocząsteczkowego np. H2O. Wyróżniamy : homo-, i heteropolikondensację.

4.2)Kompozyty polimerowe piankowe. Właściwości i zastosowania.

Kompozyty piankowe - (drewno, korek) przy ściskaniu możliwe są bardzo duże odkształcenia, dzięki czemu pianka pochłania wiele energii. Budowa pianek przypomina plastry miodu. Zastosowanie - zmniejszają masę wyrobu, stosowane są w transporcie delikatnych urządzeń do zabezpieczania przed uszkodzeniami mechanicznymi, jako wypełnienia zderzaków samochodowych.

4.3) Elektroforetyczna metoda nakładania powłok malarskich

Do malowania elektroforetycznego stosuje się farby wodorozcieńczalne. Farba jest roztworem koloidalnym polimerów, czyli związków wielkocząsteczkowych oraz pigmentów, wypełniaczy i innych dodatków. Malowanie zachodzi pod wpływem przepływu prądu elektrycznego. W polu elektrycznym koloidalne cząstki farby, które są obdarzone ładunkiem elektrycznym wędrują do odpowiednich elektrod - proces ten nazywa się elektroforezą (wyróżniamy: malowanie anoforetyczne i katoforetyczne) Zalety: równomierne osadzanie materiału malarskiego oraz dobre pokrycie wszelkich zagłębień itp., możliwość kontrolowania grubości powłoki, krótki czas pokrywania, możliwość prowadzenia procesu systemem ciągłym, stosowanie farb wodorozcieńczalnych (ekologia), większa wydajność prądowa niż nakładanie elektrolityczne metali.

5.1) Podać przykład monomeru dwufunkcyjnego. Jaki typ polimerów otrzymujemy z monomerów dwufunkcyjnych?

Glikol etylenowy HO-CH2-CH2-OH . Z monomerów dwufunkcyjnych otrzymuje się polimery o łańcuchu liniowym gdyż mogą rozrastać się tylko w dwóch kierunkach. (np. polietylen, polistyren)

5.2) Właściwości polimerów w stanie wysokoplastycznym i ich wykorzystanie w samochodach

W stanie wysoko elastycznym, tzn. powyżej Tg (temperatury zeszklenia), nawet pod niewielkim obciążeniem, przejawiają się przede wszystkim znaczne odkształcenia elastyczne, łatwo i szybko odwracalne po zdjęciu obciążenia. Długie makrocząsteczki tworzą punkty splątań w których z powodu długości i giętkości makrocząsteczek powstają więzy. Pod obciążeniem makrocząsteczki przemieszczają się (ślizgają się) z wyjątkiem punktów ich splątań. Splątania powodują, że materiał ma pamięć kształtu- pod obciążeniem segmenty pomiędzy splątaniami rozprostowują się, odciążenie sprzyja zwijaniu się makrocząsteczek z powrotem do ich położenia wyjściowego, a materiał wraca do pierwotnego kształtu. Naprężenie sprzyja porządkowaniu makrocząsteczek w polimerze, usunięcie naprężenia umożliwia przywrócenie braku porządku. Moduł w stanie wysokoplastycznym jest mały i wynosi 0,001 wartości modułu w stanie sprężystym. W temp. powyżej Tg polimer jest rzeczywistym elastomerem zdolnym do wydłużeń elastycznych sięgających 300% i więcej które są całkowicie odwracalne po zdjęciu obciążenia.

5.3) Właściwości i zastosowanie polimerów kompozytów włóknistych

Kompozyty włókniste to: włókna szklane, węglowe, Kevlarowe (włókna polimerowe, uzyskiwane z polimerów ciekłokrystalicznych). Charakteryzują się bardzo wysokimi właściwościami mechanicznymi - stosowane na liny, są wytrzymałe i nie ulegają nagłemu zniszczeniu- kruche pękanie włókna prowadzi do stopniowego a nie nagłego zniszczenia. Na właściwości ma wpływ rodzaj osnowy ale również ukształtowanie włókien. Nie stosuje się włókien poskręcanych. Występują 4 postacie włókien: roving, modułowe, symetryczne, maty (w kolejności od najwyższej odporności na rozciąganie). Właściwości mechaniczne rovingu i modułowych są anizotropowe - tylko w jednym kierunku. Dla pozostałych właściwości są izotropowe, niezależnie od kierunku działania obciążenia właściwości są te same. Dzięki temu, iż kompozyt mają ponad dwukrotnie wyższą odporność na rozciąganie, ściskanie, zginanie od duraluminium stosuje się je: do budowy samolotów (płyty podłogowe, duże płaszczyzny nośne- klapy, w pociągach, ciężarówkach, samochodach.

6.1) Na czym polega zjawisko wymuszonej elastyczności (rozciąganie na zimno) i kiedy ono występuje?

Podczas rozciągania na zimno przy małych odkształceniach polimer wykazuje sprężystość liniową. Przy odkształceniach ok. 0,1 wydłużenia względnego polimer zaczyna zachowywać się plastycznie i ulega wydłużeniu. Łańcuchy rozwijają się (jeśli były pozwijane) lub wyciągają się z amorficznych splątań (jeżeli postać jest amorficzna) prostują się i oriętują. Te odkształcenia związane z wyprostowaniem się segmentów skłębionych makrocząsteczek, po odciążeniu nie zanikają natychmiast i dlatego są nazywane elastycznymi. Zjawisko wymuszonej elastyczności zależy od stopni usieciowania struktury, im struktura bardziej usieciowana tym elastyczność mniejsza

6.2) Kompozyty polimerowe włókniste. Scharakteryzować składniki tych kompozytów

Głównym składnikami polimerów włóknistych jest osnowa i włókna. Stosuje się osnowy: poliepoksydową, poliestrową, rodzaje włókien: węglowe, szklane, Kevlar. Istotny wpływ na właściwości polimeru ma charakter usytuowania włókien w materiale.

6.3) Jakie farby można nakładać metodą elektroforetyczną? Jakie są zalety tej metody malowania?

Do malowania elektroforetycznego stosuje się farby wodorozcieńczalne. Farba jest roztworem koloidalnym polimerów, czyli związków wielkocząsteczkowych oraz pigmentów, wypełniaczy i innych dodatków. Do malowania anoforetycznego stosuje się farby, w których materiałem powłokotwórczym są polimery akrylowe, alkilowe, fenolowe. Do malowania katoforetycznego stosuje się farby, w których materiałem powłokotwórczym są żywice epoksydowo-aminowe, epoksydowo-fenolowe lub poliuretanowe. Zalety: równomierne osadzanie materiału malarskiego oraz dobre pokrycie wszelkich zagłębień itp., możliwość kontrolowania grubości powłoki, krótki czas pokrywania, możliwość prowadzenia procesu systemem ciągłym, stosowanie farb wodorozcieńczalnych (ekologia), większa wydajność prądowa niż nakładanie elektrolityczne metali.

7.1) Jakie są właściwości polimerów usieciowanych?

Polimery usieciowane charakteryzują się występowaniem kowalencyjnych sieciujących wiązań poprzecznych. W strukturze usieciowanej cząsteczki monomeru są połączone wiązaniami wewnątrzcząsteczkowymi z więcej niż dwoma sąsiednimi atomami, tworząc trójwymiarową sieć przestrzenną. Polimery usieciowane są nietopliwe i nierozpuszczalne, można je kształtować tylko jednokrotnie.

7.2)Opisać próbę rozciągania polimerów w stanie szklistym

W stanie szklistym (czyli poniżej temperatury Tg- temp zeszklenia) krzywa naprężeniowo-odkształceniowa jest prawie liniowa aż do chwili pęknięcia tworzywa (materiał jest kruchy). W zakresie tym po każdym odciążeniu jest natychmiastowy zanik odkształceń. W tych temperaturach występują wyłącznie odkształcenia sprężyste

7.3) Kompozyty polimerowe proszkowe składniki i właściwości

Kompozyt polimerowy- do polimerów dodajemy związki ciekłokrystaliczne zmieniające łatwo polaryzacje, uzyskujemy folie polimerowa, która może być przezroczysta lub matowa. Stosujemy je jako rożne osłony jednak są bardzo drogie.

Kompozyty proszkowe- otrzymuje się je przez zmieszanie maczki kwarcowej kuleczek szklanych a nawet piasku z polimerem. Najważniejszym celem nie jest polepszenie właściwości wytrzymałościowych, ale odporności na ścieranie. Proszek zapobiega rozprzestrzenianiu się pęknięć. Przyrost wytrzymałości jest nie wielki, polepsza się tez przewodnictwo cieplne. Aby uzyskać jak najlepszy efekt kompozyt proszkowy stosowany jest jako warstwa wierzchnia np.: kompozyt szklano epoksydowy, tlucznikowe (bitumin z cząstkami żwiru), betonowe (cząstki żwiru w cemencie).

-napełniacze proszkowe muszą spełniać szereg wymogów takich jak: chemiczna obojętność, brak wpływu na przebiegi procesów utwardzania żywic osnowy, odpowiednio wysoka dyspersja (średnica ziaren 0.005-0.01mm), brak wady krystalicznej i powierzchniowej, zwilżalność przez żywicę osnowy, łatwa dostępność i możliwie niska cena np.: kreda, talk, grafit.

8.1) Podać rodzaje budowy geometrycznej łańcucha polimerowego i ich wpływ na właściwościpolimerów.

właściwościpolimerów.

Polimery liniowe: polietylen, polimer izotaktyczny- wszystkie podstawniki znajdują się po tej samej stronie płaszczyzny łańcucha, polimer syndiotaktyczny- podstawniki znajdują się regularnie po obu stronach płaszczyzny łańcucha, polimer taktyczny- podstawniki znajdują się nieregularnie po obu stronach płaszczyzny łańcucha. Polimery rozgałęzione. Polimery usieciowane: char. Się występowaniem kowalencyjnych wiązań poprzecznych.

8.2) Róznice w przetwurstwie polimerów termoplastycznych i termoutwardzalnych

Termoplastyczne-Wykożystanie bezpośrednie (rury, folie, pojemniki, opakowania, przemysł budowlany, ramy okien, itp.)Mozliwośc ponownego przetwazania (przetważane wielokrotne)

Termoutwardzalne-stosowane na osnowy kompozytow zbrojonych włuknem (Bakielity, laminaty)

8.3) Właściwości kompozytów polimerowych proszkowych

Dobra wytrzymałośc na ścieranie, Niska cena, Dobra przewodność cieplna, Odporne na pekanie, Wysoka udarnośc, Cechy dialektyczne, Lepkośc w zależności od napełniacza

Kompozyty proszkowe- otrzymuje się je przez zmieszanie maczki kwarcowej kuleczek szklanych a nawet piasku z polimerem. Najważniejszym celem nie jest polepszenie właściwości wytrzymałościowych, ale odporności na ścieranie. Proszek zapobiega rozprzestrzenianiu się pęknięć. Przyrost wytrzymałości jest nie wielki, polepsza się tez przewodnictwo cieplne. Aby uzyskać jak najlepszy efekt kompozyt proszkowy stosowany jest jako warstwa wierzchnia np.: kompozyt szklano epoksydowy, tlucznikowe (bitumin z cząstkami żwiru), betonowe (cząstki żwiru w cemencie).

-napełniacze proszkowe muszą spełniać szereg wymogów takich jak: chemiczna obojętność, brak wpływu na przebiegi procesów utwardzania żywic osnowy, odpowiednio wysoka dyspersja (średnica ziaren 0.005-0.01mm), brak wady krystalicznej i powierzchniowej, zwilżalność przez żywicę osnowy, łatwa dostępność i możliwie niska cena np.: kreda, talk, grafit.

9.1) Opisać proces polimeryzacji na dowolnym przykładzie

polimeryzacja - proces łączenia wielu cząstek monomeru dzięki zdolnym do reakcji wiązaniom chemicznym. Nie wydzielają się produkty uboczne. Skład elementarnego polimeru jest taki sam monomeru: etylen - polietylen, styren - polistyren. Wiązaniem zdolnym do reakcji jest wiązanie podwójne. Wiązanie pojedyncze jest bardzo silne. Etapy - inicjowanie, wzrost łańcucha, zakończenie łańcucha. Inicjatory reakcji - woda utleniona, związki jodu.

inicjowanie

R+CH2=CH2=R-CH2-CH2

wzrost łancucha

R-CH2-CH2+NCH2=CH2=R(-CH2-CH2-)n-CH2-CH2

zakończenie łańcucha

R(-CH2-CH2-)n-CH2-CH2+CH2-CH2(-CH2-CH2-)nR=R(-CH2-CH2-)n+m+zR

9.2) Opisać krzywe termochemiczne polimeru liniowego amorficznego i krystalicznego

Postać amorficzną polimerów cechuje brak przestrzennego uporządkowaniadalekiego zasięgu, a w konsekwencji - mała gęstość upakowania makrocząsteczek i znaczne objętości swobodne. Postać amorficzna może być stabilna i metastabilna.

Ta pierwsza dotyczy polimerów o makrocząsteczkach niezdolnych do krystalizacji. Postać amorficzna metastabilna dotyczy polimerów o makrocząsteczkach zdolnych do krystalizacji. Postać krystaliczną polimerów w znacznym stopniu cechuje trójwymiarowe uporządkowanie makrocząsteczek i siły spójności międzycząsteczkowej dalekiego zasięgu. Cechuje ją też duża gęstość upakowania makrocząsteczek i małe objętości swobodne.Krystality w polimerach technicznych są na ogół przeplecione z fazą amorficzną, bowiem

wielkocząsteczkowa budowa splątanych makrocząsteczek utrudnia krystalizację, co powoduje, że krystaliczne polimery o znaczeniu technicznym zawsze zawierają, choćby niewiele, fazy amorficznej.Do opisu polimerów krystalicznych stosuje się takie pojęcia jak: temperatura i ciepło topnienia fazy krystalicznej, stopień krystaliczności. Stopień krystaliczności definiuje się jako procentowy udział struktury krystalicznej w mieszaninie struktury krystalicznej i amorficznej.Stopień krystaliczności nie jest niezmienną cechą materiałową, lecz charakterystyką próbki o określonej historii termicznej i mechanicznej. Struktura konkretnej próbki z fazą krystaliczną zależy od temperatury i czasu jej krystalizacji, a także od obecności substancji małocząsteczkowych, ciśnienia, naprężeń mechanicznych i innych czynników. Stopień krystaliczności wpływa na mechaniczne, termiczne, optyczne i inne

właściwości polimerów.

9.3) Farby proszkowe metody ich nakładania

Fluidyzacyjna

Fluizydator musi mieć porowate dno (najczesciej ceramiczne)od dołu doprowadza się powietrze

Farba fluid wrzaca wode, jest to mieszanina cząstek farby z powietrzem.

Przedmiot się zanurza. Uzyskuje się dobra przyczepność farby do przedmiotu.

elektrostatyczna

metoda polega na podłączeniu napiecia do przedmiotu i farby ruznica poteciałow powoduje przyleganie do przedmitu farby, proszek wypychany jest na zasadzie podcisnienia wraz z powietrzem wylatuje z pistoletu.

10.1) Wymienic reakcjie służace do otrzymywania polimerów i krótko je scharakteryzować

a) Polimeryzacja jest to proces łączenia się wielu cząsteczek monomeru, któremu nie towarzyszy wydzielanie małocząsteczkowych produktów ubocznych. Proces ten można schematycznie przedstawić następująco:

nA ------------------> (A)n

gdzie: n - liczba cząsteczek monomeru (stopień polimeryzacji);

A - cząsteczka monomeru;

(A)n - makrocząsteczka polimeru.

Polimeryzacja przebiega więc bez zmian składu substancji reagujących. Powstający polimer różni się od monomeru tylko wielkością cząsteczki.

W przedstawionym wyżej procesie reaguje tylko jeden rodzaj monomeru. Taki proces nazywany jest homopolimeryzacją, a otrzymany produkt - homopolimerem.

Jeżeli polimeryzacji ulega natomiast więcej niż jeden rodzaj monomeru, to proces taki nazywa się kopolimeryzacją, a powstały produkt - kopolimerem.

Stosując różne monomery i zmieniając ich wzajemny stosunek ilościowy, można otrzymać kopolimery o różnym składzie i właściwościach.

b) Polikondensacja jest procesem łączenia się wielu cząsteczek substancji wyjściowych (substratów) w związek wielkocząsteczkowy z jednoczesnym wydzieleniem prostego związku małocząsteczkowego - jako produktu ubocznego reakcji, np. wody, chlorowodoru, amoniaku. Skład chemiczny polimeru powstającego w wyniku polikondensacji nie jest identyczny ze składem substancji wyjściowych. Spowodowane jest to wydzielaniem się produktów ubocznych podczas procesu.

c) Poliaddycja ma charakter pośredni między polimeryzacją a polikondensacją. Podobnie jak polikondensacja jest to reakcja przebiegająca w sposób stopniowy, lecz w odróżnieniu od niej nie jest procesem odwracalnym. Przyłączanie kolejnych cząsteczek monomeru do rosnącego polimeru przebiega tu dość szybko, podobnie jak w procesie polimeryzacji. Nie następuje też wydzielanie się ubocznych produktów małocząsteczkowych, co dodatkowo upodabnia poliaddycję do polimeryzacji. Polimery otrzymywane w wyniku poliaddycji mają ten sam skład chemiczny co monomery, lecz różnią się od nich budową. Mechanizm reakcji polega najogólniej na przemieszczaniu (przeskoku) atomu wodoru w cząsteczce monomeru, umożliwiając tym samym wzrost łańcucha polimeru. Typowym przykładem poliaddycji jest reakcja otrzymywania poliuretanów lub żywic epoksydowych.

10.2) W jakich stanach mogą występowac polimery liniowe, a w jakich polimery usieciowione?

Usieciowione

Wysokoplastyczny i płynny

Liniowe

Szklisty-kruchy

Twardy- nierozciągliwy

10.3) Wymianic metody nakładnia powłok malarskich i krotko je scharakteryzować

Metody

-Natryskowe polegajace pokrywaniu przedmiotu poprzez natrysk farba dzielące się ze względu na rodzaj natrysku pneumatyczny,hydrodynamiczny, elektrostatyczny

-zanużeniowe polegajace na zanurzeniu przedmiotu

-polewanie wielostrumieniowe służace do pokrywania dużych powierzchni

-elektroforeza polegajaca na zastosowaniu prądu i jego własności przyleganie farby (katoda anoda)

-fluizdacyjne polegajace na zanużeniu przedmiotu w fluidzie składajacym się z czastek powietrza i farby

11.1) Dlaczego wprowadzono pojecie sredniej masy czasteczkowej? Co nazywamy polidyspersja.

11.2) Właściwości mechaniczne polimerów poniżej temp. zeszklenia.

-większość polimerów ma moduł sprężystość ok.3Mpa

-znaczne zmniejszenie się modułu sprężystości

-pod wpływem obciążenia następuje pełzanie

-zmniejszenie odporności na kruche pękanie - polimer ma strukturę szklistą.

11.3) Opisac natryskowe metody nanoszenia powlok malarskich

A)pneumatyczne - farba jest nanoszona na powłokę i zachodzi odbijanie cząstek farby od przedmiotu

B)elektrostatyczne - stosuje się podłaczenie do wysokiego napięcia; przedmiot musi być uziemiony; najlepsze ale najdroższe

C)hydrodynamiczne - wykorzystujący dynamikę cieczy

12.1) Jakie polimery zaliczamy do plastomerow a jakie do elastomerow? 5Właściwości i budowa elastomerów.

Elastyczność gumy, duże odkształcenia, są sprężyste, brak znacznego odkształcenia plastycznego. Cząsteczki są rozmieszczone w sieci o dużych oczkach Elastomery- materiały o szerokim zakresie temperatury stanu elastycznego. Są polimerami prawie liniowymi o małej gęstości sieciowania, wiązania sieciujące sprawiają ze materiał powraca do kształtu wyjściowego po zdjęciu obciążenia. Np.: poliizopren, polibutadien, polichloropren. Zastosowania: guma naturalna, guma syntetyczna, stosowany na uszczelki

12.2) Jakie cechy polimerow decyduja o ich zastosowaniu w samochodach?

W stanie wysokoelastycznym, tzn. powyżej Tg (temperatury zeszklenia), nawet pod niewielkim obciążeniem, przejawiają się przede wszystkim znaczne odkształcenia elastyczne, łatwo i szybko odwracalne po zdjęciu obciążenia. Długie makrocząsteczki tworzą punkty splątań w których z powodu długości i giętkości makrocząsteczek powstają więzy. Pod obciążeniem makrocząsteczki przemieszczają się (ślizgają się) z wyjątkiem punktów ich splątań. Splątania powodują, że materiał ma pamięć kształtu- pod obciążeniem segmenty pomiędzy splątaniami rozprostowują się, odciążenie sprzyja zwijaniu się makrocząsteczek z powrotem do ich położenia wyjściowego, a materiał wraca do pierwotnego kształtu. Naprężenie sprzyja porządkowaniu makrocząsteczek w polimerze, usunięcie naprężenia umożliwia przywrócenie braku porządku. Moduł w stanie wysokoplastycznym jest mały i wynosi 0,001 wartości modułu w stanie sprężystym. W temp. powyżej Tg polimer jest rzeczywistym elastomerem zdolnym do wydłużeń elastycznych sięgających 300% i więcej które są całkowicie odwracalne po zdjęciu obciążenia.

12.3) Zalety elektrostatycznej metody nakladania powlok malarskich.

Zalety: równomierne osadzanie materiału malarskiego oraz dobre pokrycie wszelkich zagłębień itp., możliwość kontrolowania grubości powłoki, krótki czas pokrywania, możliwość prowadzenia procesu systemem ciągłym, stosowanie farb wodorozcieńczalnych (ekologia), większa wydajność prądowa niż nakładanie elektrolityczne metali.

13.1) Wplyw masy czasteczkowej na wlasciwosci polimerow.

13.2) Polimery krystaliczne. Wlasciwosci i budowa polimerow krystalicznych.

Makrocząsteczki liniowe mogą krystalizować.(polietylen) W czasie oziębiania wiązania drugorzędowe sprzyjają regularnemu upakowaniu makrocząsteczek w równoległe wiązki. Tworzą się dobrze wykształcone kryształy ze sfałdowanymi łańcuchami.Gdy ciecz krystalizuje tworząc ciało stałe, następuje ostre, nagłe zmniejszeniejej objętości w temp. Topnienia. Polimery krystaliczne zachowują się tak samo jak metale(dobrze określona temp. topnienia). Inne właściwości polimerów (lepkość) też się gwałtownie zmieniają.

13.3) Jakie sa glowne zalety kompozytow proszkowych?

Dobra wytrzymałośc na ścieranie, Niska cena, Dobra przewodność cieplna, Odporne na pekanie, Wysoka udarnośc, Cechy dialektyczne, Lepkośc w zależności od napełniacza Kompozyty proszkowe- otrzymuje się je przez zmieszanie maczki kwarcowej kuleczek szklanych a nawet piasku z polimerem. Najważniejszym celem nie jest polepszenie właściwości wytrzymałościowych, ale odporności na ścieranie. Proszek zapobiega rozprzestrzenianiu się pęknięć. Przyrost wytrzymałości jest nie wielki, polepsza się tez przewodnictwo cieplne. Aby uzyskać jak najlepszy efekt kompozyt proszkowy stosowany jest jako warstwa wierzchnia np.: kompozyt szklano epoksydowy, tlucznikowe (bitumin z cząstkami żwiru), betonowe (cząstki żwiru w cemencie).

-napełniacze proszkowe muszą spełniać szereg wymogów takich jak: chemiczna obojętność, brak wpływu na przebiegi procesów utwardzania żywic osnowy, odpowiednio wysoka dyspersja (średnica ziaren 0.005-0.01mm), brak wady krystalicznej i powierzchniowej, zwilżalność przez żywicę osnowy, łatwa dostępność i możliwie niska cena np.: kreda, talk, grafit.

14.1) Opisac etapy procesu polimeryzacji?

Polimeryzacja,etapy:.

Etap pierwszy-inicjowanie-polega na rozerwaniu wiązania zdolnego do reakcji pod wpływem różnych czynników zewnętrznych fizycznych lub chemicznych i utworzeniu aktywnego ośrodka. W zależności od jego budowy rozróżnia się polimeryzację jonową lub rodnikową. Czynnikami, które inicjują proces polimeryzacji, mogą być: temperatura, promieniowanie ultrafioletowe lub jonizujące, najczęściej jednak stosuje się specjalne substancje chemiczne zwane inicjatorami. W przypadku polimeryzacji rodnikowej inicjatorami są przeważnie związki typu nadtlenków, które rozpadają się na rodniki. Najprostszym nadtlenkiem jest nadtlenek wodoru, czyli woda utleniona H-O-O-H. Związek ten rozpada się zgodnie az reakcją H2O2 › 2HO?. zwykle rodniki mają bardziej skomplikowaną postać i są oznaczane ogólnie symbolem R?. Rodnik R? przyłącza się do cząsteczki monomeru powodując pękanie wiązania.

Etap drugi - wzrost łańcucha zachodzi lawinowo na skutek przyłączania się kolejnych cząsteczek monomeru do stale rosnącego aktywnego ośrodka.

Etap trzeci - zakończenie łańcucha może nastąpić na przykład na skutek spotkania dwóch rosnących makrorodników.

14.2)Wlasciwosi i budowa elastomerow.

Elastomery- materiały o szerokim zakresie temperatury stanu elastycznego. Są polimerami prawie liniowymi o małej gęstości sieciowania, wiązania sieciujące sprawiają ze materiał powraca do kształtu wyjściowego po zdjęciu obciążenia. Np.: poliizopren, polibutadien, polichloropren. Zastosowania: guma naturalna, guma syntetyczna, stosowany na uszczelki.

14.3) Scharakteryzowac natryskowe metody nakladania farb.

A)pneumatyczne - farba jest nanoszona na powłokę i zachodzi odbijanie cząstek farby od przedmiotu

B)elektrostatyczne - stosuje się podłaczenie do wysokiego napięcia; przedmiot musi być uziemiony; najlepsze ale najdroższe

C)hydrodynamiczne - wykorzystujący dynamikę cieczy

15.1) Opisac proces polikondensacji.

Polikondensacja jest to proces łączenia się wielu cząsteczek substancji wyjściowych (substratów) zawierających grupy funkcyjne, z jednoczesnym wydzieleniem prostego związku małocząsteczkowego, np. wody, alkloholu, jako produktu ubocznego. Skład elementarny otrzymanego polimeru nie jest więc identyczny ze składem substancji wyjściowych. Proces polikondensacji zachodzi stopniowo i nie jest potrzebne jego inicjowanie.Rozróżnia się dwa podstawowe typy polikondensacji: homopolikondensację i heteropolikondensację. w homopolikondensacji bierze udział jeden typ substratów o dwóch różnych grupach funkcyjnych.

15.2) Budowa i wlasciwosci polimerow termoplastycznych.

Termoplasty - maja budowę łańcucha liniowa, charakteryzują się tym, ze po podgrzaniu staja się plastyczne, następnie uplastycznione poddajemy wtryskiwaniu albo wytłaczani

15.3) Elektroforetyczna metoda nakladania powlok malarskich.

Do malowania elektroforetycznego stosuje się specjalne farby, tzw. Wodorozcieńczalne. Farba jest roztworem koloidalnym polimerów, czyli związków wielkocząsteczkowych oraz pigmentów, wypełniaczy i innych dodatków w wodzie. Malowanie zachodzi w wyniku przepływu prądu elektrycznego. W polu elektrycznym koloidalne cząstki farby, które są obdarzone ładunkiem elektrycznym, wędrują do odpowiednich elektrod. Proces ruchu cząstek koloidalnych w polu elektrycznym nosi nazwę elektroforezy, przy czym wędrówka cząstek koloidalnych o ładunku dodatnim do katody nazywana jest katoforezą, a cząstek o ładunku ujemnym do anody - anoforezą.

16.1) Podać definicje meru, polimeru, monomeru. Podać przykłady

Mery - jednostki podstawowe makrocząsteczki - powtarzające się w makrocząsteczce

takie sarnę układy atomów, powiązanych chemicznie takimi samymi wiązaniami międzyatomowym. Monomer (mono- + gr. méros `część') chem. związek chem. o małej masie cząsteczkowej, który może w procesie polimeryzacji łączyć się z innymi monomerami, jednakowymi lub różnymi od siebie, w struktury makrocząsteczkowe - polimery, oligomery.

Polimery - (materiały polimerowe, tworzywa lub związki wielkocząsteczkowe) - zbiór makrocząsteczek o identycznej budowie merów jednakowo powiązanych wiązaniami chemicznymi. W zbiorach tych występują wzajemne oddziaływania siłami fizycznymi wewnątrzcząsteczkowymi i międzycząsteczkowyml.

16.2) Właściwości elastomerów

Elastomery- materiały o szerokim zakresie temperatury stanu elastycznego. Są polimerami prawie liniowymi o małej gęstości sieciowania, wiązania sieciujące sprawiają ze materiał powraca do kształtu wyjściowego po zdjęciu obciążenia. Np.: poliizopren, polibutadien, polichloropren. Zastosowania: guma naturalna, guma syntetyczna, stosowany na uszczelki

16.3) Kompozyty polimerowe włókniste

Są to: włókna szklane, węglowe, kewlarowe (włókna polimerowe, uzyskiwane z polimerów ciekłokrystalicznych). Charakteryzują się bardzo wysokimi właściwościami mechanicznymi - stosowane na liny. Nie tylko sam materiał odgrywa rolę a i ukształtowanie włókien. Nie stosuje się włókien poskręcanych. 4 postacie włókien: roving, modułowe, symetryczne, maty (w kolejności od najwyższej odporności na rozciąganie). Właściwości mechaniczne rovingu i modułowych są anizotropowe - tylko w jednym kierunku. Dla pozostałych właściwości są nizotropowe, niezależnie od kierunku działania obciążenia właściwości są te same.. Kompozyty wypadają też dużo lepiej w stosunku do metali, np. kompozyt mają ponad dwukrotnie wyższą odporność na rozciąganie, ściskanie, zginanie w stosunku do duraluminium.

17.1) Porównać procesy polikondensacji i poliaddycji:

Polimeryzacja - proces łączenia wielu cząstek monomeru dzięki zdolnym do reakcji wiązaniom chemicznym. Nie wydzielają się produkty uboczne. Skład elementarnego polimeru jest taki sam monomeru: etylen - polietylen, styren - polistyren. Wiązaniem zdolnym do reakcji jest wiązanie podwójne. Wiązanie pojedyncze jest bardzo silne. Etapy - inicjowanie, wzrost łańcucha, zakończenie łańcucha. Inicjatory reakcji - woda utleniona, związki jodu.

Polikondensacja - proces łączenia wielu cząstek subs. wyjściowych (substratów) zawierających grupy funkcyjne (COOH, OH), z jednoczesnym wydzielaniem się prostego związku małocząsteczkowego. W reakcji biorą udział min. 2 związki funkcyjne. Nie potrzeba żadnych inicjatorów. X+Y-Z+A A- związek małocząsteczkowy

Np.: poliestry, poliamidy

17.2) Właściwości polimerów termoplastycznych:

Termoplasty - maja budowę łańcucha liniowa, charakteryzują się tym, ze po podgrzaniu staja się plastyczne, następnie uplastycznione poddajemy wtryskiwaniu albo wytłaczaniu

17.3) Kompozyty polimerowe proszkowe.

-substancje sproszkowane(poprawiają własności użytkowe), -osnowa to żywica a napełniacze to proszki, -bliskie cechy materiałom izotropowym, -duża twardość(zastosowanie pr.kwarcowych), -stopień niejednorodności mniejszy niż przy zapełnieniu włóknem ciętym, -stosowane proszki: kwarcowe, dolomitowe, kaolinowe.

18.1) Porównać procesy polimeryzacji i poliaddycji.

Polimeryzacja - Proces łączenia wielu cząsteczek monomeru dzięki aktywnym wiązaniom chemicznym, nie wydzielają sie produkty uboczne. Skład elementarny polimeru identyczny ze składem monomeru np. PVC

Poliaddycja - reakcja, w której biorą udział dwa rodzaje monomerów. Jeden ruchliwy zdolny do przeskoku, a drugi zdolny do jego przyjęcia. Brak produktów ubocznych. Powstają poliuretany.

18.2) Właściwości duroplastów.

- brak zakresu płynięcia, - silnie usieciowane przestrzennie, - trwała wytrzymałość w podwyższonych temperaturach, - brak wskażnika krzepnięcia i temperatury zeszklenia, - w zakresie temp. użytkowania zachowują się energoelastycznie (mają sprężystość stali)

18.3) 0pisac krzywa termochcemiczna polimerow liniowych amorficznych Makrocząsteczki liniowe mogą krystalizować.(polietylen) W czasie oziębiania wiązania drugorzędowe sprzyjają regularnemu upakowaniu makrocząsteczek w równoległe wiązki. Tworzą się dobrze wykształcone kryształy ze sfałdowanymi łańcuchami.Gdy ciecz krystalizuje tworząc ciało stałe, następuje ostre, nagłe zmniejszeniejej objętości w temp. Topnienia. Polimery krystaliczne zachowują się tak samo jak metale(dobrze określona temp. topnienia). Inne właściwości polimerów (lepkość) też się gwałtownie zmieniają.

19.1) Porównać procesy polimeryzacji i poliaddycji.

Polimeryzacja - Proces łączenia wielu cząsteczek monomeru dzięki aktywnym wiązaniom chemicznym, nie wydzielają sie produkty uboczne. Skład elementarny polimeru identyczny ze składem monomeru np. PVC

Poliaddycja - reakcja, w której biorą udział dwa rodzaje monomerów. Jeden ruchliwy zdolny do przeskoku, a drugi zdolny do jego przyjęcia. Brak produktów ubocznych. Powstają poliuretany.

19.2) Struktura i właściwości polimerow krystalicznych

Makrocząsteczki liniowe mogą krystalizować.(polietylen) W czasie oziębiania wiązania drugorzędowe sprzyjają regularnemu upakowaniu makrocząsteczek w równoległe wiązki. Tworzą się dobrze wykształcone kryształy ze sfałdowanymi łańcuchami.Gdy ciecz krystalizuje tworząc ciało stałe, następuje ostre, nagłe zmniejszeniejej objętości w temp. Topnienia. Polimery krystaliczne zachowują się tak samo jak metale(dobrze określona temp. topnienia). Inne właściwości polimerów (lepkość) też się gwałtownie zmieniają.

19.3) Kompozyty polimerowe piankowe.

- otrzymuje się przez spienienie polimeru( przez mechaniczne mieszanie lub wdmuchiwanie pod ciśnieniem gazu do stopionego polimeru), - właściwości wynikają z właściwości polimeru i gęstości względnej pianki: p/pS gdzie p - gęstość pianki, pS - gęstość polimeru litego, - możliwość wystąpienia porów( otwarta lub zamknięta),wytrzymałość zależy od gęstości względnej( im wyższa gęstość tym wyższa wytrzymałość).

20.1) 8Wyjaśnić jakie polimery otrzymujemy z monomerów 2-funkcyjnych a jakie z wielo-funkcyjnych.

Z 2-funkcyjnych - polimery o łańcuchu liniowym. Funkcyjność > 2 - polimery o strukturze rozgałezionej.

20.2) Omowic wpływ masy czasteczkowej polimeru na tem topnienia i zeszklenia

na temp. Zeszklenia nie ma wpływu długość łańcucha.Temp. zeszklenia(Tg) to temp. W której objętość swobodna(dodatkowa obj. ponad obj. zajmowaną przez zwarcie upakowane makrocząsteczki) staje się równa zero.poniżej tej temp, polimer ma strukturę szklistą. Poniżej Tg wiazania drugorzędowe wiążą makrocząsteczki w ciało stałe w postaci amorficznej, powyżej Tg te wiazania się rozrywaja, umożliwiając ruch.

Gdy ciecz krystalizuje tworząc ciało stałe, następuje ostre, nagłe zmniejszenie jego objętości w temp. Topnienia. Tt jest nieco rozmyta dla polimerów. W stanie stopionymodbywaja się ciagle zmiany położeń makrocząsteczek. Obroty segmentów makrocząsteczek powoduja wzrost objętości polimerów.

20.3) Scharakteryzowac stan fizyczny polimerów.

Na czym polega zjawisko wymuszonej elastyczności (rozciąganie na zimno) i kiedy ono występuje?

Podczas rozciągania na zimno przy małych odkształceniach polimer wykazuje sprężystość liniową. Przy odkształceniach ok. 0,1 wydłużenia względnego polimer zaczyna zachowywać się plastycznie i ulega wydłużeniu. Łańcuchy rozwijają się (jeśli były pozwijane) lub wyciągają się z amorficznych splątań (jeżeli postać jest amorficzna) prostują się i oriętują. Te odkształcenia związane z wyprostowaniem się segmentów skłębionych makrocząsteczek, po odciążeniu nie zanikają natychmiast i dlatego są nazywane elastycznymi. Zjawisko wymuszonej elastyczności zależy od stopni usieciowania struktury, im struktura bardziej usieciowana tym elastyczność mniejsza

Kompozyty polimerowe włókniste. Scharakteryzować składniki tych kompozytów

Głównym składnikami polimerów włóknistych jest osnowa i włókna. Stosuje się osnowy: poliepoksydową, poliestrową, rodzaje włókien: węglowe, szklane, kevlar. Istotny wpływ na właściwości polimeru ma charakter usytuowania włókien w materiale.

Jakie farby można nakładać metodą elektroforetyczną? Jakie są zalety tej metody malowania?

Do malowania elektroforetycznego stosuje się farby wodorozcieńczalne. Farba jest roztworem koloidalnym polimerów, czyli związków wielkocząsteczkowych oraz pigmentów, wypełniaczy i innych dodatków. Do malowania anoforetycznego stosuje się farby, w których materiałem powłokotwórczym są polimery akrylowe, alkilowe, fenolowe. Do malowania katoforetycznego stosuje się farby, w których materiałem powłokotwórczym są żywice epoksydowo-aminowe, epoksydowo-fenolowe lub poliuretanowe. Zalety: równomierne osadzanie materiału malarskiego oraz dobre pokrycie wszelkich zagłębień itp., możliwość kontrolowania grubości powłoki, krótki czas pokrywania, możliwość prowadzenia procesu systemem ciągłym, stosowanie farb wodorozcieńczalnych (ekologia), większa wydajność prądowa niż nakładanie elektrolityczne metali.

Jakie są właściwości polimerów usieciowanych?

Polimery usieciowane charakteryzują się występowaniem kowalencyjnych sieciujących wiązań poprzecznych. W strukturze usieciowanej cząsteczki monomeru są połączone wiązaniami wewnątrzcząsteczkowymi z więcej niż dwoma sąsiednimi atomami, tworząc trójwymiarową sieć przestrzenną. Polimery usieciowane są nietopliwe i nierozpuszczalne, można je kształtować tylko jednokrotnie.

Opisać próbę rozciągania polimerów w stanie szklistym

W stanie szklistym (czyli poniżej temperatury Tg- temp zeszklenia) krzywa naprężeniowo-odkształceniowa jest prawie liniowa aż do chwili pęknięcia tworzywa (materiał jest kruchy). W zakresie tym po każdym odciążeniu jest natychmiastowy zanik odkształceń. W tych temperaturach występują wyłącznie odkształcenia sprężyste

16.Na czym polega zjawisko wymuszonej elastyczności (rozciąganie na zimno) i kiedy ono występuje?

Podczas rozciągania na zimno przy małych odkształceniach polimer wykazuje sprężystość liniową. Przy odkształceniach ok. 0,1 wydłużenia względnego polimer zaczyna zachowywać się plastycznie i ulega wydłużeniu. Łańcuchy rozwijają się (jeśli były pozwijane) lub wyciągają się z amorficznych splątań (jeżeli postać jest amorficzna) prostują się i oriętują. Te odkształcenia związane z wyprostowaniem się segmentów skłębionych makrocząsteczek, po odciążeniu nie zanikają natychmiast i dlatego są nazywane elastycznymi. Zjawisko wymuszonej elastyczności zależy od stopni usieciowania struktury, im struktura bardziej usieciowana tym elastyczność mniejsza

18.Jakie farby można nakładać metodą elektroforetyczną? Jakie są zalety tej metody malowania?

Do malowania elektroforetycznego stosuje się farby wodorozcieńczalne. Farba jest roztworem koloidalnym polimerów, czyli związków wielkocząsteczkowych oraz pigmentów, wypełniaczy i innych dodatków. Do malowania anoforetycznego stosuje się farby, w których materiałem powłokotwórczym są polimery akrylowe, alkilowe, fenolowe. Do malowania katoforetycznego stosuje się farby, w których materiałem powłokotwórczym są żywice epoksydowo-aminowe, epoksydowo-fenolowe lub poliuretanowe. Zalety: równomierne osadzanie materiału malarskiego oraz dobre pokrycie wszelkich zagłębień itp., możliwość kontrolowania grubości powłoki, krótki czas pokrywania, możliwość prowadzenia procesu systemem ciągłym, stosowanie farb wodorozcieńczalnych (ekologia), większa wydajność prądowa niż nakładanie elektrolityczne metali.

23.Róznice w przetwurstwie polimerów termoplastycznych i termoutwardzalnych

Termoplastyczne-Wykorzystanie bezpośrednie (rury, folie, pojemniki, opakowania, przemysł budowlany, ramy okien, itp.)Mozliwośc ponownego przetwazania (przetważane wielokrotne)

Termoutwardzalne-stosowane na osnowy kompozytow zbrojonych włuknem (Bakielity, laminaty)

v

odkształcenie

tem.

Tg-tem. Zeszklenia tp - tem płyniecia

a-stan stały

b-stan wysoko plastyczny

c-stan płynny

A

K

---