1109145796

UZUPEŁNIAJĄCE MATERIAŁY DYDAKTYCZNE DLA UCZNIÓW TECHNIKUM MECHANICZNEGO

PRZYGOTOWUJĄCYCH SIĘ DO ZEWNĘTRZNEGO EGZAMINU KWALIFIKACYJNEGO

TWORZYWA SZTUCZNE

Materiały zebrał: Anatol Szydłowski

Źródła: Zawora J. Podstawy technobgii maszyn. WSiP, Warszawa 2001.

Praca zbiorowa: Mały poradnik mechanika. WNT, Wydanie XVII, Warszawa 1996.

Internet: www. Śdąga.pi/prace/przedmioty ścisłe. Artykuł Mateusza Rybińskiego

1.    Wiadomości wstępne.

Konstruktoizy i projektanci sztucznych układów materialnych , w coraz większym zakresie mają do dyspozycji materiały o bardzo zróżnicowanych cechach, czy to pod względem budowy, jak również własności fizycznych, mechanicznych i chemicznych.

Bardzo różne są także ich podziały klasyfikacyjne, zależne od przyjętego kryterium klasyfikacyjnego. Najprostszy podział wyjściowy wyodrębnia na ogół dwie grupy materiałów podstawowych: metale i niemetale. W grupie niemetali znajdują się m.in. tworzywa sztuczne, które od wielu lat charakteryzuje dynamiczny rozwój, zarówno pod względem ilościowym, jak i jakościowym. Pod pojęciem tworzywo sztuczne rozumie się ogólnie materiały, których podstawowym składnikiem są syntetyczne, naturalne lub modyfikowane polimery.

Tworzywami sztucznymi lub plastomerami nazywamy materiały użytkowe, których głównym składnikiem jest tzw. polimer:

-    naturalny (nazywany również czystym: np. polimetakrylan metylu, polistyren, polietylen itp.),

-    modyfikowany (poprzez dodanie różnych substancji pomocniczych) lub najczęściej

-    syntetycznie otrzymywany związek wielocząsteczkowy.

Poprzez wprowadzenie substancji pomocniczych do danego polimeru kształtowane są właściwości tworzyw sztucznych. Są nimi, między innymi: barwniki, zmiękczacze (plastyfikatory), napełniacze, stabilizatory, nośniki itp.

Polimery otrzymuje się w wyniku polireakcji z produktów chemicznej przeróbki węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego lub polimerów naturalnych modyfikowanych chemicznie.

Polimery stanowią substancje złożone z makrocząsteczek o regularnym lub nieregularnym układzie powtarzających się w nich ugrupowań atomów jednego lub kilku rodzajów, zwanych monomerami. W zależności od mechanizmu reakcji, wyróżnia się trzy typy polireakcji, a mianowicie: -polimeryzację, polikondensację i poliaddycję.

Wynikiem tych reakcji jest możliwość otrzymywania związków wielocząsteczkowych (makrocząsteczek) o różnej budowie przestrzennej.

Polimeryzacja jest reakcją w wyniku której monomery, tj. proste związki małocząsteczkowe, łączą się w związek wielocząsteczkowy, tzw. polimer. Cechą charakterystyczną polimeryzacji jest brak produktów ubocznych. Jest to reakcja łańcuchowa i ma bardzo szybki przebieg. Budowa makrocząsteczek zależy od temperatury, ciśnienia i czasu reakcji. Istnieje kilka sposobów polimeryzacji: blokowa, perełkowa, emulsyjna w roztworze i w fazie gazowej.

Kopolimeryzacja to jednoczesna polimeryzacja dwu lub więcej różnych rodzajów monomerów. Metodą polimeryzacji otrzymuje się: polichlorek i polioctan winylu, polistyren, polietylen, polimetakrylan metylu itp.

Polikondensacja to proces chemiczny, w wyniku którego jest możliwa reakcja z wieloma cząsteczkami w tym samym czasie z wydzielaniem produktu ubocznego, którym jest prosty związek chemiczny, np. H2O, NH3, HC1. Tą metodą otrzymuje się żywice: fenolowe, aminowe, poliestrowe oraz większość poliamidów.

Poliaddycja jest polireakcją przebiegającą stopniowo, o cechach polimeryzacji i polikondensacji bez wydzielania się produktu ubocznego. Często zachodzi przegrupowanie atomów w monomeize, które umożliwia wzrost łańcucha polimeru. W wyniku poliaddycji otrzymuje się żywice epoksydowe i poliuretany.

Własności mechaniczne tworzyw sztucznych zmieniają się w szerokich granicach, w zależności od rodzaju podstawowego polimeru oraz rodzaju i ilości substancji pomocniczych. Za podstawową cechę tworzyw sztucznych uważa się wartość modułu sprężystości podłużnej lub poprzecznej, według której dzieli się je na:

-    miękkie, dla których wartość modułu sprężystości podłużnej przy zginaniu E_g lub przy rozciąganiu Et osiągają wartość poniżej 700

MPa,

-    półsztywne, dla których E_g lub 6 = 700 do 7000 MPa,

-    sztywne, da których E_g Er osiągają wartości powyżej 7000 MPa.

2.    Podział tworzyw sztucznych. Własności i właściwości.

A. Ze względu na własności, tworzywa sztuczne dzieli się na: