BME Műanyag- és Gumiipari Tanszék Műanyagok Fizikája Pukánszky Béla – 20-15 Móczó János – 34-77 BME Műanyag- és Gumiipari Tanszék

Bevezetés Műanyagok felhasználása Fogalmak, definíciók Műanyagok szerkezete molekulaszerkezet a polimer szerkezete makroszkopikus szerkezet Csoportosítás felhasználás, feldolgozás műanyag, módosítás Különbségek a kis- és nagymólsúlyú anyagok között Célkitűzések, tematika Deformáció típusai nyírás kompresszió nyújtás

Szerkezeti anyagok Rohamos növekedés Széleskörű alkalmazás Előnyök kedvező jellemzők jó teljesítmény/ár viszony termelékeny feldolgozás Tömegműanyagok és egyéb típusok Különleges viselkedés

Fogalmak Makromolekula: azonos egységekből, építőelemekből álló molekula Oligomer: ismétlődő egységek száma <10 Ismétlődő egység: a makromolekula építőeleme Monomer: a polimerizáció alapanyaga Polimer: a makromolekulák összessége – természetes polimerek, műanyagok, elasztomerek, gyanták

Fogalmak Műanyag: adalékokat és tár-sítóanyagokat tartalmazó po-limer Polimerizáció: a mesterséges polimerek előállítására szol-gáló eljárás Homopolimer: azonos építő-elemekből álló polimerek Kopolimer: két vagy több épí-tőelemből felépülő polimer Kopolimer összetétele

Láncszerkezet Az építőelem kapcsolódása Aszimmetrikus monomerek – fej-láb szerkezet Fej-fej és láb-láb szerkezet Szabályosság, hibahelyek fej-fej láb-láb

Láncszerkezet Diének kapcsolódása

Láncszerkezet Polidiének Cisz poliizoprén Transz poliizoprén További kombinációk, pl. fej-fej, fej-láb, sztereoizoméria stb.

Láncszerkezet Optikai izoméria Aszimmetrikus szénatom, tükörkép Izotaktikus Szündiotaktikus Ataktikus

Láncszerkezet Optikai izoméria Ditaktikus polimerek – treo-diizotaktikus Eritro-diizotaktikus Diszündiotaktikus

Molekulaszerkezet Alak A lánc alakja lineáris rövidláncú elágazás hosszúláncú elágazás térhálós molekula csillag alakú molekula létra szerkezet fésű szerkezet hágcsó és parketta

Molekulaszerkezet Alak Típus Sűrűség Elágazottság Kristályosság Modulus (g/cm3) (CH3/1000 C) (%) (GPa) LDPE 0,921 12 35 0,17 HDPE 0,970 0 70 1,35 Jelentős változások a szerkezetben és a jellemzőkben.

Molekulaszerkezet Alak Alak – konformáció Konformáció eloszlás Konformáció változás Egyensúlyi alak: gombo-lyodott Gombolyag mérete: láncvégtávolság tehetetlenségi sugár hidrodinamikai térfogat Gátló tényezők

Molekulaszerkezet Jellemzés Polimerizációs fok: ismétlődő elemek száma, xn Molekulatömeg: xnM Molekulatömeg eloszlás Számszerinti molekulatömeg Tömegszerinti molekulatömeg Momentumok Polidiszperzitás, Mw/Mn Átlagos molekulatömeg

Molekulaszerkezet Jellemzés Molekulatömeg eloszlás Átlagos molekulatömeg Meghatározás szám méret térfogat viszkozitás Tulajdonságok

Szerkezet Kölcsönhatás Polimer – kölcsönhatások fizikai – fluktuációs háló fizikai-kémiai – másod-lagos erők „kémiai” – keresztkötések Térhálós polimerek gumik térhálós gyanták térhálósűrűség Makroszkopikus szerkezet amorf, kristályos fázisszerkezet

Csoportosítás, tulajdonságok Jellemző hőmérsékletek elasztomerek hőre lágyuló műanyagok hőre keményedő anyagok műszaki műanyagok kompozitok Tulajdonságok szilárdság, merevség ütésállóság optikai jellemzők vezetőképesség hőállóság különleges tulajdonságok

Műanyagok Adalékok, társító anyagok stabilizátorok csúsztatók formaleválasztók lágyítók égésgátlók színezékek, pigmentek optikai fehérítők szag- és illatanyagok antisztatikumok gócképzők Társítóanyagok polimerek ütésálló adalékok vezetőképesség javító adalékok töltőanyagok erősítő anyagok természetes polimerek

Különbségek Polimer, kismólsúlyú anyag Móltömeg, móltömegeloszlás Halmaz és fizikai állapot Konformáció és konformáció eloszlás Kis rendezettség, kristályosság Nagy viszkozitás Orientáció Egyidejűleg többfajta deformáció Időfüggő tulajdonságok

Műanyagok fizikája Célkitűzés, tematika Bevezetés Egyedi lánc Kölcsönhatások, oldatok, mólsúlymeghatározás Halmaz, fázis, fizikai álla-pot – termomechanika Nagyrugalmas állapot – ter-modinamika Nagyrugalmas állapot – ki-netika Folyás, reológia A viszkozitás mérése Üveges állapot – törés, fe-szültségoptika Kristályos polimerek – szer-kezet Kristályosodás kinetikája, olvadás Szerkezet – tulajdonság összefüggések, lágyítás

Deformáció, igénybevétel Testek, alaptípusok – nyírás x h x  F Ellenállás külső hatásnak: szilárd folyadék gáz Ideális testek Hooke rugalmas newtoni folyadék Igénybevételi típusok nyírás összenyomás nyújtás Térfogatváltozás nincs.

Igénybevétel Összenyomás, tágulás P Alakváltozás nincs.

Egyidejűleg alak és térfogatváltozás is lejátszódik. Igénybevétel Nyújtás F y L0 L Poisson tényező Egyidejűleg alak és térfogatváltozás is lejátszódik.

Deformáció Összefüggések Figyelem: a műanyagok deformációja ritkán lineárisan rugalmas.