BME Műanyag- és Gumiipari Tanszék

Az előadások a következő témára: "BME Műanyag- és Gumiipari Tanszék"— Előadás másolata:

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

2 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

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

4 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

5 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

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

7 Láncszerkezet Diének kapcsolódása

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

9 Láncszerkezet Optikai izoméria
Aszimmetrikus szénatom, tükörkép Izotaktikus Szündiotaktikus Ataktikus

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

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

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

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

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

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

16 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

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

18 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

19 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

20 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

21 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.

22 Igénybevétel Összenyomás, tágulás
P Alakváltozás nincs.

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

24 Deformáció Összefüggések
Figyelem: a műanyagok deformációja ritkán lineárisan rugalmas.