Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Polimertechnika Tanszék
Polimerek anyagszerkezettana é technológiája és h ló iáj AG0P 3+0+2v, 6 krp Előadók: Czvikovszky Tibor, Czigány Tibor, Gaál JJános,, Vas László Mihályy
2007.04.21.
1
1
Szerkezet és tulajdonság
Monomer (M) → Polimer (PA) → Termék (PT) lánc Polimer termék
Polimer/oligomer anyag
Monomer
M
Polimer elõállítás
Szerkezet
Technológia
PA Szerkezet Tulajdonság
Polimer feldolgozás Feldolgozhatóság Technológia
PT Szerkezet Tulajdonság
Kérdés: Mi a tulajdonságok j g anyagszerkezettani y g magyarázata? gy 2007.04.21.
2
2
Polimerek szerkezeti szintjei PE szerkezeti szintjei
Szerkezeti gráf Polimer test
Kristálycella
Gráf-pont: szerkezeti szint
Szferolit Fibrilla Krisztallit Makromolekula Monomerek Atomok
Gráf-él: Gráf él: átmenet a szerkezeti szintek között (él mentén: rendezés és egyesítés műveletek)
↑
↓
Krisztallit
Fibrilla
Szferolit
Elemi részecskék
Polimer test 2007.04.21.
3
3
Polimer anyagszerkezettan
Polimerek szerkezete (mikroszintek) • Atomos szerkezet • Molekuláris szerkezet • Morfológiai vagy finomszerkezet
Polimerek tulajdonságai (makroszint) • Mechanikai tulajdonságok • Hőmérséklet hatása • Légnedvesség hatása • Egyéb tulajdonságok 2007.04.21.
4
4
Szerkezettan és Technológia jegyzet és tankönyv
2007.04.21.
5
5
Polimereket felépítő atomok A pperiódusos rendszer első 18 eleme
Kationok(+) < Fémes elemek ←⏐→ Nemfémes elemek > Anionok(-) 2007.04.21.
6
6
A szén rendezett szerkezetformái 1. Kristályos módosulatok Gyémánt
Grafit
Kötéstávolság
Gyémánt
Grafit
Atomok között
0,154 , nm
0,142 , nm
Rétegek között
-
0,339 nm
2007.04.21.
7
7
A szén rendezett szerkezetformái 2.
Fullerének
2007.04.21.
8
8
A szén rendezett szerkezetformái 3.
Fullerének
Fullerén (C60)– kubán (C8H8) heteromolekuláris kristály (Nature, 2006 - Pekker S. és tsi.)
Molekuláris motor: Kubán kocka: álló rész Fullerén gömb: forgó elem 2007.04.21.
9
9
A szén rendezett szerkezetformái 4.
Nanocsövek N ö k Átmérő: Néhány nm
2007.04.21.
10
10
Atomok közötti kötések 1.
Kötés energiája és a vonzóvonzó-taszító erők Kötés potenciálja U(r)
ro = kötéstávolság g Uo = kötési energia r Uo
ro Taszító erõk
Vonzó erõk
ro csökken ⇒ Uo nő 2007.04.21.
11
11
Atomok közötti kötések 2. Pi Primer k kötések k Jellemzők J ll k 1 Kovalens 1. K l kötés 2. Ionos kötés 3. Fémes kötés
Ki á ú közös Kisszámú kö ö elektronpár
J l Jelentőség polimereknél alapvető l ő
Elektronleadás és kicsi -felvétel Nagyszámú közös elektron 2007.04.21.
nincs
12
12
Atomok közötti kötések 3. Szekunder kötések
Jellemzők
Polimer jellege, amiben található
1 Dipólus 1. Di ól kötés
Áll dó vagy Állandó, Ki é poláris Kissé lá i indukált dipólusok
2. Hidrogén kötés
Legerősebb dipólus kötés
Erősen poláris
3. Diszperziós kötés
Leggyengébb szekunder kötés
Minden polimerben! Poláris, apoláris
2007.04.21.
13
13
Atomok közötti kötéstípusok 4. Szekunder kötések jelentősége:
A víz folyékony a szobahőmérsékleten Polimer folyadék (oldat (oldat, olvadék) viszkozitása Lineáris polimer szilárdsága pl. szuperszilárd PE (HPPE) és szénszál
2007.04.21.
14
14
Atomok közötti kötéstípusok 5.
A víz 20 oC-on folyadék ← H-kötések
Oxigénmolekula: O2 m(O2)=32
O
Gáz
Vízmolekula: H2O m(H2O)=18
m(H)=1 m(O)=16
O
H Szobahõmérséklet 20 oC
O
H
Folyadék
2007.04.21.
15
15
Atomok közötti kötéstípusok 6.
Gyenge PE fólia
Æ Szuperszilárd S ilá d
HPPE ((PBO szál: 450 km, E=270 GPa, σB=5,8 GPa GPa))
2007.04.21.
16
16
Molekuláris szerkezet 1. Polimer lánc (P) szerkezete – Ismétlődő egység (A) {M} → P = -[A]n
Monomer Mo o e → Ismétlődő s ét ődő egység: M→-A-
E lk tó polimer: Egyalkotós li M → A = -Γ1-X-Γ2
(M)
Kétalkotós polimer:
X – szénvázú magcsoport
Γ=-Γ2-Γ1- kötő-
vagy hídcsoport
Γ1,Γ Γ2 - hídfelek
(M1,M2) → A = - Γ1-X1-Γ1 - Γ2-X2-Γ2(M1)
2007.04.21.
(M2)
17
17
Molekuláris szerkezet 2.
Polimer előállítása M→ M→A átalakulással Polimerizáció: kettõskötés felbontásával
Monomer (M)
Ismétlõdõ egység (A)
Polikondenzáció: funkciós csoportok leválásával Kondenzátum Monomer (M)
Ismétlõdõ egység (A)
Poliaddíció: atom-áthelyezõdéssel
Monomer (M)
Ismétlõdõ egység (A) 2007.04.21.
18
18
Molekuláris szerkezet 3. Polimer anyagosztályok a kötőcsoportok szerint
Homogén szénvázú szerves polimerek: Γ=Ø 1. Etilénbázisúak (PE, PP, PS, PVC, PVDC, PVF, PTFE, PMMA) 2. Nem etilénbázisúak (NR, BR)
Heterogén szénvázú szerves polimerek: Γ≠ Γ≠Ø Ø 1. Poliéterek, cellulóz: cellulóz:
Γ=-O-
2. Poliészterek: Poliészterek: 3. Poliamidok,, vázfehérjék: vázfehérjék j : 4. Poliuretánok: Poliuretánok:
Γ=-CO CO--O(észter-csoport) (észterΓ=-NH NH--CO CO-- (amid ( csoport) p ) Γ=-NH NH--CO CO--O- (uretán csoport)
(étercsoport, oxigénhíd)
Heterogén sziliciumvázú szervetlen polimerek: Γ≠ Γ≠Ø Ø S iliká k (üveg, Szilikátok (ü bazalt, b l szilikon): ilik ) Γ=-O2007.04.21.
19
19
Molekuláris szerkezet 4. Láncmenti térbeli szabályosság
Fej--láb kapcsolódás módja Fej • Szabályos (fl, ffll) • Szabálytalan
Taktikusság • Szabályos (izotaktikus ↓, szündiotaktikus ↓↑ ↓↑)) • Szabálytalan S bál l ((ataktikus) k ik )
Jelentőség Ak kristályosodás i tál dá ffeltétele ltét l 2007.04.21.
20
20
Molekuláris szerkezet 5. Láncmenti térbeli szabályosság pl. PP p
2007.04.21.
21
21
Molekuláris szerkezet 6. Molekulák alaktípusai
Topológiai p g alak • Lineáris (pl. HDPE) • Elágazó – fa fa--, fésűfésű- és csillagcsillag-alakú (pl. LDPE) • Hurkos – létra létra--alakú, hurkoshurkos-elágazó alakú • Térháló
Konformáció – rotáció révén →
2007.04.21.
22
22
Molekuláris szerkezet 7.
Homopolimer – egyféle monomer (A)
Kopolimerek – többféle monomer (A,B,…) 1. Szabályos (periodikus) szerkezetű – van ismétlődő egysége • Alternáló kopolimer • Blokk Blokk--kopolimer p ((rövidblokkos)) 2. Szabálytalan (aperiodikus) szerkezetű – nincs ismétlődő egysége • Statisztikus kopolimer – szabálytalan hosszúságú blokkok 3. Hosszúblokkos oss úb o os kopolimer opo e • Tömb Tömb--kopolimer – lineáris • Ojtott kopolimer – elágazó
2007.04.21.
23
23
Molekuláris szerkezet 8.
Polimerlánc molekulatömege és jellemzői
Polimerláncok felépítése: felépítése: Pi = Z1-[A]ni-Z2 (i=1,…,n) Z1, Z2 – zárótagok, végcsoportok
Az ii--edik lánc tömege tömege:: m(Pi)=m(Z1)+ )+n ni⋅m(A m(A)+m(Z )+m(Z2) ni – az ii-edik lánc polimerizációs foka
Átlagos molekulatömeg (számÁtlagos (szám-szerinti): Mn = m(Z1)+ )+DP DP⋅⋅m(A m(A)+m(Z )+m(Z2) DP = a polimer li átlagos ál polimerizációs li i á ió ffoka k 2007.04.21.
24
24
Molekuláris szerkezet 9.
Átlagos molekulatömeg mérési módszerei • Végcsoportok számának meghatározása y • Fényszóródásmérés • Ultracentrifugás szétválasztás • Viszkozitásmérés • Egyéb módszerek (pl. (pl diffuziós)
Molekulatömegeloszlás mérése • Frakcionálás • GPC – Gélpermeációs kromatográfia
2007.04.21.
25
25
Molekuláris szerkezet 10.
Molekulatömeg hatása a polimer tulajdonságaira PE állaga és tulajdonságai a molekulatömeg függvényében
2007.04.21.
26
26
Molekuláris szerkezet 11.
Molekulatömeg hatása a polimer tulajdonságaira Szilárdság ← átlagos móltömeg g móltömegg Ömledékviszkozitás ← átlagos (polidimetilsziloxán, 20 oC-on)
PP szál
2007.04.21.
27
27
Oldhatóság, elegyíthetőség 1.
Jelentősége
• Nem termoplasztikus, termoplasztikus p , lineáris polimerek p feldolgozása oldatból: • Természetes anyagok: y g cellulóz,, vázfehérjék j • Mesterséges anyagok: HPPE, PAN (C(C-szál), Kevlar, Teflon
• Polimer keverékek, ötvözetek előállítása 2007.04.21.
28
28
Oldhatóság, elegyíthetőség 2.
Kohéziós energia [ J/részecske] Kohéziós energiasűrűség: CED [ J/cm3] Alapfunkció Polimer ElasztomerElasztomerképző Plasztomer Szálképző
CED [J/cm3]
PE NR PE,
…<300 <300
PS, PS PVC
300< <400 300<…<400
PET, PA6, PAN 2007.04.21.
400< … 29
29
Oldhatóság, elegyíthetőség 3.
Oldódás/elegyedés feltétele: Kezdõ állapot Komponens_1 o o
o o
o
o o
o
o
o
o o o
o
o
Komponens_2 x
x x x
x x
x
x
x x x
Ho, So, Go Elegyedés:
T = állandó Végállapot g p
G – Gibbs-féle szabadenergia H – entalpia (hőtartalom) S – entrópia T – abszolút b lú hő hőmérséklet é ékl
Keverék o x o xo x x o x o o o x x x o o o o x x o o x o x
H, S, G x
ΔS = S - So > 0
ΔG = ΔH - TΔS < 0 2007.04.21.
ΔH – oldódási hő ΔH<0 exoterm folyamat ΔH>0 endoterm folyamat Hildebrand-Scott: Hildebrand Scott: Diszperziós kölcsönhatásoknál
ΔH=v1v2(δ1-δ2)2 vi – térfogathányad g y (i=1,2) ( , ) δi = CED oldhatósági paraméter (i=1,2) 30
30
Oldhatóság, elegyíthetőség 4. Oldhatósági Oldh ó á i paraméterértékek é é ék k OLDÓSZER
ρ1 [J/cm3]1/2
POLIMER
ρ2 [J/cm3]1/2
n-Hexán
14.80
Polietilén (PE)
16.2
Dekalin
16.00
Polisztirol (PS)
18.9
Ciklohexán
17.00
Poli(metil-metakrilát) (PMMA)
18.6
Szén-tetraklorid
17.60
Poli(vinilklorid)(PVC)
19.5
2-Butanon
18.52
Poli(etilén-tereftalát) (PETP)
21.9
Benzol
18.75
Nylon 66 (PA6.6)
27.8
Kloroform
18.9
Poliakrilnitril (PAN)
26.3
Tetrahidrofurán
19.45
Aceton
20.00
Dimetil-formamid
25.00
Metanol
29.70
Ciklohexanon
32.80 2007.04.21.
31
31
Oldhatóság, elegyíthetőség 5.
Polimer keverékek • Elegyedő gy komponensek p Pl. PMMA/PVDF, PPO/PS
• Nem elegyedő d komponensek Polimer ötvözet készítése – kompatibilizálással (Pl. ABS/PC – Bayblend) Technológiai alkalmazások - nem kompatibilis komponensekkel (Pl. ( mikroszálgyártás) gy ) 2007.04.21.
32
32
Morfológiai szerkezet 1.
Eltérések a kis kis-- és nagymolekulájú anyagok között • Hosszútávú rugalmasság • Kristályosságbeli eltérések Kristályos részek – elsőrendű átalakulás (Tcr
Olvadás
Hiszterézis
Átmenet jellege
Kismolekulájú anyagok
Teljes
Éles olvadáspont
Nincs
Egyensúlyi állapotokon át
Nagymolekulájú anyagok k
Részleges
Olvadási i t intervallum ll
Van
Egyensúlyi áll ttól távol állapottól tá l
2007.04.21.
33
33
Morfológiai szerkezet 2.
Polimer kristálycella (nyújtott, spirális láncalakok)
PE kristálycella: Láncalak: nyújtott a = 0,736 nm b = 0,492 nm c = 0,254 0 254 nm
←
PP kristályban: Láncalak: spirális
PA6.6 kristálycella y Láncalak: nyújtott
↓
2007.04.21.
34
34
Morfológiai szerkezet 3.
Morfológiai egységek – rendezett részek Krisztallit:: A legkisebb rendezett rész a polimerben Krisztallit Belső rendezettsége: g 3D Nem egykristály: mert nem határolják síklapok Elnevezések a befoglaló téglatest méretarányai alapján: Krisztallit
Fibrilla
Lamella
c
c a
b
c
a a>>b,c
2007.04.21.
b
b
a a,b>>c
35
35
Morfológiai szerkezet 4.
Rojtos micellás szerkezet • A láncmolekulák több amorf területen és rendezett részen (micellán) haladnak át. • Kis kristályos részarány esetén
2007.04.21.
36
36
Morfológiai szerkezet 5.
Parakristályos szerkezet (nagy kristályos részarány is lehet)
Ideális rács
Elsőfajú rácstorzulás
2007.04.21.
Másodfajú rácstorzulás
37
37
Morfológiai szerkezet 6.
Parakristályos szerkezet (nagy kristályos részarány is lehet) Ideális Pkr.
Ideális rács
Amorf
Reális Pkr.
Parakristály-rács (Pkr)
Klaszter 2007.04.21.
38
38
Morfológiai szerkezet 7.
Szferolitos szerkezet
HDPE gyors kristályosítás, 100x
Szferolit: Gömbszerű, kettőstörő ké őd é képződmény PEO – Ø0,2 mm
HDPE szemcsés szerkezetben, 100x
2007.04.21.
39
39
Morfológiai g szerkezet 8.
Szferolitos szerkezet Bernauer szerinti fejlődés
PP szferolit
2007.04.21.
40
40
Morfológiai szerkezet 9.
Szferolit felépítése Rendezett (kristályos) és amorf részek a szferolitban
2007.04.21.
41
41
Morfológiai szerkezet 10.
Szferolit átalakulása fibrilláris szerkezetté PA6.6 fólia uniaxiális nyújtásakor
2007.04.21.
42
42
Morfológiai szerkezet 11.
R d Rendezett szerkezetek k k éés amorff részek é k a polimerben li b
2007.04.21.
43
43
Morfológiai szerkezet 12.
Orientált, fibrilláris szerkezetek Shish--kebab = saslik = rablóhús Shish PE
2007.04.21.
44
44
Morfológiai szerkezet 13.
Erősen orientált, fibrilláris szerkezetek Transzkristályos szerkezet
Fibrillák
Szénszál körül PP-ben
PA6.10 – 15000x
Cellulóz – 15000x
Sok kristálygóc Gátolt szferolitj fejlődés
2007.04.21.
45
45
Morfológiai szerkezet 14.
Erősen orientált, fibrilláris szerkezetek - Szálak Orientált poliészter (PET) szál
100% parakristályos HPPE (SK60)
2007.04.21.
Folyadékkristályos Kevlar (100% p parakristályos)
46
46
Morfológiai szerkezet 15.
Anizotróp folyadék – folyadékkristályos, vagy mezofázisú szerkezetek • Nematikus • Szmektikus • Koleszterikus
2007.04.21.
47
47
Morfológiai g szerkezet 16.
Egyéb szerkezeti képződmények - egykristályok PA6 egykristály PE egykristály
Lamellák és a lánchajtogatódás
2007.04.21.
48
48
Morfológiai szerkezet 17.
E éb szerkezeti Egyéb z k z ti képződ képződmények é k Hedrit (PE)
Dendrit (PE)
Lamelláris L llá i kristályszerkezet k i ál k PS/PEO diblokk-kopolimerben
PTFCE Nyújtott láncú lamellák
PE
(Több ezer bár nyomáson kristályosítva)
2007.04.21.
49
49
Morfológiai szerkezet 18.
Extrudált/fröccsöntött polimer alkatrész összetett szerkezete
2007.04.21.
50
50
Morfológiai szerkezet 19.
Többfázisú, összetett szerkezetek Ütésálló PS – butadién adalék Ütésálló PVC – klórozott PE
2007.04.21.
51
51
Morfológiai szerkezet 20.
Többfázisú, összetett szerkezetek 5% PS/95% nagy mólsúlyú PMMA keverék (blend) kétfázisú szerkezete
2007.04.21.
52
52
Morfológiai szerkezet 21.
Többfázisú, összetett szerkezetek
Rövid üvegszál erősítésű folyadékkristályos poliészter
2007.04.21.
53
53
Morfológiai szerkezet jellemzői 1.
Kristályosság Mérése: DSC, WAXS, Sűrűségmérés
Kristályos részecskenagyság Mérése: WAXS, DSC
Orientáció – láncszegmensekkel jellemezve • Kristályos – Mérése: WAXS • Amorf – Mérése: WAXS, számítással • Átlagos – Mérése: Kettőstörés, ultrahang terjedési sebesség
2007.04.21.
54
54
Morfológiai szerkezet jellemzői 2.
Láncorientáció és jelentősége Szálak, orientált fóliák, pántszalag gyártása Izotróp
Uniaxiális
Biaxiális
Cellulóz szálak nyújtása
Hideg nyújtás és nyakképződés (+20-30oC)
Orientálódás nyakképződésnél
2007.04.21.
55
55
Szerkezeti gráf
Polimerek mikro-- és mikro makroszerkezeti
szintjei i j i Makroszinten M k i mérhető éh ő tulajdonságok a mikroszintűek eredője • Sűrűség Sű ű é • Mechanikai jellemzők • Termikus jellemzők j • Nedvességfelvétel • Egyéb
2007.04.21.
56
56
Mechanikai tulajdonságok 1.
Mikro-- és makrodeformáció komponensek Mikro Mikrodeformáció d c komponensek p s
Makrodeformáció d c komponensek p s
• Energiarugalmas (εU) - reverzibilis
→ • Entrópiarugalmas (εS) - reverzibilis
→ • Energiadisszipáló (εD) - irreverzibilis
→ 2007.04.21.
• Pillanatnyi rugalmas (εr) (Mech: reverzibilis) (Td: reverzibilis) • Késleltetett rugalmas l ( k) (ε (Mech: reverzibilis) (Td: irreverzibilis) • Maradó (εm) (Mech: irrev.) (Td: irreverzibilis)
57
57
Mechanikai tulajdonságok 2.
Mechanikai vizsgálatok általános sémája
Gerjesztés
Válasz
A – anyagminta, anyagoperátor 2007.04.21.
58
58
Mechanikai tulajdonságok 3.
Mechanikai viselkedés ‘fekete fekete doboz doboz’ modellezése
A – anyagminta, anyagoperátor M – modell, modell modelloperátor 2007.04.21.
59
59
Mechanikai tulajdonságok 4.
Mechanikai analóg modellelemek Rugó Hooke törvény:
σ = Eε E – rugalmassági modulus Viszkózus elem
σ=F/Ao - feszültség, ε=Δl/lo - relatív nyúlás Newton törvény:
σ = η ε& η – dinamikus viszkozitási tényező 2007.04.21.
60
60
Mechanikai tulajdonságok 5.
Deformáció--komponensek modelljei Deformáció
Def. Def komponens Pillanatnyi rugalmas Maradó
Modell
Mozgástörvény
Rugó
σ = Eε
Viszkózus elem
σ = ηε&
Kelvin--Voigt elem Kelvin Késleltetett rugalmas
σ = E ε + η ε&
2007.04.21.
61
61
Mechanikai tulajdonságok 6.
Időfüggő mechanikai tulajdonságok - Kúszás ATP
GTE
MODELLEZÉS: Burgers modell
LDPE
ATP
2007.04.21.
Stuart modell
LDPE
GTE
62
62
Mechanikai tulajdonságok j g 7.
Időfüggő mech. tulaj.ok - Feszültségrelaxáció ATP
GTE
MODELLEZÉS: GTE Burgers modell
Standard-Solid modell GTE
ATP
2007.04.21.
63
63
Mechanikai tulajdonságok 8.
Időfüggő mech mech. tulajd.ok tulajd ok – Mennyiségi modellezés
MODELL
Standard-Solid modell válasza
POLIMER
Polimer anyagminta válasza
2007.04.21.
Összetett Maxwell modell
Általánosított St d d S lid Standard-Solid modell
τi=ηi/Ei; i=1,…,n
64
64
Mechanikai tulajdonságok 9.
Dinamikus vizsgálatok Dinamikus vizsgálat: A gerjesztő hatás változási sebessége elég nagy.
2007.04.21.
65
65
Mechanikai tulajdonságok j g 10.
Időfüggő mech. tulajd.ok - Dinamikus vizsgálatok Feltétel: Lineárisan viszkoelasztikus viselkedés Megvalósítás: Elég kicsi gerjesztési amplitudóval Ideálisan rugalmas
2007.04.21.
Viszkoelasztikus
Id áli Ideálisan viszkózus
66
66
Mechanikai tulajdonságok 11.
Polimerek szívóssága, g , ütésállósága g
WRI – repedést, törést indító munka WRT – repedésterjedési munka WT=W WRI+W WRT – teljes törési munka Tapasztalat: Ha a modulus nő ⇒ ütésállóság csökken
2007.04.21.
67
67
Mechanikai tulajdonságok 12.
Tartós szilárdsági jellemzők • Kis deformabilitás: σB,t – időtartam szilárdság σB,∞ - tartós szilárdság
• Nagy deformabilitás: σε,t – időtartam feszültség
2007.04.21.
68
68
Hőmérséklet hatása 1.
Polimerek fizikai állapotai
2007.04.21.
69
69
Hőmérséklet hatása 2.
Termomechanikai görbék mérési módszerei
DMA
TMA
HSzG
2007.04.21.
70
70
Hőmérséklet hatása 3.
Polimer anyagosztályok a szerkezet és a termikus viselkedés szerint I. Amorf (A) polimerek • Lineáris (L) >Termoplasztikus (ATP) >Nem termoplasztikus • Térhálós (H) >Gyengén/ritkán térhálós (GTH) Elasztomer (GTE) >Sűrűn térhálós (STH) II. Részbenkristályos polimerek (K) • Lineáris (L) >Termoplasztikus (RTP) >Nem N termoplasztikus l ik • Utólagosan térhálózott (pl. utPE) T = Termoplasztikus = Hőrelágyuló (HL) Nem termoplasztikus = Nem hőre lágyuló (NHL) 2007.04.21.
71
71
Hőmérséklet hatása 4.
A molekulatömeg és a térhálósság hatása az ATP polimer DMA görbéire Átmeneti hőmérsékletek a molekulatömeg függvényében
m és TKS hatása
TKS – térhálókötés-sűrűségg
2007.04.21.
72
72
Hőmérséklet hatása 5.
A keverékarány (a) és a lágyítóbevitel (b) hatása az ATP termomechanikai görbéjére
2007.04.21.
73
73
Hőmérséklet hatása 6. Térhálós polimerek DMA görbéi
a.) Gyengén (ritkán) térhálós (GTH) (GTE = elasztomer)
c.) Sűrűn térhálós (STH) (gyanta)
2007.04.21.
74
74
Hőmérséklet hatása 7.
RTP p polimer DMA ggörbéi és a kristályosság y g hatása RTP elvi görbék: Tf
2007.04.21.
75
75
Hőmérséklet hatása 8.
HDPE nyújtás irányában és keresztirányban mért DMA görbéi
HDPE E’=E1 E”=E2
2007.04.21.
76
76
Hőmérséklet hatása 9.
Amorf (APET) és kristályos (CPET) poliészter (PET) DMA görbéi
2007.04.21.
77
77
Hőmérséklet hatása 10.
ATP (a) és RTP (b) polimerek szakítógörbéi a hőmérséklet függvényében
2007.04.21.
78
78
Hőmérséklet hatása 11.
A gerjesztési frekvencia és a hőmérséklet hatása a különböző típusú termomechanikai görbékre
• Mechanikai üvegesedés jelensége: a frekvencia Tg-toló hatású • Hőmérséklet-idő ekvivalencia: a hasonló hatások révén T~logto~log(1/f) 2007.04.21.
79
79
Hőmérséklet hatása 12.
Hőmérséklet-idő ekvivalencia felhasználása a tartós vizsgálatok Hőmérsékletgyorsításához – mestergörbe szerkesztés ATP esetében aT = eltolási tényező
Eltolás: a WLF egyenlettel c1 (T − Tg ) log aT = c2 + (T − Tg ) c= -17,44; c=51,6 oC 2007.04.21.
80
80
Hőmérséklet hatása 13.
Polisztirol (PS) különböző hőmérsékleteken mért relaxációs nyírómodulusa és a szerkesztett mestergörbéje
2007.04.21.
81
81
Nedvességtartalom g hatása 1.
Felvett oldószer koncentrációtól függő polimerállapotok
2007.04.21.
82
82
Nedvességtartalom g hatása 2.
Nedvességfelvétel mechanizmusa és lágyító hatása Poláris molekula
PA
Nedvességfelvétel módjai: • Diffúziós – közvetlen (b) – közvetett (c) • Kapilláris (d)
2007.04.21.
83
83
Polimerek a technoklímában 1.
Környezeti hatások a technoklímában PA – polimer alkatrész
Technoklíma
Sugárzások Egyéb E éb hatások Mechanikai t h lé (F) terhelés
Elektromágneses hatások
PA
Légköri nyomás (p)
Biológiai hatások
V i hhatások Vegyi tá k
Légköri Hõmérséklet nedvesség(T) tartalom (n)
2007.04.21.
84
84
Polimerek a technoklímában 2.
Öregedési, bomlási folyamatok típusai Fokozatos (a) és hirtelen (b) depolimerizáció Depolimerizáció: PS, PMMA
Degradációs (a) és eliminációs (b) bomlás Degradáció: PA Eli i á ió PVC (HCL ki Elimináció: kiválás) álá ) Migráció: PVC (színezék, lágyító) Mindezekhez enyhe térhálósodás is járulhat. 2007.04.21.
85
85
