İnşaat mühendisliği bölümü yapi malzemesİ -ikisi.deu.edu.tr/kamile.tosun/14._polimerler.pdf6...

1

14.1.Polimerizasyon14.2.Plastiklerin mühendislikte kullanımı

ve özellikleri

14.3.Plastik katkı

maddeleri14.4.Lif donatılı

plastik kompozitler

14.5.Lastik14.6.Organik kaplamalar, boyalar

Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

14. Polimerler14. Polimerler

YAPI MALZEMESİ

- I

2

çok sayıda tekrarlanan monomer

“poli”

“mer”

14.1. 14.1. PolimerizasyonPolimerizasyon

3


4

Doğal Polimerler


Keratin

Jelatin

Kolajen

İpek

Yün

Selüloz

Doğal kauçuk

DNA

5

Yapay polimerler sentetik ya da yarı

sentetik olabilir.


6


Polimerler, kimyasal bileşimlerine göre organik ve inorganik

olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır.

Organik polimerlerde başta karbon

olmak

üzere hidrojen, azot ve halojen

atomları

bulunur.

İnorganik polimerlerde ise ana zincirde karbon yerine silisyum, germanyum, bor, fosfor

gibi elementler

bulunur.

7

Sentez yoluyla bileşiğin kendi küçük molekülünden daha büyük moleküllerin üretilmesine polimerizasyon, iki veya daha çok arı

molekülün su molekülleri dışarıda kalacak

şekilde birleşmeleri ve büyümelerine ise kondansasyon denir.


8

Plastikler 19. yüzyıl sonlarında ortaya çıkmışlar ve 20. yüzyılın malzemesi olmuşlardır.

İlk plastik malzeme: selüloz-nitrat


http://en.wikipedia.org/wiki/File:Kodak_logo_1987.svg

9

Bunu izleyerek 1910'da bakalit, 1929'da Üre ve Melamin, 1940'da Poliamit

ve Naylon, 1943'de

Polietilen ve Silikon ve 1948'de Epoksi bulunmuştur.


1927'de PVC

10


Homopolimer

-A-A-A-A-A-A-A-A- örn: polietilen

11

Polimerizasyon

ortamında tek bir mer

yerine, iki mer

varsa, bunların birleşiminden oluşan ve

metallerdeki alaşıma benzeyen bir ürün elde edilir. Bu olaya kopolimerizasyon, ürüne ise kopolimer

denir.

Örneğin PVC (polivinil

klorür) ve PVA (polivinil asetat) bu tür ürünlerdir.


Kopolimer

-B-A-B-A-B-A-B-A-B-grafted copolymers are styrene-butadiene

12


Terpolimer

Günümüzde plastik üzerine çok sayıda araştırma yapılmakta ve yeni türler ortaya çıkmaktadır.


Polimerizasyon

için gerekli parametreler:

-Sıcaklık-Basınç-Katalizör

14

Eğer etilen (C2

H4

) uygun basınç, sıcaklık ve katalizörlerin etkisinde bırakılırsa,


Etilen'e monomer, uzun molekül polietilen'e polimer adı

verilir.

Polimerizasyona

örnek

Hafiflik (özgül ağırlığı

0.82 –

2.10),

Düşük elektriksel iletkenlik (elektrik yalıtım malzemesi olarak uygundur),

Düşük ısı

iletkenlik,

Renk seçeneği (şeffaftan opağa

kadar değişen optik özellikler),

Kimyasal maddelere dayanıklılık (ultraviole

ışıktan korunduğu

takdirde inorganik asitlere, tuzlara, bazlara, tatlı,tuzlu ve pis su etkisine dayanıklılık sağladığı

için ideal bir alt yapı

malzemesidir),

Düşük su emme,

Yanmama veya yanarken sönme özelliği (selüloz nitrat dışında).

Buna karşılık yangın durumunda zehirli gaz etkisi ortaya çıkabilir,

Kolay imalat ve işlenebilirlik (örneğin imalat sırasında plastiklerin içine metal parçalar gömülebilir veya matkapla vb. aletle delik açılıp, kesilebilir).

14.2. Plastiklerin m14.2. Plastiklerin müühendislikte kullanhendislikte kullanıımmıı

ve ve öözellikleri zellikleri

16

Plastiklerin mekanik özelliklerine etki eden faktörler ise; yükleme hızı, sıcaklık ve çevre koşullarıdır.

Plastikler yük altında viskoelastik davranış

gösterirler.

Bu davranış

da sıcaklık ve zamana

bağlıdır.



Bazı

plastikler yüksek dayanımlı

iken, bazıları

düşük dayanım değerlerine sahiptir. Bazıları

kırılgan, gevrek

davranış

gösterirken, bazıları

çok düktildir.

Sert, dayanıklı

plastikler(kalıplanmış

termosetler)

Birim şekil değişimi

Gerilme

Plastiklerin çoğu

Yüksek oranda esneyebilen plastikler



Nylon_Tensile_Test

Etilen'in polimerizasyon

işlemi karışık bir kimyasal reaksiyon türüdür. Değişik tipleri düz, dallanmış

veya

çapraz bağlı

şekillerde olabilir.

a) Düz bağlı

b) Dallanmış

bağlı

c) Çapraz bağlı



19

Düz zincir tipi

plastiklere termoplastik

adı

verilir. Bu tip malzemeler sıcaklık artınca yumuşarlar ve basınç

altında tekrar şekil verilebilirler. Bu farklı

davranışa, birincil bağ

olan kimyasal bağdan çok, ikincil fiziksel

bağlar sebep olur.



Termoplastikler

Kolay şekil verilir. Örn: polietilen

(thermosoftening)

20

Termoplastikler

-

Polietilen



Polietilenin paralel zincirleri arasındaki zayıf Van der Waals bağları

çekme sırasında yüksek orana uzamayı

sağlar.

Sıcaklık artışı

ile aynı

yükteki uzama artışı

da paralel zincirleri arasındaki zayıf Van der Waals

bağları

ile açıklanabilir.

21

Çapraz bağlı

ve dallanmış

türler sıcaklık etkisiyle yumuşayarak reaksiyona girip erir.

Sıcaklık bir noktayı

aşınca polimerizasyon

sonucu, plastik sert, kırılgan bir malzeme haline dönüşür.

Bu malzemeler tekrardan ısıtılınca yumuşamazlar, sert ve kırılgandır. Bu tip malzemelere termoset

plastikler

adı

verilir. Genelde termoset malzemeler düktil

değillerdir.



Termoset

plastikler

22

Termoplastikler, normal sıcaklıkta kırılgandan, düktile

kadar değişen davranışlar gösterirler.

Termoplastikler

doğal ve sentetik olmak üzere iki gruba ayrılırlar.

Doğal termoplastikler

reçine ve asfalt bazlı bağlayıcılardır.



Termoplastikler

23

Yüksek sıcaklıklar

polimerler için daima tehlikelidir. Bazı

türleri 300-400 oC sıcaklığa kadar dayanmasına

karşın (teflon, melamin, vb.), çoğunluğu 80 oC’nin aşılması

halinde zarar görür. Sıcak ortamlarda

elastisite modülleri ve elastik limitleri düşer.

Sünme ve yorulma

olayları

plastikleri olumsuz yönde etkiler.



24



Epoksi

reçinesi İnşaat sektöründe çok geniş kullanım alanı:

Yapıştırma, su yalıtımı, korozyon koruması, yüzeysel onarım, ankraj, dübelleme, enjeksiyon…

25



Epoksi

reçinesi

Enjeksiyon amaçlı

olanların viskozitesi

daha düşüktür ve kum karıştırılmaz.

26

1. Donatı

Maddeleri2. Dolgu Maddeleri3. Boyalar4. Stabilizatörler

14.3. Plastik katk14.3. Plastik katkıı

maddeleri maddeleri

27

Donatı

Maddeleri: Plastiklerin mekanik özelliklerini düzeltmek amacıyla en çok cam lifleri

kullanılır. Diğer

lifli maddeler de pamuk, naylon, metal lifleri, kumaş

ve kağıt bu amaçla kullanılır.


maddeleri maddeleri 1

28

Dolgu Maddeleri: Maliyeti düşürmek, hacmi arttırmak amacıyla plastik maddelere talk, silikatlar, karbonatlar, talaş

gibi maddeler katılır.



29

Boyalar:

Plastiklere boya katılarak istenen renk verilebilir.



30

Stabilizatörler: Plastiklerin zamanla bozulmasına yol açan kimyasal reaksiyonları

geciktirmek amacıyla

katkı

maddeleri eklenir. Örneğin, plastikler ultraviyole ışık altında geniş

moleküllerin parçalanması

sonucu

plastik özelliğini kaybedip kırılgan hale gelir.

Bunu önlemek için kurşun tozları, karbon siyahı

gibi katkı

maddeleri karışıma eklenir.



http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/1/16/Failedrope1.jpg

31

Polimerlerin UV ile bozulması

Termoplastikler

daha hassastır.

(polipropilen, polietilen, polimetilmetakrilat, naylon lifler)

http://www.thgtr.com/resim/genel/sararan-parcalari-retr0bright-yontemiyle-beyazlatma-1

32

Ultraviyole (UV) ışın (morötesi)

Elektromanyetik ışınım (radyasyon) spektrumunda görünür ışıkla X-ışınlarına arasında kalan dalgaboyundaki

(10 nm-

400nm) ışınlardır.

UV ışını

enerjisi 3 eV ile 124 eV arasında değişir. İnsan gözünün algıladığı

en yüksek frekanslı ışık

viyole

olduğu için daha yüksek frekanslı

bu ışına ultra viyole (mor) denmiştir.

33

14.6. Organik kaplamalar, boyalar14.6. Organik kaplamalar, boyalar

Mekanizma-1:

34

Açığa çıkan filler veya pigment


Mekanizma-2:

Polimer zincirlerinde

kısalma

Sağlam polimer zinciri

UV etkisi

Sağlam filler ve pigment

35

Seramikler ve metaller iyonik ve kovalent

bağ

yapıları

nedeniyle UV etkisine daha dirençlidir.


UV etkisi ile:-

yüzeyde çatlama

- yüzeyde matlaşma ve şeffaflık kaybı-

kolay kırılma

Doğal lastik (kauçuk)

termoplastik

ve elastomerik

özelliktedir.

Çok büyük şekil değişimleri yapabilen (elastomer) lastik sert, aşınmaya dayanıklı

ve düşük permeabilite

özelliklerine sahip

bir malzemedir.

14.5. Lastik14.5. Lastik

Vulkanize

edilmiş

kauçuk

37

Kükürt katarak çapraz bağlarını

arttırmak suretiyle lastiğin

sertliğini sıcakta da yüksek tutmak mümkün olmuştur.

Mekanik enerjiyi ısı

enerjisine dönüştürerek şok darbelerini

sönümleyerek yutar.

14.5. Lastik14.5. Lastik

neoprene

38


Kaplama amaçlı

kullanılan boya türleri; yağlı

boyalar, su

boyaları, enameller, vernikler, şellaklar

ve laklardır. Boya ve enameller

her zaman renkli, laklar bazen renkli, vernik ve

şellaklar

ise şeffaftır.

Boyalar arasındaki farklılıklar, taşıyıcıda bulunan bağlayıcı

maddenin

türüne göre oluşur.

Boyalar bağlayıcılarına göre; yağlı

boyalar,

sentetik boyalar, selülozik boyalar, emülsiyonlar şeklinde sınıflandırılırlar.


40

Pigmentler

saydam olmayan ve sert bir tabaka oluşumunu

sağlayan, suda ve eriticide erimeyen, 0.1-60 mikron büyüklüğünde ince tozlardır.

Pigmentler doğal veya yapay organik, inorganik veya madensel kökenli olabilir.


Geçiş

metallerinin bileşikleri

Co(NO3

)2

(kırmızı); K2

Cr2

O7

(turuncu);K2

CrO4

(sarı);NiCl2

(turkuaz); CuSO4

(mavi); KMnO4

(mor).

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Indian_pigments.jpg

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Coloured-transition-metal-solutions.jpg

41

Mavi pigmentin mavi görünmesi

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Simple_reflectance.svg

http://en.wikipedia.org/wiki/File:526px-Complex_reflectance_RH.png

İnşaat mühendisliği bölümü yapi malzemesİ -ikisi.deu.edu.tr/kamile.tosun/14._polimerler.pdf6...

Documents