stiinta materialelor - sim.utcluj.ro · metode multiple, datorita tipurilor diferite de materiale...
TRANSCRIPT
STIINTA MATERIALELORCURS 12POLIMERI UZUALI. LACURI SI VOPSELE. ADEZIVI.
POLIMERI- Curba caracteristica la tractiune
Curba caracteristicala tractiune a unuipolimer semicristalin
Deformarea plastica a polimerilor semicristalini:Stadiul 3 – alinierea lamelelor;Stadiul 4 – blocuri cristaline se separa de zonele lamelare;Stadiul 5 – alinierea blocurilor cristaline si a catenelorde legatura;
POLIMERI- Curba caracteristica la tractiune
Curba caracteristica la tractiunepentru polimeri: A – duromer; B – termoplast; C – elastomer
Rezistenta de curgeresi de rupere la tractiunea unui termoplast
POLIMERI- Curba caracteristica la tractiune
Influenta temperaturii asupra curbei caracteristice la tractiune a PMMA
POLIMERII UZUALI
POLIMERI UZUALI - TERMOPLASTI
Polimer Caracteristici UtilizariPoliamide(Nylon)
Rezistenta mecanicatenacitate rezistenta la abraziune, coeficientscazut de frecare, absorbtie de apa
Bucse, came, roti dintate, manere, acoperiri pentrucabluri
Policarbonati Stabili dimensional, absorbtie redusa de apa, transparenta, rezistentala impact, ductilitate, rezistenta chimica redusa
Casti de protectie, corpuride iluminat, lentile
POLIMERI UZUALI - TERMOPLASTI
Polimer Caracteristici UtilizariPolietilena Rezistenta chimica si
electrica, tenacitate, rezistenta mecanica redusa, sensibilitate la conditiile de mediu
Recipiente flexibile, jucarii, ambalaje, parti in baterii
Polipropilena Rezistenta la variatii de temperatura, rezistenta la oboseala, rezistenta scazutala UV
Sticle sterilizabile,ambalaje, carcase
Polistiren Ieftin, proprietati electrice sioptice f. bun, stabilitatedimensionala
Carcase de baterii, placari, jucarii, elementede iluminare interioara
POLIMERI UZUALI - TERMORIGIZIPolimer Caracteristici Utilizari
Epoxidici Propr. mecanice f. bune, rezistenta la coroziune, stabilitate dimensionala, adezivitate buna, relativieftini, propr. electrice bune
Inglobare de electronice,cuve, straturi protectoare, adezivi, matrici in compozite cu fibre
Fenolici Stabilitate termica mare (>150∘C), ieftini, se combinacu multe rasini si fileri
Carcase de motoare, distribuitoare auto, montare de circuiteelectrice
Poliesteri Propr. electrice f. bune, ieftini, se pot folosi la ambiant sau temperaturiinalte
Casti de protectie, barcicu fibre de sticla, ventilatoare, piese in caroseria auto
POLIMERI UZUALI - ELASTOMERIPolimer Caracteristici Temp
utiliz. [∘C]Utilizari
Poliizoprennatural
Propr. fizice f. bune, rezistentamare la taiere si abraziune, rezistenta scazuta la cald, ozon si uleiuri, propr. electricebune
Anvelope, furtunuri, talpide incaltaminte, garnituri
Copolimerbutadien-stiren
Propr. fizice bune, f. bunarezistenta la abraziune, nu rezista la ozon, ulei sauintemperii
Idem cauciuc natural
Cloropren(Neopren)
Rezista f. bine la ozon, cald siintemperii, in ulei, flama, nu la fel de bun ca cel natural d.p.d.v. electric
Cabluri, invelitori de recipiente pentruchimicale, curele de transmisie, garnituri
Cauciucsiliconic(Polisiloxan)
Rezistenta f. buna la temperaturi joase sau inalte, rezistenta scazuta, propr. electrice f. bune
Izolatii pentru temp. joase sau inalte, garnituri, diafragme, furtunuri pentru industriaalimentara sau medicina
POLIMERI – Cristale lichide
ADITIVI IN POLIMERIFileri: >>> compozite cu particule disperse
rumegus, sticla, lut, nisip, alti polimeri>>> crestere rezistenta, rezistenta la uzare, tenacitate, stabilitatedimensionala
Plasticizanti: reduc temperatura tranzitiei vitroase prin crestereadistantei intre catene – PVC, poliacetati, etc.
Stabilizanti: intarzie procesele de imbatranire in UV / oxidare
Aditivi care intarzie arderea: faze gazoase / alte procese de ardere, mai lente
Pigmenti (particule disperse) / coloranti (dizolvati)
Grunduri, lacuri, vopsele
GrunduriUmecteaza suprafata si asigura adeziunea1. Protectie anodica a substratuluiEx. Grunduri cu Zn pt. otel2. Aderente pe suprafata[+ inhibitie a coroziunii: Ex. Fosfat de Zn pt. otel]
Straturi intermediareDau grosimea si stabilitatea
Straturi de finisareDau aspectul + rezistenta de suprafata
Grunduri, lacuri, vopseleTipuri generice:
Vopsele cu uscare in aer (alchidice)proces de oxidare la suprafata >>> straturi subtiri (<40𝛍m)Rezistenta redusa la solventi si alti agenti chimici
Vopsele monocomponent rezistente chimic (acrilice, vinilice)Stratul (50-75𝛍m) format prin evaporarea solventuluiPoroase si cu rezistenta mica la solventi dar mare la alti agenti
Vopsele bi-component rezistente chimic (epoxidice, uretanice)Polimerizarea continua dupa aplicare>>> strat stabil [si dur] cu legaturi transversale tari
Acoperiri protectoare avansate
Mecanisme:1. oxidare intensa la suprafata otelului >>> pasivare2. Strat bariera impotriva avansarii coroziunii
Autoreparare:
Refacere de strat oxidicprotector in zona zgariata
2Fe3+ 3MoO42- Fe2(MoO4)3
Protectia la coroziune prin polimeri conductori: polipirol, polianilina
Acoperiri protectoare avansate
Polimeri care se autorepara pentru protectia anticoroziva a metalelor.Polimeri care se activeaza sub actiunea radiatiilor UV
Ex. Policaprolactona acrilata – poliuretan: E = 270MPa, A = 350%rata de recuperare a lungimii initiale de 97%
ADEZIVI
Clasificare
A. Compozitieepoxidici, poliuretani, siliconi, acrilati, cianoacrilati, …
B. Forma de prezentarepasta, lichid, film, peleti, banda, …
C. Mod de actiunetopituri calde, topituri calde reactive, termorigizi, de contact, sensibili la presiune, …
D. Capacitatea de incarcarestructurali, semistructurali, nestructurali
PREGATIREA SUPRAFETELORMetode multiple, datorita tipurilor diferite de materiale de imbinat(metal / metal, polimer / polimer, etc.)
Tratamente de suprafata pentru:- Indepartarea / impiedicarea formarii unui strat cu aderenta scazuta;- Maximizarea contactului intim material adeziv (primer);- Asigurarea marimii si duratei fortelor de adeziune;- Generarea unei topografii optime a suprafetei;- Protejarea suprafetei de lipit inainte de operatie;
PREGATIREA SUPRAFETELORScop: cresterea energie superficiale a materialului de lipit
>>> reducerea unghiului de umectare(cresterea gradului de hidrofilicitate)
Metode: - atac chimic- modificare chimica / fizica a legaturilor de suprafata- abraziune / eroziune
Metale – energie superficiala mare (dislocatii, limite de graunte)Polimeri – energie superficiala mica (legaturi covalente)
>>> forta de adeziune intotdeauna mai mare pt. metale
PREGATIREA SUPRAFETELOR- Al si aliajele Al -Metode
a. atac chimic (FPL = Forest Product Laboratories)b. atac electrochimic (PAA = Phosphoric Acid Anodized Etch)
Procesul FPL
1. Degresare – tricloretilena;2. Curatare avansata in mediu alcalin nereactiv la 50 – 80⁰C;3. Atac chimic – solutie 25% H2SO4 + 1-4% Na2Cr2O7, 9-15 min.;
>>> formarea unui oxid stabil4. Spalare – apa, 1-2 min., < 50 ⁰C;5. Uscare – aer, < 65 ⁰C, 1 ora.
PREGATIREA SUPRAFETELOR- Al si aliajele Al -Procesul FPLSe formeaza cratere in zonele cu energie mai mare (intersectii cu dislocatii, …) >>> blocare mecanica
PREGATIREA SUPRAFETELOR- Al si aliajele Al -Procesul PAAPentru inlocuirea FPL (risc de coroziune)Proces similar FPL + anodizare: catod inox, 10V, sol. acid fosforic
>>> blocare mecanica mai avansata
PREGATIREA SUPRAFETELOR- Polimeri -Polimerii – energie superficiala micaNu oxizi >>> nu blocare mecanica
>>> distrugerea legaturilor superficiale cu particule de mare energie>>> legaturile rupte asigura contactul intermolecular
- Efect Corona = descarcare intre electrozi prin plastic (U>>)
- Flacara = formare de grupuri reactive pe suprafata hidroxil, ester, eter, oxigen (radical liber)
- Plasma = N / Ar in incinta vidabila, generator RF
PREGATIREA SUPRAFETELOR- Polimeri -
Efect Corona
PREGATIREA SUPRAFETELOR- Polimeri -
FlamaCorona Plasma
ADEZIVI STRUCTURALI= adezivi cu rezistenta relativ mare, utilizati sub temperatura de tranzitie
vitroasa (general)
Ex. Cianoacrilati, epoxi, acrili, poliuretani, …
Pt. aplicatii nestructurale (semi) - elastomeri
Adezivi epoxidici
Adezivi structurali pentru lemn, metal, sticla, piatra, (plasticuri)
Bicomponent (general)
Stabilitatea termica / chimica – f(temp. polimerizare)
Neopren = policloropren
Physical Form Chips Color Amber Odor Mild, characteristic Specific Gravity at 25/4°C, ASTM D7920-66 (1979) 1.23 Mooney Viscosity, ML 1+4 at 100°C, ASTM D1646-81 42 – 59 Crystallization Rate Medium Storage Stability Good. May undergo some viscosity changes
during storage. Store under cool conditions.
Cloropren
Pentru: sticla, beton, hartie, polimeri, textile, piele, metal
Adezivi acrilici
PMMA
Stabilitate chimica buna, timp scurt de polimerizare
General: bicomponent (fara amestecare)Pentru constructii – inclusiv polimerizare UV
Grupul alchiloil
Cianoacrilati
Nume generic pentru adezivi acrilati (metil – 2 – cianoacrilat)
Polimerizeaza rapid ( < 1 min) in prezenta apeiAdeziv rezistent pentru suprafete compacteSe poate inmuia cu acetona