Svojstva polimernih materijala Svojstva - reakcija ili promjena stanja materijala izazvana djelovanjem raznih (unutarnjih ili vanjskih) čimbenika

Svojstva 1.Svojstva tvari - neovisna o obliku i dimenzijama izratka (modul elastičnosti E, modul smičnosti G, Poissonov omjer ν, gustoća ρ, te toplinska, električna, optička i akustička svojstva) 2. Svojstva poluproizvoda – (samo nekoliko stupnjeva prerade i obrade – šipke, limovi, profili) 3. Svojstva gotovog proizvoda – promjena sastava, strukture uslijed konačnog oblikovanja i primjene

Svojstva materijala Rezultati mjerenja nekog svojstva materijala ovise o: mikrostrukturi i makrostrukturi geometriji epruvete (ispitnog tijela) temperaturi pri ispitivanju ostalim uvjetima ispitivanja (okolni medij, trajanje i način opterećivanja ..)

Mehanička svojstva Mehanička svojstva – ponašanje materijala pod utjecajem nekog oblika mehaničkog naprezanje čvrstoća modul elastičnosti (krutost) tvrdoća žilavost istezljivost (deformabilnost) Zbog viskoelastičnog ponašanja (ponašaju se djelomično kao elastični materijali, a djelomično kao viskozne kapljevine) mehanička svojstva se bitno razlikuju od svojstava metalnih i keramičkih materijala. To se odražava i na akustična svojstva.

Viskoelastičnost polimera – ovisnost mehaničkih svojstava o vremenu (frekvenciji) i temperaturi djelovanja opterećenja. Što će se dogoditi s epruvetama pri povišenoj temperaturi ili ako ih opteretimo 2 dana?

Modul elastičnosti Modul elastičnosti - mjera za krutost. Razlikuje se ovisno o vrsti opterećenja: vlačno, tlačno, savojno... Za neke polimerne materijale nema izraženog početnog linearnog dijela s-e dijagrama (ili je slabo izražen) pa se određuje sekantni ili tangencijalni modul elastičnosti. Krutost odnosno modul elastičnosti materijala ovisi o temperaturi i trajanju opterećenja. S porastom temperature pada krutost.

Odnos modul/temperatura za plastiku i gumu

Rastezna (vlačna) čvrstoća Rm Vrijednosti rastezne čvrstoće polimernih materijala manja je oko 10 puta od vrijednosti čvrstoće metala Utjecaji koji mijenjaju rasteznu čvrstoću: molekulna masa (veličina makromolekule) obrada i naknadna obrada stupanj kristalnosti ili umreženosti temperatura, vlažnost brzina opterećenja punila okolišni medij

Statički vlačni pokus – čvrstoća, modul, žilavost Deformacijski dijagrami za karakteristične polimere a)-kruti i krhki; b)-tvrdi i žilavi; c)-savitljivi i žilavi; d)-savitljvi i lomljivi

Karakteristična područja deformacijske krivulje naprezanje-istezanje

Utjecaj temperature na oblik krivulje σ-ε O kakvim se ovdje polimerima radi?

Istezljivost Određuje se ukupno istezanje pod opterećenjem (a ne konačno istezanje kao kod metala nakon prestanka djelovanja istezanja) Ako do loma dolazi nakon granice tečenja određuje se nominalno istezanje, εt

Amorfni polimeri

Kristalasti plastomeri

Elastična svojstva Ovisna su o krutosti, a ona o jakosti veza i uređenosti strukture (morfologiji)

Elastična deformacija Izravno je povezana s promjenom molekulnih oblika i entropije materijala Ovisi o energiji potrebnoj za nesmetanu rotaciju oko jednostrukih veza u temeljnom lancu

Molekulni model elastičnosti elastomera statističko klupko→ izdužena konformacija

Tvrdoća polimera Tvrdoća-otpornost materijala prodiranju tvrđeg tijela Najčešća metoda: utiskivanje kuglice, primjenjuje se uglavnom za plastomere, duromere i kompozitne materijale. F D h D=5 mm

Tvrdoća elastomera Određuje se najčešće metodom po Shore-u Razlikuju se po geometriji tijela koje se utiskuje i opterećenju (1 ili 5 N) Shore A krnji stožac 1 N C krnji stožac 5 N D šiljak 5 N

Žilavost Žilavost žilavost materijala udarna udarna sa zarezom vlačna udarna žilavost lomna žilavost Dok je čvrstoća mjera za silu koju materijal može podnijeti, žilavost je mjera za energiju koju materijal može apsorbirati prije loma. Žilavost materijala – energija koja odgovara površini ispod krivulje naprezanje – istezanje Udarna: otpornosti materijala prema udaru Lomna – naprezanje potrebno za širenje pukotine (npr. greške kod proizvodnje)

Tipična krivulja deformacije

Udarni rad loma/udarna žilavost brzo i ekonomično mjerenje, primjenjuje se za usporedbu materijala vrste testova: uz pomoć bata (Chrapy i Izod) ispuštanjem poznate mase

Udarna žilavost - 2 osnovna tipa bata: Charpy i Izod - Oba načina određuju gubitak energije loma određene površine. - Kod polimera su uobičajene epruvete sa zarezom (koncentracija naprezanja).

Ovisnost udarne žilavosti o radijusu zareza Udarna žilavost Ovisnost udarne žilavosti o radijusu zareza

Udarna žilavost Ovisnost udarne žilavosti o temperaturi i veličini zareza

Krhki Krhki sa zarezom Žilavi Žilavost Krhki Krhki sa zarezom Žilavi PMMA PP vlažni PA celuloza PE LD PA sa staklenim vlaknima PVC ABS (neke vrste) PS suhi PA PC (neke vrste) PS HI acetali PTFE polisulfon PP HI (neke vrste) PE HD PPO ABS (neke vrste) PC (neke vrste) PE Krhki – lom epruveta bez zareza Krhki sa zarezom – lom zarezanih epruveta Žilavi – nema potpunog loma niti na zarezanim epruvetama

Vlačna udarna žilavost Charpyjev bat drugačiji prihvat ispitivanje folija fiksna i pokretna čeljust ponekad i kao test starenja materijala

Ispuštanje poznate mase s različitih visina različiti oblici “padajućih masa” prednost – višesmjerno opterećenje bliže realnim uvjetima

Udarna žilavost u ovisnosti o temperaturi

Tribološka svojstva polimera Ponašanje materijala u uvjetima trenja a s time povezano i trošenje Trenje-otpor uslijed relativnog gibanja jednog tijela u odnosu na drugo

Tribološka svojstva polimera Trenje i trošenje su svojstva sustava a ne materijala okolni medij protutijelo međumedij osnovno tijelo

Osnovni oblici opterećenja klizanje valjanje vrtanje udaranje osciliranje strujanje

Tribološki opterećeni sustavi Tribološko optrećenje Sklopovi Postupci obrade Klizanje radijalni ležaj, vodilice alati za oblikovanje Kotrljanje kotač/tračnice kotač/cesta uređaj za valjanje Vrtanje aksijalni ležaj uređaj za bušenje Udaranje graničnici alat za drobljenje Osciliranje vibracioni sustavi uređaj za trešenje Strujanje turbinske lopatice kalupi