Βασικοί όροι Μακρομόρια, Βαθμός πολυμερισμού,

Παρουσίαση με θέμα: "Βασικοί όροι Μακρομόρια, Βαθμός πολυμερισμού,"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

0 Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας
Επιστήμη Υλικών ΙΙ (Θ) Ενότητα 10: Πολυμερή και συνθετικές ρητίνες (β’ μέρος) Σταμάτης Μπογιατζής, επίκουρος καθηγητής Τμήμα Συντήρησης Αρχαιοτήτων & Έργων Τέχνης Το περιεχόμενο του μαθήματος διατίθεται με άδεια Creative Commons εκτός και αν αναφέρεται διαφορετικά Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

1 Βασικοί όροι Μακρομόρια, Βαθμός πολυμερισμού,
Μέσο μοριακό βάρος κατ’ αριθμό, Μέσο μοριακό βάρος κατά βάρος, Ελεύθερος όγκος μακρομορίων, Θερμικές μεταβάσεις, Υαλώδης μετάβαση, Θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (Tg), Ημικρυσταλλικά πολυμερή, Τήξη πολυμερών, Θερμοκρασία τήξης πολυμερών (Tm), Μέθοδοι εξακρίβωσης του Tg.

2 Μεγέθη Μακρομορίων Το μήκος της αλυσίδας, ή καλύτερα ο αριθμός των μονάδων μονομερών σε συνδυασμό με το μέγεθος κάθε μιας από αυτές, καθορίζει το μέγεθος ενός μακρομορίου Στα πολυμερή με πολύ μεγάλες αλυσίδες διαπιστώνονται εξαιρετικά μεγάλα μοριακά βάρη. Τα φυσικά πολυμερή, όπως οι πρωτεΐνες, τα νουκλεϊνικά οξέα, κλπ., συντίθενται από τους βιοσυνθετικούς μηχανισμούς των κυττάρων με μεγάλη αυστηρότητα, δηλαδή, όλες ανεξαιρέτως οι αλυσίδες έχουν τον ίδιο αριθμό και αλληλουχία μονομερών, και συνεπώς έχουν το ίδιο μήκος και μοριακό βάρος.

3 Πώς μελετούμε τα μεγέθη των πολυμερών;
Στην εργαστηριακή/ βιομηχανική διαδικασία του πολυμερισμού οι αλυσίδες συντίθενται σε τυχαία μήκη ή μεγέθη. Συνεπώς μέσα στο ίδιο πολυμερές κάθε αλυσίδα έχει κατά κανόνα διαφορετικό μήκος (ή αριθμό μονομερών) από τη γειτονική της. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα μια κατανομή του μήκους των αλυσίδων ή ισοδύναμα, των μοριακών βαρών τους. Για να μελετήσουμε πιο σωστά τα πολυμερή πρέπει να εξετάσουμε είτε μια-μια τις αλυσίδες τους ξεχωριστά, είτε με στατιστικό τρόπο, λαμβάνοντας υπ΄ όψη την κατανομή των μεγεθών.

4 Βαθμός πολυμερισμού (DP) μιας αλυσίδας πολυμερούς
Ας υποθέσουμε ότι έχουμε μια αλυσίδα πολυμερούς με μοριακό βάρος Μ και ένα μόνο είδος μονομερούς στην αλυσίδα (ας το ονομάσουμε Α) τότε το πολυμερές μπορεί να αποδοθεί σχηματικά ως A-A-A-A-… [n επαναλήψεις) ή (Α)n Ο δείκτης n για τη συγκεκριμένη αλυσίδα ονομάζεται βαθμός πολυμερισμού (DP, degree of polymerization). Εάν το μονομερές έχει μοριακό βάρος MA τότε ο βαθμός πολυμερισμού (DP) της αλυσίδας αυτής δίνεται από τη σχέση βαθμός πολυμερισμού: DP = M / MA Ο βαθμός πολυμερισμού εκφράζει τον αριθμό των ομάδων μονομερούς που συγκροτούν τη συγκεκριμένη αλυσίδα.

5 Ο βαθμός πολυμερισμού (DP)
Σε ένα πολυμερές έχει μεγάλη σημασία η παρουσία της μονάδας μονομερούς (ή επαναλαμβανόμενης μονάδας) στο μόριό του. Πράγματι, ένα πολυμερές όπως το πολυαιθυλένιο χτίζεται αποκλειστικά από μικρές μονάδες αιθυλενίου, οι οποίες αποτελούν και τη δομική μονάδα του. Δίνοντας π.χ. τις τιμές n = 4, 5, 6 και άνω, βρίσκουμε αντίστοιχα το οκτάνιο, δεκάνιο, δωδεκάνιο και ούτω καθεξής, με αντίστοιχα αυξανόμενο μήκος αλυσίδας και θερμοκρασία βρασμού. Αιθυλένιο (μονομερές) μονάδα μονομερούς (ή επαναλαμβανόμενη μονάδα)

6 Ο βαθμός πολυμερισμού (DP) για το πολυαιθυλένιο
To πολυαιθυλένιο, είναι ένα θερμοπλαστικό υλικό, ευρύτατα χρησιμοποιούμενο στις συσκευασίες και αλλού, με συνήθη βαθμό πολυμερισμού n=3000. Εδώ, τις περισσότερες φορές δεν μιλάμε για θερμοκρασία βρασμού, επειδή αυτή αναμένεται να είναι τόσο υψηλή που το υλικό αποσυντίθεται (θερμική αποικοδόμηση, ή καταστροφή) πριν φθάσει σε αυτή. Αιθυλένιο (μονομερές) μονάδα μονομερούς (ή επαναλαμβανόμενη μονάδα)

7 Μοριακό βάρος ενός πολυμερούς (1 από 3)
Μοριακό βάρος ενός πολυμερούς (1 από 3) Σε ένα φυσικό πολυμερές (π.χ. μια πρωτεΐνη) όπου όλες οι αλυσίδες είναι αυστηρά ταυτόσημες μεταξύ τους, ο βαθμός πολυμερισμού της αλυσίδας ως προς κάθε μονομερές, είναι βαθμός πολυμερισμού του όλου πολυμερούς και φυσικά το πολυμερές έχει μια συγκεκριμένη τιμή μοριακού βάρους, Μ. Τα συνθετικά πολυμερή δεν έχουν ακριβές μοριακό βάρος Σε μια ποσότητα πολυμερούς που παράγεται από μια βιομηχανική διαδικασία (ή σύνθεση) το μήκος των αλυσίδων δεν είναι ενιαίο, ή ισοδύναμα, ο βαθμός πολυμερισμού δεν είναι αυστηρά ο ίδιος.

8 Μέσο μοριακό βάρος ενός πολυμερούς (2 από 3)
Ο μοριακός του τύπος της πολυαιθυλενογλυκόλης (PEG1000) δεν είναι πάντα HO-CH2-(CH2-CH2-O)22-CH2-OH Για τις αλυσίδες PEG-1000 που παράγεται από μια βιομηχανική διαδικασία, εκτός της παραπάνω περίπτωσης, υπάρχουν και άλλα μήκη αλυσίδων: 68% των αλυσίδων έχουν τον παραπάνω μοριακό τύπο 10% έχουν μοριακό τύπο HO-CH2-(CH2-CH2-O)21-CH2-OH 15% των αλυσίδων έχουν μοριακό τύπο HO-CH2-(CH2-CH2-O)23-CH2-OH 7% των αλυσίδων έχουν μοριακό τύπο HO-CH2-(CH2-CH2-O)24-CH2-OH.

9 Μέσο μοριακό βάρος ενός πολυμερούς (3 από 3)
Συνεπώς, επειδή στη δεδομένη ποσότητα του πολυμερούς δεν έχουν όλες οι αλυσίδες το ίδιο μήκος, μπορούμε να πούμε ότι υπάρχει μια κατανομή των αλυσίδων με τα παραπάνω ποσοστά. Το μοριακό βάρος ενός πολυμερούς δεν είναι ένας ακριβής αριθμός. Συνεπώς, δεν κάνουμε λόγο απλά για το «μοριακό βάρος», αλλά για το «μέσο μοριακό βάρος» ενός πολυμερούς Στην πολυαιθυλενογλυκόλη-1000, ο αριθμός ‘1000’ υποδηλώνει το μέσο μοριακό βάρος του πολυμερούς (ή πιο σωστά ολιγομερούς!)

10 Μέσο κατ΄αριθμό Μοριακό Βάρος ενός συνθετικού πολυμερούς (1 από 4)
Το μέσο κατ΄αριθμό μοριακό βάρος υπολογίζεται αφού χωρίσουμε τις αλυσίδες κατά κατηγορίες ομοίων μεγεθών (π.χ. μοριακών βαρών) Κατόπιν, υπολογίσουμε το κλάσμα του αριθμού των αλυσίδων σε κάθε κατηγορία μεγέθους .

11 Μέσο κατ΄αριθμό Μοριακό Βάρος ενός συνθετικού πολυμερούς (2 από 4)
Τα δεδομένα που απαιτούνται για τον υπολογισμό του Μ 𝑛 για τις τιμές του παραδείγματος παρουσιάζονται στον Πίνακα. Κατηγορία μοριακών βαρών (g/mol) μέση τιμή Mi (g/mol) % περιεκτικότητα κατ'αριθμό xi xiMi 5000 – 10000 7500 5 0.05 375 10000 – 15000 12500 16 0.16 2000 15000 – 20000 17500 22 0.22 3850 20000 – 25000 22500 27 0.27 6075 25000 – 30000 27500 20 0.2 5500 30000 – 35000 32500 8 0.08 2600 35000 – 40000 37500 2 0.02 750 Αναπροσαρμογή από: Callister W. D., Εισαγωγή στην Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών, Εκδ. Τζιόλα Άθροισμα: g/mol

12 Μέσο κατ΄αριθμό Μοριακό Βάρος ενός συνθετικού πολυμερούς (3 από 4)
= g/mol

13 Μέσο κατ΄αριθμό Μοριακό Βάρος ενός συνθετικού πολυμερούς (4 από 4)
Το μέσο κατ΄ αριθμό μοριακό βάρος ορίζεται ως εξής: Mi είναι η μέση τιμή μοριακού βάρους μέσα στο εύρος μεγεθών της κατηγορίας i wi δηλώνει το κλάσμα βάρους των μορίων μέσα στο ίδιο εύρος μεγεθών.

14 Μέσο κατά βάρος Μοριακό Βάρος ενός συνθετικού πολυμερούς (1 από 4)
Μέσο κατά βάρος μοριακό βάρος Μ 𝑤 : κατανομές μεγεθών των πολυμερικών μορίων ανάλογα με το κλάσμα βαρών των αλυσίδων (ή των μορίων). Το μέσο κατά βάρος μοριακό βάρος υπολογίζεται και εδώ, αφού χωρίσουμε τις αλυσίδες κατά κατηγορίες ομοίων μεγεθών (π.χ. μοριακών βαρών) και κατόπιν, υπολογίσουμε το κλάσμα βάρους των μοριακών αλυσίδων μέσα στις διάφορες κατηγορίες μεγεθών.

15 Μέσο κατά βάρος Μοριακό Βάρος ενός συνθετικού πολυμερούς (2 από 4)
Τα δεδομένα που απαιτούνται για τον υπολογισμό του Μ 𝑤 για τις τιμές του ίδιου υλικού, παρουσιάζονται στον Πίνακα. Κατηγορία μοριακών βαρών (g/mol) μέση τιμή Mi (g/mol) % κατά βάρος wi wiMi 5000 – 10000 7500 2 0.02 150 10000 – 15000 12500 10 0.1 1250 15000 – 20000 17500 18 0.18 3125 20000 – 25000 22500 29 0.29 6525 25000 – 30000 27500 26 0.26 7150 30000 – 35000 32500 13 0.13 4225 35000 – 40000 37500 750 Αναπροσαρμογή από: Callister W. D., Εισαγωγή στην Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών, Εκδ. Τζιόλα Άθροισμα: g/mol

16 Μέσο κατά βάρος Μοριακό Βάρος ενός συνθετικού πολυμερούς (3 από 4)
= g/mol

17 Μέσο κατά βάρος Μοριακό Βάρος ενός συνθετικού πολυμερούς (4 από 4)
Το μέσο κατά βάρος μοριακό βάρος ορίζεται ως εξής: Mi : μέση τιμή μοριακού βάρους της κατηγορίας i, xi είναι το κλάσμα του συνολικού αριθμού αλυσίδων μέσα στην αντίστοιχη κατηγορία μεγεθών

18 Ο ελεύθερος όγκος των πολυμερών
Κατά τη θέρμανση μια ποσότητας πολυμερούς, σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασιών αυξάνεται απότομα η κινητικότητα των αλυσίδων του. Αυτή η κινητικότητα έχει δραματική επίδραση σε σημαντικές ιδιότητες, όπως ο ελεύθερος όγκος (ό όγκος μεταξύ των αλυσίδων που τους προσδίδει ευκινησία), η μηχανική συμπεριφορά τους (τα κάνει πιο μαλακά ή ελαστοειδή, rubbery) την ευκολία να τα επεξεργαζόμαστε, κλπ. Ελεύθερος όγκος: (Vf)

19 Θερμικές μεταβάσεις διαφόρων τύπων πολυμερών (1 από 3)
Καθώς θερμαίνονται τα πολυμερή είναι δυνατόν να υπεισέλθουν σε διάφορες μεταβολές που μπορούν να διαπιστωθούν εύκολα παρατηρώντας τη μορφολογία τους και την φυσική τους κατάσταση. Tm (Θερμοκρασία Τήξης) Tg (Θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης) κρυσταλλικά ημι-κρυσταλλικά άμορφα (υαλώδη) Υαλώδης φάση Ελαστοειδής φάση Υγρή φάση Ελεύθερος όγκος (Vf) 1 2 3 Ελεύθερος όγκος (Vf)

20 Θερμικές μεταβάσεις διαφόρων τύπων πολυμερών (2 από 3)
Έχουμε ήδη πει ότι τα πολυμερή δεν είναι 100% κρυσταλλικά. Αν όμως ίσχυε η 100% κρυσταλλικότητα, η καμπύλη 3 θα απεικόνιζε την ακραία συμπεριφορά ενός τέτοιου υλικού. Σε αυτή την περίπτωση παρατηρούμε τήξη, δηλ. ισόθερμη αύξηση του Vf και ταυτόχρονη απορρόφηση λανθάνουσας θερμότητας. Tm (Θερμοκρασία Τήξης) Tg (Θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης) κρυσταλλικά ημι-κρυσταλλικά άμορφα (υαλώδη) Υαλώδης φάση Ελαστοειδής φάση Υγρή φάση Ελεύθερος όγκος (Vf) 1 2 3 Η τήξη λέμε ότι είναι μια 1ης τάξης θερμική μεταβολή, επειδή υπεισέρχεται λανθάνουσα θερμότητα.

21 Θερμικές μεταβάσεις διαφόρων τύπων πολυμερών (3 από 3)
Στην καμπύλη 1 η θερμοκρασία Tg εμφανίζεται ως ασυνέχεια (αλλαγή της κλίσης της ευθείας)στην αύξηση του ελεύθερου όγκου. Το υλικό είναι άμορφο. Στην καμπύλη 2 στο ίδιο υλικό παρατηρείται θερμοκρασία Tg και θερμοκρασία Tm. Το υλικό είναι ημικρυσταλλικό. Ελεύθερος όγκος (Vf) Tm (Θερμοκρασία Τήξης) Tg (Θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης) κρυσταλλικά ημι-κρυσταλλικά άμορφα (υαλώδη) Υαλώδης φάση Ελαστοειδής φάση Υγρή φάση 1 2 3

22 Η θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (1 από 3)
Κατά τη θέρμανση, αυξάνεται η κινητικότητα των αλυσίδων καθώς το υλικό απορροφά θερμότητα (ενδόθερμη μεταβολή) Υπάρχει μια θερμοκρασία κατά την οποία η κινητικότητα (και ο ελεύθερος όγκος αυξάνονται απότομα). Καλείται θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (Tg) Tα μόρια που ήταν ουσιαστικά «παγωμένα» στις θέσεις τους κάτω από το Tg, αρχίζουν να υφίστανται περιστροφικές και μεταφορικές κινήσεις άνω του Tg. Θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης θερμοχωρητικότητα θερμοκρασία Glass is a metastable state, and its entropy, density, and so on, depend on the thermal history. Therefore, the glass transition is primarily a dynamic phenomenon: on cooling a liquid, internal degrees of freedom successively fall out of equilibrium. However, there is a longstanding debate whether there is an underlying second-order phase transition in the hypothetical limit of infinitely long relaxation times Tgdscenglish από User A1 διαθέσιμο με άδεια CC BY-SA 3.0

23 Tgdscenglish από User A1 διαθέσιμο με άδεια CC BY-SA 3.0
Η υαλώδης μετάβαση Κατά την ψύξη, κάτω από την θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (Tg) συμβαίνει ο σταδιακός μετασχηματισμός από ένα ελαστοειδές σε ένα υαλώδες (ελαστόμορφο) και τελικά, σε ένα άκαμπτο υλικό. Θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης θερμοχωρητικότητα θερμοκρασία Tgdscenglish από User A1 διαθέσιμο με άδεια CC BY-SA 3.0

24 Τήξη και υαλώδης μετάβαση
Για το κρυσταλλικό υλικό, υπάρχει μια ασυνεχής μεταβολή του ειδικού όγκου στη θερμοκρασία τήξης Tm. Η καμπύλη του πλήρως αμόρφου υλικού είναι συνεχής, και υφίσταται μια αλλαγή της κλίσης στη θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης, Tg. Θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης Θερμοκρασία τήξης θερμοχωρητικότητα θερμοκρασία Tgdscenglish από User A1 διαθέσιμο με άδεια CC BY-SA 3.0

25 Η θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (2 από 3)
Η ευκαμψία των αλυσίδων ελαττώνεται και το Tg αυξάνει από τους παρακάτω παράγοντες: Παρουσία ογκωδών πλευρικών ομάδων. Για παράδειγμα, οι τιμές Tg για το πολυπροπυλένιο και το πολυστυρένιο είναι -18°C και 100°C αντίστοιχα. Polyethylene repeat unit από Magmar452 διαθέσιμο ως κοινό κτήμα Polystyrene από Yikrazuul διαθέσιμο ως κοινό κτήμα

26 Η θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (3 από 3)
Πολικά πλευρικά άτομα ή ομάδες ατόμων. Αυτό μπορεί να επιβεβαιωθεί συγκρίνοντας τιμές Tg για το πολυπροπυλένιο (-18°C) και το πολυβινυλοχλωρίδιο (87°C). Διπλοί δεσμοί και οι αρωματικές ομάδες στις αλυσίδες έχουν την τάση να προκαλούν ακαμψία στο μοριακό σκελετό. Polypropylen από NEUROtiker διαθέσιμο ως κοινό κτήμα Polyvinylchlorid από NEUROtiker διαθέσιμο ως κοινό κτήμα

27 Θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (Tg) (1 από 2)
Θερμοκρασίες τήξης και υαλώδους μετάβασης ορισμένων από τα συνηθέστερα πολυμερή υλικά. Η παρουσία ογκωδών και πολικών πλευρικών ομάδων προκαλεί αύξηση στο Tg

28 Θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (Tg) (2 από 2)
Υλικό Θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης Tg, (°C) Θερμοκρασία τήξης (°C) Πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (PE ΗD) -110 115 Πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE) -97 327 Πολυαιθυλένιο (χαμηλής πυκνότητας) (PE LD) -90 137 Πολυπροπυλένιο (PP) -18 175 Nylon 6,6 57 165 Πολυεστέρας (PET) 69 265 Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) 87 212 Πολυστυρένιο (PS) 100 240 Πολυκαρβονικός εστέρας (PC) 150

29 Θερμοπλαστικά πολυμερή
Τα θερμοπλαστικά γίνονται μαλακότερα όταν θερμαίνονται (και κατά περίπτωση υγροποιούνται) και σκληρύνονται όταν ψύχονται. Οι διαδικασίες αυτές είναι αντιστρεπτές και μπορούν να επαναληφθούν. Σε μοριακό επίπεδο, καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, οι δευτερογενείς διαμοριακές δυνάμεις μειώνονται (λόγω αυξημένης διαμοριακής κίνησης). Τα θερμοπλαστικά υλικά είναι σχετικώς μαλακά και όλκιμα. Τα περισσότερα γραμμικά πολυμερή, καθώς και εκείνα που έχουν διακλαδισμένες δομές με ευέλικτες αλυσίδες είναι θερμοπλαστικά.

30 Αύξηση θερμοκρασίας πολυμερούς
Κατά την θέρμανση ενός πολυμερούς άνω του Tg επιφέρουμε Αύξηση της κινητικότητας των αλυσίδων Αύξηση του ελεύθερου όγκου (Vf) Αύξηση του γραμμικού συντ. θερμικής διαστολής (LCTE) Αύξηση της ελαστικότητας Το υλικό γίνεται πιο «κολλώδες»

31 Μέθοδοι διαπίστωσης του Tg (1 από 4)

32 Μέθοδοι διαπίστωσης του Tg (2 από 4)
Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC): Παρακολουθούμε ένα πολυμερές κατά τη θέρμανσή του, και μετρούμε μια ιδιότητά του ως συνάρτηση της θερμοκρασίας ή του χρόνου θέρμανσης Συνήθως μετράται η θερμοχωρητικότητα (θερμότητα σε cal ή Joule ανά γραμμάριο) ενός δείγματος συναρτήσει της θερμοκρασίας. Εναλλακτικά, αποτυπώνεται ο ρυθμός μεταβολής της θερμότητας (σε μονάδες ισχύος, W ή mW)

33 Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC)
Μια ποσότητα υλικού ( g) τοποθετείται σε ειδικό μικροδοχείο (καψύλιο) και υποβάλλεται σε θερμοκρασιακό κύκλο, ξεκινώντας από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος (ή και χαμηλότερα με χρήση ειδικού ψυγείου), έως μια ασφαλή σχετικά υψηλή θερμοκρασία. Κατά τη θερμοκρασιακή άνοδο καταγράφεται η ενθαλπία του συστήματος, η οποία απεικονίζεται ως μια σιγμοειδής (S) καμπύλη. Inside DSC small από Walkerma διαθέσιμο με άδεια CC BY-SA 3.0

34 Μέθοδοι διαπίστωσης του Tg (3 από 4)

35 Μέθοδοι διαπίστωσης του Tg (4 από 4)
Σανδαρράχη: Κατά την αύξηση της θερμοκρασίας σημειώνεται ενδόθερμη μεταβολή (προς τα κάτω) . Από: M. R. Schilling, The Glass Transition of Materials Used in Conservation, Studies in Conservation, Vol. 34, No. 3 (Aug., 1989), pp

36 Άλλες μέθοδοι διαπίστωσης του Tg
Η θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης μπορεί να διαπιστωθεί παρακολουθώντας οιοδήποτε μέγεθος επηρεάζεται από την αλλαγή στην κινητικότητα και τον ελεύθερο όγκο των πολυμερών ανάλογα με τη θερμοκρασία Ανάλογες μεταβολές εμφανίζουν και άλλα μεγέθη όπως ο συντελεστής θερμικής διαστολής, το μέτρο ελαστικότητας του Young, η οπτική πυκνότητα.

37 Η θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης στην καθημερινότητα (1 από 2)
Στο σιδέρωμα ενός υφάσματος, οι ίνες θερμαίνονται ώστε να υπερβαίνουμε το σημείο Tg . Το βάρος του σίδερου και η πίεση που ασκούμε προσανατολίζει σχετικά εύκολα τις ίνες ώστε να ευθυγραμμίζονται Στη συνέχεια το ύφασμα σταδιακά ψύχεται και οι ίνες διατηρούν την ευθυγράμμισή τους (=«σιδερωμένο»)  Ironing a shirt από Colin διαθέσιμο με άδεια CC BY-SA 3.0

38 Η θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης στην καθημερινότητα (2 από 2)
Το Tg των υλικών μπορεί να μειωθεί σημαντικά (δηλαδή να γίνουν πιο εύκαμπτα σε θερμοκρασία δωματίου) με την προσθήκη πλαστικοποιητών Οι πλαστικοποιητές είναι μικρά μόρια τα οποία παρεισφρύουν ανάμεσα στις αλυσίδες και αυξάνουν τις αποστάσεις μεταξύ των αλυσίδων και άρα το Vf. Σε αυτή την κατάσταση, οι αλυσίδες των πολυμερών μπορούν και κινούνται με μεγαλύτερη ευκολία η μια σε σχέση με την άλλη. Η «μυρωδιά του καινούργιου αυτοκινήτου» οφείλεται στην εξάτμιση των πλαστικοποιητών που υπάρχουν στο υλικό των πλαστικών μερών του αυτοκινήτου. Bentley Continental GTC 011 από 天然ガス διαθέσιμο με άδεια CC BY-SA 3.0

39 Θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή
Τα θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή γίνονται μονίμως σκληρά όταν εφαρμόζεται σε αυτά μια τάση και δεν μαλακώνουν εάν επακολουθήσει θέρμανση. Κατά την αρχική θερμική επεξεργασία, δημιουργούνται ομοιοπολικοί δεσμοί διασταυρώσεων μεταξύ γειτονικών μοριακών αλυσίδων. Οι δεσμοί αυτοί προσδένουν τις αλυσίδες μεταξύ τους ώστε να αντιστέκονται στις δονητικές και περιστροφικές κινήσεις των ομάδων σε υψηλές θερμοκρασίες. Η δημιουργία διασταυρώσεων πραγματοποιείται σε αρκετή έκταση, ώστε να διασταυρώνεται το 10 έως 50% των ομάδων μονομερών.

40 Βιβλιογραφία McMurry John, Οργανική Χημεία, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, (ενιαίος τόμος) Callister, W. D., Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών, Εκδ. Τζιόλα, Θεσσαλονίκη 2003. G. Strobl, The Physics of Polymers, 2007, Springer, New York C. E. Carraher, Giant Molecules, 2003, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey J. Bicerano, Encyclopedia of Polymer Science and Technology. Copyright John Wiley & Sons, Inc., σελ J. W. Wicks, F. N. Jones, S. P. Pappas and D. A. Douglas, Organic Coatings, 2007, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey Y. Shashoua, Conservation of Plastics, 2008, Butterworth- Heinemann/Elsevier, Oxford M. R. Schilling, The Glass Transition of Materials Used in Conservation, Studies in Conservation, Vol. 34, No. 3 (Aug., 1989), pp C. V. Horie, Materials for Conservation, 2010, Butterworth- Heinemann/Elsevier, Oxford

41 Τέλος Ενότητας

42 Σημειώματα

43 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Αθήνας, Σταμάτης Μπογιατζής Σταμάτης Μπογιατζής. «Επιστήμη Υλικών ΙΙ (Θ). Ενότητα 10: Πολυμερή και συνθετικές ρητίνες (β’ μέρος)». Έκδοση: 1.0. Αθήνα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: ocp.teiath.gr.

44 Σημείωμα Αδειοδότησης
Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό. Οι όροι χρήσης των έργων τρίτων επεξηγούνται στη διαφάνεια «Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων». Τα έργα για τα οποία έχει ζητηθεί άδεια αναφέρονται στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

45 Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων
Δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, παρά μόνο εάν ζητηθεί εκ νέου άδεια από το δημιουργό. διαθέσιμο με άδεια CC-BY Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου και η δημιουργία παραγώγων αυτού με απλή αναφορά του δημιουργού. διαθέσιμο με άδεια CC-BY-SA Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού, και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. διαθέσιμο με άδεια CC-BY-ND Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η δημιουργία παραγώγων του έργου. διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-ND Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου και η δημιουργία παραγώγων του. διαθέσιμο με άδεια CC0 Public Domain Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. διαθέσιμο ως κοινό κτήμα χωρίς σήμανση Συνήθως δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου.

46 Διατήρηση Σημειωμάτων
Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.

47 Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων
Το Έργο αυτό κάνει χρήση περιεχομένου από τα ακόλουθα έργα: Callister W. D., Εισαγωγή στην Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών, Εκδ. Τζιόλα M. R. Schilling, The Glass Transition of Materials Used in Conservation, Studies in Conservation, Vol. 34, No. 3 (Aug., 1989), pp

48 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.