Badania właściwości mechanicznych oraz palności materiałów polimerowych

Metody Badań Materiałów - laboratorium
Instrukcja do ćwiczenia:
Badania właściwości mechanicznych oraz palności
materiałów polimerowych.
w ramach laboratorium Metody Badań Materiałów
mgr Renata Rybakiewicz, mgr inż. Paweł Gawryś, dr inż. Andrzej Plichta
1. Cel badań
Przeprowadzenie pomiarów właściwości mechanicznych oraz palności kształtek
polimerowych metodą indeksu tlenowego. Do badań wykorzystane zostaną utwardzone
żywice poliestrowe lub epoksydowe o zróżnicowanej zawartości napełniacza (lub/i
uniepalniacza) lub/oraz wybrane tworzywa termoplastyczne. Studenci podejmą próbę
określenia wpływu struktury chemicznej polimeru lub rodzaju i ilości dodatków do tworzywa
sztucznego na jego właściwości mechaniczne i palność.
2. Wstęp teoretyczny
2.1 Ogólny wstęp do zarysu podstaw
Polimery są to związki złożone z makromolekuł. Makromolekuły są zbudowane z
powtarzalnych jednostek zwanych merami. Polimery powstają z substratów
małocząsteczkowych - monomerów. Aby cząsteczka była monomerem - prekursorem
polimeru - musi spełniać jeden z warunków:
-posiada w swojej strukturze wiązania nienasycone np. eten, styren, chlorek winylu
-posiada w swojej strukturze pierścień podatny na otwarcie np. tlenek etylenu, laktony
-posiada w swojej strukturze dwie grupy funkcyjne np. glikol etylenowy i kwas tereftalowy
lub kwas mlekowy.
W zależności od mechanizmu polimeryzacji można wyróżnić dwie podstawowe
metody syntezy polimerów tj. polireakcja łańcuchowa i stopniowa. W polireakcji
łańcuchowej (zwanej potocznie polimeryzacją) wymagany jest inicjator, który rozpoczyna
łańcuch polimerowy a w etapie wzrostu łańcucha w każdym akcie reakcyjnym przyłączeniu
ulega jedna cząsteczka monomeru.
W polireakcji stopniowej (dawniej: polikondensacji lub poliaddycji) nie występuje inicjator a
łączeniu mogą ulegać cząsteczki monomeru oraz większe jednostki, powstałe na skutek
wzajemnej reakcji monomeru, dimeru, trimeru, tetrameru, etc. Z tego też wynika, że stężenie
monomeru maleje bardzo szybko w trakcie reakcji.
Między tymi rodzajami polireakcji występują znaczne różnice:
-polimeryzacja wymaga inicjatora (polimeryzacja rodnikowa, anionowa, kationowa) bądź
katalizatora (polimeryzacja koordynacyjna), polikondensacja może zachodzić bez udziału
katalizatora;
1
Metody Badań Materiałów - laboratorium
- w reakcjach polimeryzacji łańcuchowej nie wydzielają się małocząsteczkowe produkty
uboczne, natomiast w polimeryzacjach stopniowych może wydzielać się produkt
małocząsteczkowy (np. woda kondensacyjna, sól itp.)
-zarówno w polimeryzacji i polikondensacji synteza danego polimeru może być realizowana
według kilku różnych mechanizmów. W przypadku polimeryzacji łańcuchowej używamy
tego samego monomeru (np. styrenu) ale możemy zmieniać centra aktywne odpowiadające za
inicjację lub propagację polimeryzacji (np. wolne rodniki, karboaniony, karbokationy będące centrami aktywnymi inicjatora lub rosnącego łańcucha odpowiednio w polimeryzacji
rodnikowej, anionowej i kationowej lub tworzenie kompleksu ... zobacz całą notatkę