Državni univerzitet u Novom PazaruDržavni univerzitet u Novom PazaruTehničko-tehnološki departmanTehničko-tehnološki departman
Smer- ArhitekturaSmer- Arhitektura PredmetPredmet: :
Građevinski materijaliGrađevinski materijaliTema:Tema:
Polimeri
Predmetni nastavnik: Predmetni nastavnik: Student Student::Ljudmila Kudrijavceva Ljudmila Kudrijavceva Ilda Koca, 07-020 Ilda Koca, 07-020//0909Asistent: Nazim ManićAsistent: Nazim Manić
Novi Pazar 2011. godineNovi Pazar 2011. godine
UvodUvod PolimeriPolimeri su jedinjenja nastala mesu jedinjenja nastala međđusobnim povezivanjem (kovalentnom usobnim povezivanjem (kovalentnom
vezom) malih molekulskih jedinki (monomera) koji se obicno ponavljaju vezom) malih molekulskih jedinki (monomera) koji se obicno ponavljaju po nekom pravilu, u velike molekule (makromolekule)po nekom pravilu, u velike molekule (makromolekule)
Makromolekul-Makromolekul-mnogo ponavljajucih jedinki Mmnogo ponavljajucih jedinki M
MonomerMonomer ( (grc. Monos=sam + meros=deogrc. Monos=sam + meros=deo) molekulske jedinke koje ) molekulske jedinke koje povezivanjem stvaraju polimerpovezivanjem stvaraju polimer
Sintetski se polimeri dobijaju hemijskim procesima Sintetski se polimeri dobijaju hemijskim procesima polimerizacijepolimerizacije..
M-M-M-M-M-M-M ili –(M)n-
monomer polimer
22
33
Na primer, makromolekul polietilena Na primer, makromolekul polietilena (PE) dobi(PE) dobijja se spajanjem a se spajanjem molekula etena (etilena): molekula etena (etilena):
n Cn C22HH4 4 - (C- (C22HH44))n n
n molekul etena formira makromolekul polietilenan molekul etena formira makromolekul polietilena
44
Polimerizacija, dakle, predstavlja reakciju dobijanja polimera iz odgovarajućh monomera,
tako da u opštem slučaju važi relacija:nM Mn
Monomer Polimer
Kao primer može da posluži reakcija etilenglikola i adipinske kiseline, čiji je rezultat
polimer poliester:
55
Struktura polimeraStruktura polimera Polimeri su na normalnim temperaturama čvrste Polimeri su na normalnim temperaturama čvrste
supstance.supstance. Struktura polimera je uglavnom Struktura polimera je uglavnom amorfnaamorfna, što znači da u , što znači da u
ovim supstancama ne postoji neki pravilan raspored ovim supstancama ne postoji neki pravilan raspored čestica-izgrađivača.čestica-izgrađivača.
Postoje, međutim, polimeri, kod kojih jedan deo Postoje, međutim, polimeri, kod kojih jedan deo makromolekula ima izvestan uređen poredak, tj. ima makromolekula ima izvestan uređen poredak, tj. ima kristalnu strukturukristalnu strukturu..
amorfna mješovita amorfno/kristalna
Ilustracija struktura polimera
66
Makromelikuli polimera mogu da budu:
a) linearni
b) razgranati
c) mrežasti
77
Podela polimeraPodela polimera
88
99
Prirodni polimerni materijali biljnog porijekla Prirodni polimerni materijali biljnog porijekla (smole (smole različitih drveća) su:različitih drveća) su:
Kaučuk Jantar Kolofonij Šelak
1010
celuloidceluloid (celuloza + dušična (celuloza + dušična kiselina celulozni nitrat + kamfor), kiselina celulozni nitrat + kamfor), je našao široku primenu pre svega je našao široku primenu pre svega
kao zamena za slonovaču (npr. kao zamena za slonovaču (npr. bilijarske kugle, nakit, češljevi, bilijarske kugle, nakit, češljevi,
dugmad, lutkedugmad, lutke, , lopticeloptice za bilijar za bilijar))..
Industrijska sinteza (fenol + formaldehid) prvog umetnog polimernog materijala – bakelita.
1111
Struktura i ponašanje polimera pri zagrevanjuStruktura i ponašanje polimera pri zagrevanju
Struktura polimera je u opštem slučaju Struktura polimera je u opštem slučaju amorfnaamorfna, što znači , što znači da u okviru ovih supstanci ne postoji neki pravilan raspored da u okviru ovih supstanci ne postoji neki pravilan raspored čestica-izgrađivača. čestica-izgrađivača.
Postoje, međutim i polimeri kod kojih jedan deo Postoje, međutim i polimeri kod kojih jedan deo makrommakromolekuolekula ima izvestan uređen poredak , što znači da la ima izvestan uređen poredak , što znači da se u ovakvim slučajevima uporedo sa amorfnse u ovakvim slučajevima uporedo sa amorfnoom m strukturom pojavljuje i strukturom pojavljuje i kristalnakristalna struktura. Ovakvi polmeri struktura. Ovakvi polmeri se nazivaju kristalitima ili kristalnim polimerima.se nazivaju kristalitima ili kristalnim polimerima.
Amorfna struktura (najcešce)
Kristalna struktura
1212
A B C
D E
1313
Prema ponašanju pri zagrejavanju i Prema ponašanju pri zagrejavanju i elastičnim svojstvima razlikuju se:elastičnim svojstvima razlikuju se:
Plastomeri pri porastu
temperature omekšavaju (te se potom, pri opadanju temperature skrućuju.
Duromeri se pri rastu
temperature ne omekšavaju
Elastomeri imaju izražena
elastična svojstva.
Elastoplastomeri imaju elastična
svojstva kao elastomeri, a pri rastu/opadanju temperature se
omekšavaju/skrućuju kao
plastomeri.
Često se duromeri i plastomeri nazivaju plastičnim masama, a elastomeri i elastoplastomeri gumama.
Često se duromeri i plastomeri nazivaju plastičnim masama, a elastomeri i elastoplastomeri gumama. 1414
Šematski prikaz izgleda polimera
1515
σp ...granica proporcionalnostiσe ... granica elastičnostiσR ...granica razvlačenjaσM ...čvrstoćaB - C...puzanje (hladno tečenje)E = tgα... modul elastičnosti
Tipičan σ - ε dijagram polimernog materijala
Mehanička svojstva polimera:
Za primenu u građevinarstvu termoplastični materijali se ispituju na temperaturama od -20 do 40C
-čvrstoće pri zatezanju, pritisku i savijanju, relativna izduženja pri prekidu, modul elastičnosti.
Ispitivanja na zatezanje vrše se na uzorcima štapastog, odnosno trakastog oblika, ili na „oslabljenim“ uzorcima koji se karakterišu reduciranim poprečnim presecima u srednjim zonama.
1616
Jednokomponentni polimeri retko se primenjuju u tehnici.Jednokomponentni polimeri retko se primenjuju u tehnici.
Po pravilu, radi boljeg prilago Po pravilu, radi boljeg prilagođđavanja svojstava polimeraavanja svojstava polimera osnovna se komponenta meša s pogodnim dodacima. osnovna se komponenta meša s pogodnim dodacima.
Na primer, za poboljšanje savitljivosti dodaju se osnovnoj Na primer, za poboljšanje savitljivosti dodaju se osnovnoj komponenti platifikatori . komponenti platifikatori .
1717
Četiri su primera dodataka:Četiri su primera dodataka:1. 1. PunilaPunila – poboljšanje mehaničkih svojstava i oblikovljivosti → sniženje – poboljšanje mehaničkih svojstava i oblikovljivosti → sniženje
cijene proizvoda cijene proizvoda a) Anorganska punilaa) Anorganska punila b) Organska punila:
2. Stabilizatori– usporavanje (sprečavanje) starenja – razgradnje polimera tokom vremena
prahovi: sprašeni anorganski spojevi (CaCO3, MgCO3,
CaO i ZnO),
vlakna: staklena, mineralna; prahovi: drvo,
plastični otpad
vlakna: prirodna, sintetička
a) UV stabilizatori – ometaju štetni utjecaj ultraljubičastog zračenja (Sunce),
b) antioksidansi – ometaju štetni utjecaj kisika (atmosfera).
1818
3. Bojila 3. Bojila – poboljšanje vizualnog izgleda proizvoda – poboljšanje vizualnog izgleda proizvoda (cijela (cijela masa materijala ili površina proizvoda) masa materijala ili površina proizvoda)
Bojila Bojila
4. Maziva – sprječavanje lijepljenja proizvoda za površine alata koji se koriste u njihovoj izradi (ulja i voskovi):
Maziva
anorganska
organska
mineralna (proizvedeni preradom nafte)
prirodna (biljnog/životinjskog porijekla)
1919
Prema deformisanju pri opterećivanju može se razlikovati pet vrsta plastičnih masa:Prema deformisanju pri opterećivanju može se razlikovati pet vrsta plastičnih masa:Vrsta plastične mase
svojstva svojstva svojstva svojstva
Aelastična i lomljiva
mali mala mala umjerena
Belastična i duktilna
mali mala umjerena velika
Ckruta i čvrsta
veliki velika velika umjerena
Dkruta i duktilna
veliki velika velika velika
Ekruta i krhka
veliki bez umjerena mala
2020
Izrada proizvoda od polimera Izrada proizvoda od polimera
Polimerni materijali, oblikovani na prikladan način (tečnost, zrna), dobijaju se prikladnim petrohemijskim postupcima:
2121
Proizvedeni polimeri se isporučuju u teProizvedeni polimeri se isporučuju u teččnom ili nom ili gumenom, te zrnastom oblikugumenom, te zrnastom obliku
Polietilen HD Poliamid Poliuretan Epoksid
2222
Najčešći postupci oblikovanja proizvoda od Najčešći postupci oblikovanja proizvoda od polimernih materijala su: polimernih materijala su:
2323
Polimerni lateksiPolimerni lateksi
2424
Primeri- primene Primeri- primene
2002. godine su bili udeli primene polimera u svijetu:
2525
Prirodni kaučukPrirodni kaučukPrirodni kaučuk se u prirodi nalazi u soku stabla kaučukovca – "lateksu".
2626
Dobra i loša svojstva polimernih materijalaDobra i loša svojstva polimernih materijala
Dobra svojstva : ⎯ mala gustina, lako oblikovanje,⎯ otpornost prema ⎯
hemikalijama, otpornost prema koroziji i ⎯
gnjiljenju, izolatori topline i ⎯
elektriciteta, sposobnost prigušivanja ⎯
zvuka, lako se bojaju.⎯
Loša svojstva : ⎯ mala čvrstoća, dimenzionalana ⎯
nestabilnost, mala toplinska ⎯
otpornost,-lako zapaljivi,
sklonost starenju i ⎯razgradnji.
2727
Naziv materijala- Naziv materijala- PamukPamuk (pamu(pamuččna vata)na vata) vrsta prema gravrsta prema građđi molekula-polimerii molekula-polimeri podvrsta-vlaknasti materijalipodvrsta-vlaknasti materijali Poreklo-organsko, biopolimeri, fitopolimeriPoreklo-organsko, biopolimeri, fitopolimeri Kriterijum nastajanja-prirodni, modificirani materijalKriterijum nastajanja-prirodni, modificirani materijal Upotrebna forma- delom vezani materijal, role I ploUpotrebna forma- delom vezani materijal, role I ploč č ee
Polimerni građevinski materijali
2828
Naziv materijala- Naziv materijala- TrstikaTrstika vrsta prema gravrsta prema građđi molekula-polimeri-Polimerii molekula-polimeri-Polimeri podvrsta-vlaknasti mateijalpodvrsta-vlaknasti mateijal Poreklo- organsko, biopolimeri, fitopolimeriPoreklo- organsko, biopolimeri, fitopolimeri Kriterijum nastajanja-prirodni materijalKriterijum nastajanja-prirodni materijal Upotrebna forma- vezani snopovi I ploUpotrebna forma- vezani snopovi I ploččee
Polimerni građevinski materijali
2929
Naziv materijala- Kokosova vlaknavrsta prema građi molekula-polimeripodvrsta-vlaknasti materijaliPoreklo-organsko, biopolimeri, fitopolimeriKriterijum nastajanja-prirodni, modificirani materijalUpotrebna forma-vezani vlaknasti materijal, role,meke ploče
Polimerni građevinski materijali
3030
Naziv materijala- Naziv materijala- Morska travaMorska trava vrsta prema gravrsta prema građđi molekula-polimeri-Polimerii molekula-polimeri-Polimeri podvrsta-vlaknasti mateijalpodvrsta-vlaknasti mateijal Poreklo- organsko, biopolimeri, fitopolimeriPoreklo- organsko, biopolimeri, fitopolimeri Kriterijum nastajanja-prirodni materijalKriterijum nastajanja-prirodni materijal Upotrebna forma- nevezani vlaknasti materijal, materijal za ispunuUpotrebna forma- nevezani vlaknasti materijal, materijal za ispunu
Polimerni građevinski materijali
3131
Naziv materijala- Slamavrsta prema građi molekula-polimeripodvrsta-vlaknasti mateijalPoreklo- organsko, biopolimeri, fitopolimeriKriterijum nastajanja-prirodni materijalUpotrebna forma-blokovi od zbijene slame
Polimerni građevinski materijali
3232
Naziv materijala- Ovčja vunaVrsta prema građi molekula-polimeripodvrsta-vlaknasti mateijalPoreklo- organsko, animalni polimeriKriterijum nastajanja-prirodni materijalUpotrebna formarole meke vune I ratresita vlakna za ispunu
Polimerni građevinski materijali
3333
Naziv materijala- Drveni izresciVrsta prema građi molekula-polimeripodvrsta-vlaknasti mateijalPoreklo- organsko, animalni polimeriKriterijum nastajanja-prirodni materijalUpotrebna forma- rasuti izresci, iverje
Polimerni gradjevinski materijali
3434
Očuvanje okoline Optimalno korišcenje prirodnih resursa podrazumeva dug životni vek
polimernih materijala (ne proizvoda – isti polimerni materijali se mogu više puta koristiti). Mere su:
3535
Plastične mase imaju velike toplotne moći te bi se proizvodi od plastičnih masa nakon isteka veka njihovog trajanja, ako nisu biorazgradivi niti kompostibilni, mogli koristiti i kao gorivo za
grejanje (kotlovska postrojenja).
3636
ZakljuZaključčakakPolimerima se nazivaju materijali koje formiraju organske
makromolekule, koji nastaju uspostavljanjem hemijskih veza jednostavnijih molekula organskih spojeva – monomera
Struktura polimera moze biti amorfna I kristalasta
Polimeri mogu biti prirodni I vestački
Polimeri se dele na plastomere, duromere, elastomere,
Plastične mase- polimeri + dodaci
Polimeri se koriste u građevinarstvu kao materijali za ispunu, oblogu, izolaciju I dr.
Hvala na paznji Hvala na paznji
3737
Literatura:Literatura: http://sr.wikipedia.org/sr/%D0%9Ahttp://sr.wikipedia.org/sr/%D0%9A
%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%B3%D0%BE%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%98%D0%B0:%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%80%D0%B8%D1%98%D0%B0:%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B8
http://www.gradst.hr/Portals/9/docs/katedre/Gradjevinski%20materijali/http://www.gradst.hr/Portals/9/docs/katedre/Gradjevinski%20materijali/web/POLIMERNI%20%20MATERIJALI.pdfweb/POLIMERNI%20%20MATERIJALI.pdf
http://www.gradst.hr/Portals/9/docs/katedre/Gradjevinski%20materijali/http://www.gradst.hr/Portals/9/docs/katedre/Gradjevinski%20materijali/web/POLIMERNI%20%20MATERIJALI.pdfweb/POLIMERNI%20%20MATERIJALI.pdf
http://www.gradst.hr/Portals/9/docs/katedre/Gradjevinski%20materijali/http://www.gradst.hr/Portals/9/docs/katedre/Gradjevinski%20materijali/web/POLIMERNI%20%20MATERIJALI.pdfweb/POLIMERNI%20%20MATERIJALI.pdf
http://seminar.tvz.hr/materijali8/A-06.pdfhttp://seminar.tvz.hr/materijali8/A-06.pdf
http://www.grf.bg.ac.rs/mm/files/learnmat/19Polymers.pdfhttp://www.grf.bg.ac.rs/mm/files/learnmat/19Polymers.pdf3838