8 Polimeri 1 New

download 8 Polimeri 1 New

of 22

description

ygyd

Transcript of 8 Polimeri 1 New

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    1/22

    POLIMERI Poglavlje 8

    8.1 Uvodna razmatranja

    Visokomolekularna jedinjenja - polimeri predstavljaju bitnu komponentu plastinih masakoje danas zauzimaju sve vanije mesto u tehnici. Iz tih razloga je izuzetno vanopoznavati osnovna svojstva polimera. Na svojstva i ponaanje polimernih materijala utierelativno veliki broj hemijskih i strukturalnih karakteristika. Neke od njih su slede!e"

    Nivo kristalnosti polimera- utie na gustinu# krutost# tvrdo!u i ilavost# Nivo ukrtanja- utie na krutost gumastih materijala# $truktura polimera - utie na temperaturu topljenja i na temperaturu

    staklastog prelaza.

    $em polimera koji se dobijaju sintetikim putem# procesima hemijskog inenjerstva# oni

    postoje i u prirodi - kao proizvod biljaka i ivotinja koji su kori!eni vekovima unazad.%vde se pre svega misli na drvo# gumu# pamuk# vunu# kou i svilu. &rugi prirodnipolimeri poput proteina# enzima# skroba i celuloze su vani u biolokim i 'iziolokimprocesima biljaka i ivotinja. (oderni nauni istraivaki alati su omogu!ili odre)ivanjemolekularne strukture ove grupe materijala i razvoj velikog broja polimera koji sesintetiu iz malih organskih molekula. (nogi# danas rado kori!eni materijali poput"guma i vlaknastih materijala su sintetiki polimeri. Nakon &rugog svetskog rata#podruje materijala je gotovo revolucionarno oboga!eno otkrivanjem sintetikihpolimera. $intetiki polimeri se mogu proizvesti vrlo je'tinim postupcima# a njihovasvojstva se mogu menjati do tog nivoa da su neki od njih superiorniji u odnosu na njihoveprirodne ekvivalente. * nekim primenama metalni i drveni elementi su zamenjeni

    plastinim koji imaju zadovoljavaju!a svojstva i koji se mogu proizvesti po niskoj ceni.+ao to je to sluaj sa metalima i keramikama# svojstva polimera su u znatnoj meripovezana sa konstutivnim elementima koji ine ove materijale. %tud ovo poglavljeizuava molekularne i kristalne strukture polimera.

    8.2 Ugljovodonini molekuli

    $em ugljenika organska jedinjenjaskoro uvek sadre i vodonik# esto kiseonik# azot ihalogeneelemente# a mogu da sadre sumpori 'os'or. &a bi se mogle objasniti osobineorganskih jedinjenja potrebno je znati od kojih elemenatase sastoje i koliko elemenataulazi u sastav datog molekula. +ako bi se to saznalo potrebno je znati molekulsku

    'ormulu. Ipak poznavanje hemijske 'ormule nekog jedinjenja daje veoma malo podatakao osobinama tog jedinjenja. Na primer hemijska 'ormula ,/% moe da odgovaradvoma potpuno razliitim jedinjenjima. %na odgovara etanoluali odgovara i dimetil-etru.+od etanola kiseonikje vezan za ugljeniki vodonika kod dimetil-etra kiseonik je vezanza dva ugljenikova atoma. 0ato se koristestrukturne 'ormule.o u 2VIIIvekupre naunih saznanja o atomskoj i molekulskoj strukturi# prime!eno jeda hemijska 'ormula nije dovoljna za karakterizaciju nekog molekula. Na)eno je mnogorazliitih supstanci imaju istu hemijsku 'ormulu# to znai da osobine molekula sem od

    http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A3%D0%B3%D1%99%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%B5%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%90%D0%B7%D0%BE%D1%82http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A5%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B8_%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A5%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B8_%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A5%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B8_%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A5%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B8_%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A1%D1%83%D0%BC%D0%BF%D0%BE%D1%80http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A4%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%90%D1%82%D0%BE%D0%BChttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%81%D0%BA%D0%B0_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%81%D0%BA%D0%B0_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%95%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%BBhttp://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%94%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BB-%D0%B5%D1%82%D0%B0%D1%80&action=edit&redlink=1http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%B5%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A3%D0%B3%D1%99%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A1%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%BD%D0%B0_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0&action=edit&redlink=1http://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A1%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%BD%D0%B0_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0&action=edit&redlink=1http://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A1%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%BD%D0%B0_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0&action=edit&redlink=1http://sr.wikipedia.org/sr-el/18._%D0%B2%D0%B5%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/18._%D0%B2%D0%B5%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%83%D0%BBhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A3%D0%B3%D1%99%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%B5%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%90%D0%B7%D0%BE%D1%82http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A5%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B8_%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A1%D1%83%D0%BC%D0%BF%D0%BE%D1%80http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A4%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%90%D1%82%D0%BE%D0%BChttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%81%D0%BA%D0%B0_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%81%D0%BA%D0%B0_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%95%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%BBhttp://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%94%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BB-%D0%B5%D1%82%D0%B0%D1%80&action=edit&redlink=1http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%B5%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A3%D0%B3%D1%99%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A1%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%BD%D0%B0_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0&action=edit&redlink=1http://sr.wikipedia.org/sr-el/18._%D0%B2%D0%B5%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%83%D0%BB
  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    2/22

    broja i vrste atoma zavise jo od nekih dodatnih 'aktora. ojavila se ideja da je taj 'aktornain na koji su atomi vezani u posmatranom molekulu. ionir ovog istraivanja bio je+ekuleali i niz drugih naunika. %d ove ideje je nastala strukturalna teorija organskihmolekula. %snove strukturne 'ormule su bile"

    4tomi u molekulu su me)u sobom povezani kovalentnim vezama# tako to jebroj kovalentnih veza za jedan atom uvek isti. *gljenikovi atomi se me)usobno mogu vezivati u neogranienom broju

    grade!i otvorene ili zatvorene prstenove# a hemijska veza izme)u dvaugljenikova atoma moe biti jednostruka# dvostruka i trostruka.

    $vakom organskom jedinjenju odgovara jedna struktura to jest jedan nain iredosled kojim su atomi u tom molekulu vezani.

    Ve!ina polimera je organska po svom sastavu i poreklu. Iz tih razloga su ovde prikazanaosnovna znanja koja su u vezi sa strukturom organskih molekula"

    Veliki broj organskih materijala su ugljovodonici# koji se sastoje od vodonikai ugljenika5

    Intermolekularne veze su kovalentne# $vaki ugljenini atom ima etri elektrona# koja mogu uestvovati u

    kovalentnim vezama# $vaki vodonikov atom ima samo jedan elektron za vezivanje.

    ednostrukekovalentnevezepostoje tamo gde svaki od dva vezivna atoma uestvuje sapo jednim elektronom kao to je to pokazano ematski na slici 6.7 za molekul metana8,69. &vostrukeitrostrukevezeizme)u dva ugljenina atoma ukljuuju deljenje dva ilitri para elektrona. Na primer# kod etilena# koji ima hemijsku 'ormulau ,6# dva

    ugljenina atoma su dvosturko vezana zajedno i svaki je tako)e jednostruko vezan za dvavodonikova atoma kao to je to prikazano strukturalnom 'ormulom"

    gde simboli :;< i :=< oznaavaju jednostruku i dvostruku kovalentnu vezu. rimertrostruke veze se nalaze kod acetilena - ,"

    (olekuli koji imaju dvostruke i trostruke kovalentne veze nazivaju se nezasi!eni. >oznai# da svaki ugljenini atom nije povezan sa maksimalnim brojem 8etri9 atoma i kaotakav on ostavlja mogu!nost da se drugi atomi ili grupa atoma prikljue ovomorginalnom poetom molekulu. +od zasi!enihugljovodonika sve veze su jednostruke inijedan atom se ne moe vezati bez prethodnog uklanjanja drugih atoma koji su ve!vezani. Neki od prostih ugljovodonika pripadaju 'amiliji para'ina. ?anani para'inski

    http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A4%D1%80%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%B8%D1%85_%D0%9A%D0%B5%D0%BA%D1%83%D0%BB%D0%B5http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9A%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BD%D0%B0_%D0%B2%D0%B5%D0%B7%D0%B0http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A5%D0%B5%D0%BC%D0%B8%D1%98%D1%81%D0%BA%D0%B0_%D0%B2%D0%B5%D0%B7%D0%B0http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A5%D0%B5%D0%BC%D0%B8%D1%98%D1%81%D0%BA%D0%B0_%D0%B2%D0%B5%D0%B7%D0%B0http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A4%D1%80%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%B8%D1%85_%D0%9A%D0%B5%D0%BA%D1%83%D0%BB%D0%B5http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9A%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BD%D0%B0_%D0%B2%D0%B5%D0%B7%D0%B0http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A5%D0%B5%D0%BC%D0%B8%D1%98%D1%81%D0%BA%D0%B0_%D0%B2%D0%B5%D0%B7%D0%B0
  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    3/22

    molekuli ukljuuju metan 8,69# etan 8,69# propan 8,3/9 i butan 8,61@9. $trukturane'ormule za para'inske molekule date su u tabeli A.1.

    +ovalentne vezeu svakom molekulu su jake ali su slabe vodonine i Van der Valsovesile te koje postoje izme)u molekula pa zbog toga ovi ugljovodonini molekuli imajurelativno niske temperature kljuanja i topljenja. (e)utim# temperatura kljuanja raste sapove!anjem molarne mase 8tabela A.19.*gljovodonina jedinjenja sa istom strukturom mogu imati razliite atomskeorganizacije. %va pojava se naziva izomerizmom. Na primer# postoje dva izomera

    butana. Normalni butan ima strukturu"

    dok se molekul izobutana prikazuju slede!om strukturnom 'ormulom"

    Neke od 'izikih svojstava ugljovodonika zavisi!e i od oblika izomera. Na primer#temperature kljuanja za normalni butan i izobutan su -@#B i -1#3 C, respektivno.ostoji mnotvo drugih organskih grupa# pri emu su mnogi od njih ukljueni u izradupolimernih struktura. Nekoliko poznatijih grupa predstavljeno je u tabeli A.# gde D i DEpredstavljaju organske grupe poput ,3# ,Bi ,/B8metil# etil i 'enil9.

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    4/22

    8.3 Polimerni molekuli

    olimeri su visokomolekularna jedinjenja koja se dobijaju hemijskom sintezom

    jednostavnih jedinjenja - monomera. >o su jedinjenja iji se molekuli sastoje od viestotina ili vie hiljada me)usobno spojenih atoma. &obijanje polimera iz odgovaraju!ihmonomera postie sepolimerizacijomipolikondenzacijom.(olekuli kod polimera su gigantski u pore)enju sa ugljovodoninim molekulima okojima je do sad bilo rei. 0bog njihove veliine oni se vrlo esto nazivajumakromolekuli. * okviru svakog molekula# atomi su povezani kovalentniminteratomskim vezama. 0a ugljenine lanane polimere# osnovu svakog lanca ini nizugljeninih atoma. (nogo puta ugljenini atom se vezuje za dva susedna ugljeninaatoma sa obe strane to se ematski prikazuje na slede!i nain"

    $vaki od dva preostala valentna elektrona za svaki ugljenini atom mogu biti ukljueni ujednostrano vezivanje sa atomima ili radikalima koji su pozicionirani blisko u odnosu nalanac. %vi veliki molekuli se sastoje od konstituentnih eniteta koji su nazivajuponavljaju!im jedinicama# koje se sukcesivno ponavljaju du lanca 8onavljaju!ajedinica se esto naziva mer5 :mer< potie od grke rei meros to znai mnogo delova i

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    5/22

    ovaj naziv polimer je dobijen od toga :mnogo putaermin monomer ukazuje na malemolekule od kojih se polimeri sintetiu.

    8. !emija "olimerni# molekula

    osmatrajmo ponovo ugljovodonino jedinjenje etilen 8,69# koji predstavlja gas naambijentalnoj temperaturi i pritisku i koji ima slede!u strukturalnu 'ormulu"

    4ko gas etilen reaguje pod odgovaraju!im uslovima on !e se trans'ormisati u polietilen8F9# koji predstavlja vrst polimerni materijal. %vaj proces poinje kad se 'ormira

    aktivni centar kao posledica reakcija izme)u inicijatora - katalizatora 8DG9 i etilenskogmonomera# kao to je prikazano"

    &alje se polimerski lanac 'ormira uzastopnimdodavanjem monomerskih jedinica aktivnom rastu!em lancu molekula.

    $lika 8.1 0a polietilen" 8a9 ematski prikaz ponavljaju!e jedinice i strukture lanca i 8b9prostorni prikaz molekula uz naznaavanje cik-cak molekulske ose

    4ktivno mesto ili nespareni elektron 8koje se obeleava sa :G

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    6/22

    +onani rezultat nakon dodavanja mnogih etilenskih monomerskih jedinica# jepolietilenski molekul. &eo svakog molekula i polietilenski ponavljaju!e jedinice suprikazane na slici A.1a. rikaz na slici A.1a nije striktno korektan zbog toga to ugaoizme)u jedininog vezanog ugljeninog atoma nije 1A@C kako je prikazano na slici 8oniznosi tano 1@7C9. (nogo precizniji tridimenzionalni model je onaj kod koga ugljeniniatomi 'ormiraju cik-cak prikaz 8videti sliku A.1b9# pri emu rastojanje veze ,-, iznosi@#1B6 nm. * ovom razmatranju# prikaz polimernih molekula se esto predstavlja koriste!imodel linearnog lanca kao to je prikazano na slici A.1 a.(ogu!e je 'ormirati i druge polimerne strukture koje imaju hemijska svojstva. Npr.'luoroetilen monomer 8,H=,H9# moe da se polimerizuje kako bi 'ormirao 8>HF9politetra'luoroetilen na slede!i nain"

    olitetra'luoroetilen 8poznat kao >e'lon>(9 pripada 'amiliji polimera koji se nazivaju'luorougljovodonici. (ogu!a je i polimerizacija monomera vinil hlorida 8, =,,l9.>o je modi'ikovana varijanta etilena kod koga se jedan od 6 atoma zamenjuje sa ,latomom. Njegova polimerizacija prikazuje se na slede!i nain"

    &obijena struktura se naziva "olivinil #lorid 8V,9# koji je vrlo est i rasprostranjenpolimer. Neki polimeri se mogu jednostavno prikazati kori!enjem slede!e uoptenestrukturalne 'ormule"

    gde :D< predstavlja ili atom npr. ili ,l# za polietilen ili poli 8vinil hlorid9J# iliorgansku grupu ,3# ,Bi ,/B8metil# etil# 'enil9. Na primer# kada D predstavlja , 3

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    7/22

    grupu# polimer je polipropilen 89. >abela A.3 prikazuje ponavljaju!e jedinice za nekeuobiajnije polimere. +ao to se moe videti neki od njih npr. najlon# poliestri ipolikarbonat K su relativno kompleksni.

    +ada su sve ponavljaju!e jedinice du lanca istog tipa# rezultuju!i polimer se nazivahomopolimer. ?anci se mogu sastojati od dva ili vie razliitih ponavljaju!ih jedinica priemu se oni nazivaju kopolimeri.

    8.% Molekularni o&lik

    * dosadanjem izlaganju polimerni molekuli su prikazivani kao linearni lanci#zanemaruju!e :cik-cakL ure)enje osovinskih atoma 8slika A.1b9. ednolanane veze moguda rotiraju i savijaju se u tri dimenzije. osmatrajmo lanani atom na slici A.a. >re!iugljenini atom moe leati u bilo kojoj taki ose rotacije a i dalje zauzimati ugao od

    1@7C sa vezom izme)u dva druga atoma.Davni lanani segmentinastaju kada se susedni atomi u lancima pozicioniraju kao to jeto prikazano na slici A.b. $ druge strane# savijanje i uvijanje lancaje mogu!e kad postojirotacija atoma lanca u druge pozicije# kao to je to prikazano na slici A.c.

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    8/22

    $lika 8.2 Memaski prikaz zavisnosti izgleda polimernog lanca od pozicije ako)e je na slici prikazano rastojanje od kraja do kraja polimerskog lanca koje seoznaava slovom r. %vo rastojanje je mnogo manje od ukupne duine lanca.olimeri se sastoje od velikog broja molekulskih lanaca# pri emu se svaki moe savijati#zapletati i uvijati na nain kako je to prikazano na slici A.3. >o vodi ka intenzivnomupletanju i zapletanju susednih molekula lanca i dOP izgled slian zamrenojribolovakoj struni. %vi nasumini navojci i molekularno zapeletanje su sutinski razlogza mnotvo vanih svojstava polimera# koji ukljuuju veliku elastinu rastegljivostkoja jenaroito karakteristina za gumene materijale.Neka od mehanikih svojstava polimera su u 'unkciji sposobnosti segmenata lanca da se

    okre!u kao odgovor na deluju!e napone ili termiku vibraciju. %vo svojsto je poznatokao rotaciona 'leksibilnost. %na zavisi od strukture ponavljaju!ih jedinicat i njegovihhemijskih svojstva. Na primer# deo segmenta lanca koji ima dvostruku vezu 8,=,9 jerotacionalno otporan. >ako)e# prisustvo velikih bonih grupa atoma onemogu!avarotacionalno kretanje.

    8.' Molekularna (truktura

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    9/22

    Hizika svojstva polimera zavise ne samo od njihove molarne mase i oblika ve! i odrazlika u strukturi molekulskih lanaca. >akve razlike u strukturi molekulskih lanacaomogu!avaju moderne tehnologije za sintezu polimera. >o istovremeno omogu!avaproizvodnju razliitih strukturalnih 'ormi. * daljem tekstu su prikazane neke molekularnestrukture sa linearnom# granastom# ukrtenom i mrenom kon'iguracijom.

    $lika 8. Memaski prikaz 8a9 linearne# 8b9 granaste# 8c9 ukrtene i 8c9 mreaste8trodimenzionalne9 molekularne strukture

    Linearni "olimeri

    +od linearnih polimerase ponavljaju!e jedinice povezuju svojim krajevima u jedinstvenilanac. %vi dugaki lanci su 'leksibilni i mogu se shvatiti kao masa pageta# kao to je toprikazano na slici A.6a# gde svaki krui! u stvari predstavlja ponavljaju!u jedinicu. +odlinearnih polimera# mogu postojati izraene Van der Valsove i vodonine veze izme)ulanaca. Neki od uobiajenih polimera koji stvaraju linearnu strukturu su polietilen# poli

    8vinil hlorid9# polistiren# poli 8metil metakrilat9# najlon i 'luorougljenici.)rana(ti "olimeri

    olimeri mogu biti sintetizovani tako da se boni granasti lanci povezuju na glavni kaoto je to prikazano na slika A.6b. %ni se zbog toga nazivaju granasti polimeri. Qrane# kojese mogu shvatiti kao delovi glavnog lanca molekula# mogu nastati kao rezultat bonihreakcija koje se deavaju u procesu sinteze polimera. F'ikasnost pakovanje lanaca je

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    10/22

    redukovana pri procesu 'ormiranja bonih grana to rezultuje snienjem gustine polimera.olimeri koji 'ormiraju linearnu strukturu mogu tako)e biti lanani. Na primer polietilenkoji ima veliku gustinu 8&F9 je primarno linearni polimer# dok nisko gustinskipolietilen 8?&F9 sadri kratko granaste lance.

    Ukr*teni "olimeri

    +od ukrtenih polimera# susedni linearni lanci se povezuju jedan na drugi na razliitimpozicijama kovalentnim vezama# kao to je to prikazano na slici A.6c. roces ovogukrtanja se postie ili tokom sinteze ili nereverzibilnim hemijskim reakcijama. Resto seovo ukrtanje postie aditivnim atomima ili molekulima koji su kovalentno vezani zalance. (nogi od gumenih elastinih materijala su ukrteni. +od guma se proces kojim sepostie ukrtanje naziva vulkanizacijom.

    Mre+a(ti "olimeri

    (ulti'unkcionalni monomeri koji 'ormiraju tri ili vie aktivnih kovalentnih veza i pravetridimenzionalne mree 8slika A.6d9 nazivaju se mreastim polimerima. * stvari polimerikoji imaju visok stepen ukrtenosti mogu se klasi'ikovati kao mreasti polimeri. %vimaterijali imaju izraeno povoljna mehanika i termika svojstva. >oj grupi polimerapripadaju" epoksi materijali#poliuretanii 'enol-'ormaldehidi.

    olimeri ne pripadaju striktno jednoj od ovih strukturalnih grupa. Na primer# linearnipolimeri koji su najzastupljeniji mogu imati ogranienu granastu a istovremeno i ukrtenustrukturu.

    8., -ermo"la(tini i termo(eting "olimeri

    %dgovor polimera na mehanika delovanja pri povienim temperaturama zavisi odnjegove dominantne molekularne strukture. ostoji jedna klasi'ikaciona ema zapolimerne materijale prema ponaanju na povienim temperaturama. %snovna podela jena termoplastiku8ili termoplastini polimeri9 i termosete8termosetski polimeri9.

    -ermo"la(tika

    >ermoplastikasmekava zagrevanjem i moe se pretvoriti u tenost# a stvrdnjava kada seohladi. %vaj proces je totalno reverzibilan i moe se ponavljati. Na molarnom nivou#kako temperatura raste# sekundarne sile veze nestaju 8sa pove!anjem molarnog kretanja9

    tako da se relativno kretanje susednih lanaca olakava dejstvom napona. Nepovratnadegradacija nastaje kada se istopljeni termoplastini polimeri izloe suvie visokimtemperaturama. %snovno svojstvo termoplastike je da su relativno meke. (nogi linearnipolimeri i njihove granaste strukture sa 'leksibilnim lancima pripadaju termoplastici. %vimaterijali se normalno izra)uju simultanom primenom toplote i pritiska. Ve!ina linearnihpolimera pripadaju termoplastici. rimeri uobiajenih termoplastinih polimeraukljuuju" polietilen# polistiren# poli 8etilen tetra'talat9# i poli 8vinil hlorid9.

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    11/22

    -ermo(et(ki "olimeri

    >ermosetskipolimeripripadaju mreastim polimerima. %ni postaju permanentno tvrdijo tokom procesa 'ormiranja i ne smekavaju nakon izlaganja visokim temperaturama.(reasti polimeri imaju kovalento ukrtanje izme)u susednih molekulskih lanaca.

    >okom termikog tretmana# ove veze usidruju lance zajedno ime se suprostavljajuvibracionim rotacionim kretanjima lanca pri povienim temperaturama. %tud ovimaterijali ne smekavaju kada se vri njihovo zagrevanje. *krtanje je vrlo izraeno# takoda je 1@-B@ S ponavljaju!ih jedinica me)usobno ukrteno. >ek nakon zagrevanja naizuzetno visokim temperaturama# do!i !e do poreme!aja ukrtanih veza i degradacijapolimera. >ermoset polimeri su u optem sluaju tvr)i i jai od termoplastike i imajubolju dimenzionalnu stabilnost. Ve!ina ukrtenih i mreastih polimera koji ukljuujevulkanizovanu gumu# epoksi materijale i ustvari predstavljaju termosetove.

    8.8 $voj(tva i "rimena "olimera

    ostoji nekoliko razloga zbog kojih inenjeri treba da poseduju osnovna znanja osvojstvima# primeni i izradi polimernih materijala. olimeri imaju veliki broj praktinihprimena u izradi konstruktivnih elemenata pa ak i u mikroelektronskoj proizvodnji. %tud!e mnogi inenjeri imati potrebu da rade sa polimerima u nekom segmentu svoje prakse.

    8.8.1 Me#aniko "ona*anje "olimera

    riva na"on/na"rezanje

    0a speci'iciranje mehanikih svojstva polimera koristi se ve!ina parametara kojim seopisuju ponaanja metala" modul elastinosti# napon teenja i zatezna vrsto!a. 0a mnogepolimerne materijale# jednostavni test napon-naprezanje se koristi za karakterizacijunekih vanih mehanikih svojstava. (ehanika svojstva polimera su izuzetno osetljiva nabrzinu de'ormacije 8brzinu optere!enja9# temperaturu# i hemijska svojstva okruenja8prisustvo vode# kiseonika# organskih rastvaraa itd.9. Neophodne su neke modi'ikacijetehnika za testiranje i izradu uzorka koji se koristi kod metala# kako bi se primenile zapolimere. %vo se posebno odnosi na gume.(ogu se uoiti tri tipino razliite klase ponaanja napon-naprezanje kod polimernihmaterijala# kao to je prikazano na slici A.B. +riva 4pokazuje karakteristiku napon-naprezanje za krti polimer# budu!i da se on kida u toku elastine de'ormacije. onaanje

    za plastian materijal prema krivoj T# je slino onom za mnoge metalne materijale.Inicijalna de'ormacija je elastina# nakon ega sledi teenje i oblast plastinede'ormacije. +onano# de'ormacija koja je prikazana krivom , je totalno elastina.Flastinost materijala poput gume se odlikuje velikim povratnim optere!enjem kojenastaje kao rezultat malog napona. %vo svojstvo je karakteristika klase polimera koji senazivaju elastomerima.(odul elastinosti 8koji se ovde naziva modul istezanja ili samo modul polimera9 iilavost 8izraena procentualna9# odre)uje se kod polimera na isti nain kako se to radi

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    12/22

    kod metala. +od plastinih polimera 8kriva T na slici A.B9 taka zatezne vrsto!e seuzima kao maksimum na krivoj# koji se uspostavlja odmah nakon zavretka linearneelastine oblasti.

    $lika 8.% +riva napon-naprezanje za krti 8kriva 49# plastini 8kriva T9 i visoko elastini8elastomerni9 8kriva ,9 polimer

    Napon u prevojnoj taki u stvari predstavlja napon teenja 8U9. 0atezna vrsto!a 8>$9odgovara naponu pri kome dolazi do loma 8slika A./9. %na moe biti ve!a ili manja odnapona teenja-Uy. (ehanika svojstva polimernih materijala su data u prilogu oveknjige.olimeri su sa vie aspekata razliiti od metala i keramike 8videti slike 3.6 K 3.A9. Na

    primer modul za visoko elastine polimerne materijale moe biti izuzetno mali 8W (a9ali za neke druge izuzetno krute polimere moe biti do 6 Qa. Vrednosti modula zametale su znatno vie i kre!u se izme)u 6A i 61@ Qa. (aksimalna zatezna vrsto!a zapolimere je oko 1@@ (a# a za neke metalne legure 61@@ (a. >ako)e se metali vrloretko isteu plastino za vie od 1@@ S# dok se sa druge strane neki jako elastinipolimeri rasteu za vie od 1@@@ S.

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    13/22

    $lika 8.' Mematski prikaz krive napon-naprezanje za plastini polimer sa obeleenomzateznom vrsto!om i naponom teenja

    (ehanika svojstva polimera su izrazito osetljiva na promenu temperature bliske sobnojtemperaturi. Dazmatrajmo ponaanje napon-naprezanje za polimer 8metil metakrilat98pleksiglas9 na nekim temperaturama u opsegu od 6 do /@ C, 8videti sliku A.W9. Vidi se dapove!anje temperature uzrokuje" 819 snienje vrednosti modula elastinosti# 89 smanjenjenjegove zatezne vrsto!ei 839pove!anje ilavosti. Na 6C, materijal je totalno krt# dok naB@-/@ C, postoji znaajna plastina de'ormacija.

    $lika 8., *ticaj temperature na napon-naprezanje karakteristiku polimetilmetakrilata0i(oko ela(tina deormaija

    4mor'ni polimeri se mogu ponaati poput stakla na snienim temperaturama# odnosnokao gumasti vrsti materijali na srednjim temperaturama# ili kao viskozne tenosti ako setemperatura dodatno pove!a. +od relativno malih de'ormacija# mehaniko ponaanje naniskim temperaturama moe biti elastino tj. u saglasnoti sa ukovim zakonom# = E.Na najviim temperaturama preovladava viskozno ili ponaanje kao kod tenosti. +odsrednjih temperatura polimeri su poput vrstih gumastih materijala koji pokazujukombinovane karakteristike ova dva ekstrema. %vo ponaanje se naziva viskoelastinost.

    Flastina de'ormacija je trenutna# to znai da ukupna de'ormacija nastaje trenutno nakondelovanja sile 8drugim reima naprezanje je nezavisno od vremena9. >ako)e# nakonprestanka delovanja spoljnih sila de'ormacija nestaje i uzorak se vra!a na poetnedimenzije. %vakvo ponaanje je prikazano na slici A.Ab za promenu optere!enja u'unkciji od vremena kako je dato na slici A.Aa.

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    14/22

    $lika 8.8 8a9 +riva promene optere!enja u 'unkciji od vremena 8optere!enje poinje dadeluje u trenutku taa prestaje u trenutku tr95 +riva promene naprezanja u vremenu zapromenu optere!enja kao pod 8a9# za potpuno elastiane 8b9# viskoelastiane 8c9 iviskozne polimere 8d9.

    Nasuprot tome# kod polimera koji su potpuno viskozni de'ormacija nije trenutna. &rugimreima u ovom sluaju postoji kanjenje ako)e# u ovom sluaju de'ormacija nije potpuno reverzibilna ili povrativa nakonprestanka delovanja optere!enja. %vaj 'enomen je prikazan na slici A.Ad. 0a srednje-viskoelastine polimere# izloenost optere!enju kao na slici A.Aa rezultira trenutnim

    elastinim naprezanjemXde'ormacijom koje je pra!eno potonjim# vremenski zavisnimoptere!enjem. %vakvo ponaanje je ilustrovano na slici A.Ac. +lasian# poznati primerovog visokoelastinog ekstrema nalazi se kod silikonskih polimera koji su vrstematerije.

    Lom "olimera

    Rvrsto!a loma za polimerne materijale je relativno niska u odnosu na metale i keramikematerijale. +ao opte pravilo vai da je tip 'rakture krt kod termoseting polimera 8kojiimaju izraene ukrtaju!e mree9. rostim reima - tokom procesa loma pukotine se'ormiraju u oblastima gde postoji lokalna koncentracija napona 8to su ogrebotine#

    ulegnu!a i sl.9. +ao to je to sluaj kod metala napon se pove!ava u okolini pukotina todovodi do pove!anja upljina i 'rakture. >okom loma se unitavaju kovalentne vezemreastih i ukrtenih struktura.0a termoplastine polimere mogu!e su ilave i krte 'rakture i mnogi od ovih materijala supodloni tranziciji loma od ilavog K ka K krtom. Haktori koji pogoduju krtoj 'rakturi sesmanjuju sa temperaturom5 pove!avaju sa brzinom de'ormacije uz prisustvo izraenih iotrih urezaka i sa pove!anjem debljine uzorka.

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    15/22

    Udarna vr(toa

    $tepen otpornosti polimernih materijala na udarno optere!enje moe biti znaajan kodnekih primena. Naje!e se koriste tzv. Izodovijev i ,harp test za ispitivanje udarnevrsto!e. +ao to je to sluaj kod metala polimeri tako)e mogu imati ilavu ili krtu

    'rakturu. Hraktura !e zavisiti od dejstva optere!enja# temperature# veliine uzorka# brzinenaprezanja i vrste optere!enja kao to je to objanjeno u prethodnom izlaganju. Isemikristalni i amor'ni polimeri su krti na niskim temperaturama i obe vrste materijalaimaju relativno nisku udarnu vsto!u. (e)utim# oni pokazuju ponaanje ilavih K ka Kkrtim tranzicijama u okviru relativno uskog temperaturanog opsega# slino onome koje semani'estuje kod elika. Naravno vrednost udarne vrsto!e ide ka postepenom sniavanjuna jo uvek visokim temperaturama kako polimeri poinju da se smekavaju. Naje!a sudva svojstva koja se javljaju kod ve!ine polimera" 19 velika udarna vrsto!a na sobnojtemperaturi i 9 vrsto!a koja se kre!e od ilavog K ka K krtom za temperature koje leeispod sobne temperature.

    4vr(toa kidanja i tvrdoa&ruga mehanika svojstva# koja su vana za primenu polimera su otpornost na kidanje itvrdo!a. $posobnost da se materijal suprostavi kidanju je vano svojstvo nekih plastika#posebno onih koji se koriste u tankom 'ilmskom pakovanju. Rvrsto!a na kidanje# kaomehaniko svojstvo koje se meri# je u stvari energija koja je neophodna da bi se razdvojiouzorak standardne veliine. Veliine vrsto!e na istezanje i kidanje su me)usobnozavisne.+ao to je to sluaj kod metala# tvrdo!a predstavlja otpornost materijala na utiskivanje#penetraciju# ote!enje povrine itd. olimeri su meki u odnosu na metale i keramiku ive!ina testova na tvrdo!u izvodi se tehnikama utiskivanja koje su sline ispitivanjima za

    metale. Naje!e se koriste DockYell testovi za polimere. &ruge tehnike koje se koristesu &urometar i Tarcol.

    8.8.2 -i"ovi "olimera

    ostoje mnogo tipova polimera koji su nam poznati i koji pokrivaju razliite vrsteprimena. edan od naje!ih naina njihove klasi'ikacije je prema krajnjoj upotrebi. oovoj emi razliiti tipovi polimera ukljuuju plastike# elastomera 8gume9# vlakna#prevlake# adhezive# pene i 'ilmove. * zavisnosti od njihovih svojstava# pojedini polimerise mogu koristiti za dve ili vie vrsta primena.

    Pla(tike

    Verovatno je najve!a grupa polimernih materijala ona koja ini grupu plastika. lastikesu materijali koji imaju odre)enu strukturalnu krutost pod optere!enjem i koje se koristeu klasinim primenama. +ao plastika se mogu klasi'ikovati" polietilen# polipropilen#polivinil hlorid# polistiren i 'luorougljovodonici# epoksi materijali# 'enoli i polistireni.%ne imaju irok dijapazon kombinacija svojstava. Neke plastike su vrlo tvrde i krute8videti sliku A.B# kriva 49. &ruge su 'leksibilne i pokazuju istovremeno elastine i

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    16/22

    plastine de'ormacije nakon optere!enja. Neke pokazuju znaajne de'ormacije pre'rakture 8slika A.B# kriva T9.olimeri koji podpadaju pod ovu klasu mogu da imaju bilo koji stepen kristalnosti i bilokoju strukturu i kon'iguraciju 8linearnu# granastu# izotaktinu# itd.9. lastini materijalimogu biti ili termoplastike ili termosetovi. * stvari ovo je nain na koji se oni uobiajeno

    klasi'ikuju. (e)utim# da bi se smatrali plastikama linearni ili granasti polimeri morajubiti kori!eni ispod njihove staklo-tranzicione temperature 8ako su amor'ni9 ili ispodtemperature topljenja 8ako su semikristalni9# ili moraju biti ukrteni kako bi zadrali svojeoblike.+arakteristike najvanijih predstavnika plastike date su u prilogu na kraju ove knjige.Nekoliko plastika ima izuzetno dobra svojstva. 0a aplikacije gde je neophodna optikatransparentnost# polistiren i poli8metil metakrilat9 su izuzetno pogodni. (e)utim#neophodno je da ovi materijali budu izuzetno amor'ni ili ako su semikristalni da imajuveoma mali broj kristalita. *gljovodonici imaju mali koe'icijent trenja i ekstremno suotporni na dejstvo agresivnih hemikalija pa ak i na relativno povienim temperaturama.%ni se koriste kao prevlaka u pe!nicama# kod leajeva i za izradu elektronskih

    komponenti koje su izloene visokim temperaturama.Ela(tomeri

    * prilogu na kraju ove knjige su prikazana svojstva i namene uobiajenih elastomera.%va svojstva su tipina i naravno zavise od nivoa vulkanizacije i od toga da li je ojaanjeprimenjeno ili ne. rirodne gume se i dalje u velikoj meri koriste zato to imaju izuzetnekombinacije poeljnih svojstava. $intetiki elastomeri se koriste prvenstveno za izraduautomobilskih guma ojaanih tehnikom a)i. (e)utim# za mnoge namene 8npr.automobilske gume9# mehanika svojstva ak i kod vulkanizovane gume nisuzadovoljavaju!a po pitanju zatezne vrsto!e# abrazije# jaine na kidanje i krutosti. %va

    svojstva mogu se poboljavati dodavanjem aditiva poput navedene tehnike a)i.+onano treba pomenuti silikonske gume. 0a ove materijale osnovu ini lanac koji sesastoji od kombinacije silicijumovih i kiseonikovih atoma"

    gde D u DE predstavljaju bono vezane atome poput vodonika ili grupe atoma , 3. Naprimer# polidimetil siloksan ima ponavljaju!u jedinicu"

    Naravno# kao i elastomeri i ovi materijali su ukrteni. $ilicijumski elastomeri posedujuvisok nivo 'leksibilnosti pri niskim temperaturama 8sve do -7@ C,9 i ipak imaju stabilnostdo temperatura od B@ C,. $em toga# oni su otporni na spoljne temperature i maziva ulja

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    17/22

    pa ih to ini posebno pogodnim za zaptivanje glava i blokova $*$ motora. Tiostabilnostje drugo vrlo vano svojstavo# zbog kojeg se vrlo esto koriste u medicinskimnamenama- pogotovo za izradu cevi u trans'uzionim aparatima. &odatna atraktivnasvojstva su da se silikonske gume mogu vulkanizirati ak i pri sobnim temperaturama8D>V gume9.

    0lakna

    olimeri su pogodni za izvlaenje u duga vlaknasa odnosom duine prema preniku odnajmanje 1@@"1. Ve!ina komercijalno dostupnih vlaknastih polimera koristi se utekstilnoj industriji pri emu se oni upredaju i tkaju za izradu tkanina i odevnih predmeta.$em toga aramidna vlakna se koriste za izradu kompozitnih materijala. &a bi mogao dase koristi kao tekstilni materijal# vlaknasti polimer mora da poseduje mnotvo vrloprecizno de'inisanih hemijskih i 'izikih svojstava. &ok je u upotrebi vlakno je izloenomnotvu de'ormacija K grebanju# uvijanju# abraziji i smicanju. Iz tih razloga ona morajuda imaju veliku zateznu vrsto!u 8u irokom temperaturskom opsegu9# visoki modul

    elastinosti kao i veliku abrazivnu otpornost. %va svojstva se postiu odgovaraju!imhemizmima prilikom izrade polimernih lanaca kao i postupcima izvlaenja vlakana.(olarna masa vlaknastih materijala treba da bude relativno visoka ili !e izliveni materijalbiti suvie slab i izlomi!e se u toku procesa izvlaenja. >ako)e# budu!i da zateznavrsto!a raste sa stepenom kristalizacije# struktura i kon'iguracija ovih lanaca bi trebaloda omogu!e produkciju visoko kristalnih polimera. >o znai da lanci moraju biti linearni#nerazgranati# simetrini i imati pravilne ponavaljaju!e jedinice. olarne grupe upolimerima tako)e poboljavaju ova svojstva izrade vlakana pove!avaju!i istovremenokristalnost i intermolekularne sile izme)u lanaca. *obiajeni zahtevi koji su vezani zapranje i odravanje odevnih predmeta zavise prvenstveno od termikih svojstavavlaknastih polimera tj. njihove temperature topljenja i temperature staklaste tranzicije.

    $em toga vlaknasti polimeri moraju imati hemijsku stabilnost u velikom brojuraznoraznih okruenja ukljuuju!i" kiseline# baze# izbeljivae# sredstva za suvo i!enjeak i prema sunevoj svetlosti. >ako)e moraju biti relativno nezapaljivi.

    Prevlake

    revlake se esto upotrebljuju na povrinama materijala kako bi ostvarile jednu odslede!ih 'unkcija"

    &a zatite predmet od okruenja koje moe da bude korozivno ili da imatetno dejstvo na sam materijal#

    &a se pobolja izgled predmeta i &a se obezbedi odgovaraju!a elektrina izolacija.

    (nogi materijali koji se koriste za prevlake su polimeri i ve!ina je organskog porekla.%rganske prevlake se mogu klasi'icirati u slede!e grupe" boje# lakovi# enamele i elake.*obiajenu prevlaku ine lateksi. ?ateks je stabilna suspenzija malih nerastvorenihestica polimera u vodi. ?ateksi su postali izuzeto popularni jer ne sadre velike koliineorganskog supstituenta koji se emituju u okruenje u obliku volatilnih jedinjenja 8V%?9.

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    18/22

    V%? inae reaguju u atmos'eri proizvode!i smog. Veliki korisnici prevlaka su npr.proizvo)ai automobilske opreme i automobila. %ni generalno# tee da redukuju njihoveV%? emisije kako bi se uskladili sa zahtevima zatite ivotne sredine.

    5d#ezivi

    4dhezivisu supstance koje se koriste kako bi vezali povrinu dva vrsta materijala 8kojise nazivaju :adherentima

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    19/22

    avio industriji# industriji automobila# mainskim konstrukcijama# pakovanju i izradidelova za doma!instvo.$pecijalna klasa ove grupe materijala supritisno senzitivni adhezivipoput onih koji sekoriste kod samolepljivih traka# nalepnica i markica za koverte. %vi materijali seprojektuju tako da se lepe na bilo koju povrinu ostvaruju!i kontakte primenom lakog

    pritiska. 0a razliku od adheziva koji su prethodno opisani# veze koje nastaju# u ovomsluaju# nisu rezultat 'izike reakcije. >anak sloj koji se 'ormira izme)u povrina kojetreba spojiti je brzo 'ormiran polimerski 'ilm baziran na ljuspastoj smoli. >okomrazdvajanja spojenih povrina 'ormirana vlakna su priljubljena za povrine i tee da sedre zajedno. olimeri koji se koriste kao pritisno senzitivni adhezivi ukljuuju adhezive#stirenske blok polimere i prirodne gume.

    6ilmovi

    olimerni materijali imaju iroku upotrebu u 'ormi 'ilma. Hilmovi imaju debljinu izme)u@#@B i @#1B mm i imaju iroku upotrebu za izradu kesa za pakovanje hrane# raznih

    proizvoda u irokoj potronji# tekstilnih proizvoda i drugih proizvoda. Vana svojstvamaterijala koji se koriste za izradu 'ilmova su" mala gustina# visok stepen 'leksibilnosti#velika vrsto!a na istezanje i kidanje# otpornost na vlagu i delovanje hemikalija kao imala otpornost na prodor gasova# posebno vodene pare. Neki od polimera kojiispunjavaju ove kriterijume i koji se proizvode u 'ormi 'ilma su polietilen# polipropilen#celo'an i celulozni acetat.

    Pene

    enepredstavljaju termoplastine i termosetske materijale sa relativno visokim udelommalih pora u vidu blokiranih gasnih mehuri!a.>u spadaju" poliuretan# guma# polistiren i

    polivinilhlorid. ene se esto koriste kao podloge u automobilskoj industriji i industrijinametaja# kao materijal za pakovanje i termiku izolaciju. roces 'ormiranja se naje!esprovodi inkorporiranjem mase materijala u odgovaraju!e prostore# koji se nakonzagrevanja dekompozira sa osloba)anjem gasa. Qasni mehurovi se generiu krozne'luidnu masu koja ostaje u prostoru nakon hla)enja. >o daje izgled sun)erastestrukture. Isti e'ekat se dobija rastvaranjem inertnog gasa u topljeni polimer pod visokimpritiskom. +ad se pritisak brzo redukuje gas izlazi iz rastvora i 'ormira mehurove i porekoje ostaju u vrstoj 'azi poto se pena ohladi.

    7a"redni "olimerni materijali

    Troj novih polimera koji imaju potrebna svojstava za odgovaraju!e namene poslednjihgodina izuzetno raste. (nogi su nali svoju primenu u novim tehnologijama tako tozamenjuju druge skuplje materijale. Neki od njih su teni kristalni polimeri itermoplastinielastomeri. Nadalje su prikazana njihova osnovna svojstva.

    -eni kri(talni "olimeri

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    20/22

    >eni kristalni polimeri 8LCPs-likvid kristal polimer9 predstavljaju grupu hemijskihkompleksnih i strukutralno razliitih materijala koji imaju jedinstvena svojstva i koristese za razliite namene. Dazmatranje hemijske strukture ovih materijala je izvan okviraove knjige. &ovoljno je re!i da se ?, sastoje od izduenih# kao tap oblikovanihmolekula. Mto se tie molekulskog ure)enja# ovi materijali ne podpadaju ni u jednu grupu

    konvencionalnih tenosti# amor'nih# kristalnih ili semikristalnih klasi'ikacija ali se mogurazmatrati kao novi oblik materije K teno kristalno stanje# koje u sutini nije ni kristalniti je tenost. * rastopljenom i tenom stanju molekuli su slobodno orjentisani# a ?,molekuli imaju visoko ure)enu kon'iguraciju. * vrstoj 'azi# ovaj molekularni razmetajostaje. $em toga molekulska 'orma u glavnoj struktutri ima karakteristinointermolekularno rastojanje ili prostor. Mematsko ure)enje tenih kristala# amor'nihpolimera i semikristalnih polimera u rastopljenom i vrstom stanju prikazano je na sliciA.7.

    $lika 8. Mematski prikaz molekularne strukture istovremeno u tenom i vrstom sanjuza" 8a9 polukristalne# 8b9 amor'ne i 8c9 teno-kristalne polimere.

    Qlavna upotreba tenih polimera je za izradu tenih kristalnih displeja 8LCDs9 zadigitalne satove# ravne kompjuterske monitore# televizore i druge digitalne displeje.olestorini tip ?,s se koristi na sobnim temperaturama. %ni su 'luidni# transparentni ioptiki anizotropni. &ispleji se sastoje od dva sloja stakla izme)u koga je usendvienteni kristalni materijal. $poljna povrina svakog staklenog sloja je patinirana

    transparentnim i elektrino konduktivnim 'ilmom. $em toga slova i brojevi su relje'nouneeni na ovaj 'ilm na strani koja treba da se vidi. Napon koji prolazi kroz ovajkonduktivni 'ilm 8i samim tim izme)u dva staklena lista9 preko jednog od ovihkarakterno 'ormiraju!ih regiona izaziva odgovaraju!u orjentaciju ?, molekula. >ime sevri odgovaraju!e osvetljavanje ?, materijala i sa druge strane 'ormira vidljiva slika.%vi materijali se ekstenzivno upotrebljavaju u hemijskoj industriji 8interpovezuju!iure)aji# releji# kutije za kondenzatore# preklopnici9# za izradu medicinskih elemenata 8kojise esto steriliu9 i za izradu 'otokopirnih i 'ibrooptikih komponenata.

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    21/22

    Termoplastini elastomeri

    >ermoplastini elastomeri 8>Fs ili >Fs9 su tipovi polimernih materijala koji naambijentalnim uslovima imaju ponaanje poput gume# ali su termoplastini po prirodi. $a

    druge strane# ve!ina elastomera o kojima se ovde govori su termosetovi# zato to nastajuukrtanjem tokom procesa vulkanizacije. %d vie razliitih tipova >Fs# jedannajpoznatiji i jako iroko kori!en je blok kopolimer koji se sastoji od blokovskihsegmenata tvrde termoplastike 8naje!e stirena9 koji se smenjuje sa blokom segmentamekog i 'leksibilnog elastinog materijala 8naje!e butadiena ili izoprena9. 0auobiajene >F tvrdi polimerizovani segmenti se lociraju na krajevima lanca# pri emu sesvaki meki centralni region sastoji od polimerizovane butadienske ili izoprenskejedinice. %vi >Fs se vrlo esto nazivaju stirenskim blok kopolimerima. Naambijentalnim temperaturama# meki# amor'ni# centralni 8butadien ili izopren9 segmentiutiu na gumasto# elastomerino ponaanje materijala.0a temperature ispod >m tvrde stirenske komponente 8tvrdi segmenti na krajevima

    lanaca9 od mnotva susednih lanaca agregiraju zajedno kako bi 'ormirali rigidnudomensku kristalnu oblast. %va oblast je 'iziki :ukrtena< i deluje kao neka vrstausidrenih mesta kako bi se ograniilo kretanje mekolananih segmenata. Mematski prikazovog >F tipa je dat na slici A.1@.(odul elastinosti za >F materijal je podloan doterivanju5 pove!avanjem broja mekihkomponenata po lancu dove!e do snienja modula i prema tome doprineti snienju samekrutosti materijala. Mto se tie stirenskih blokpolimera radne temperaturske vrednostimeke i 'leksibilne komponente Tgi vrste odnosno rigidne Tmse kre!u izme)u -W@ C, i1@@ C, respektivno.ostoje drugi tipovi >Fs# koje se proizvode sa termoplastinim ole'inima#kopoliestrima# termoplastinim poliuretanima i elastomerik poliamidima.

    Qlavna prednost >Fs u odnosu na termosetske elastomere je to se nakon zagrevanjaiznad temperature Tmvrste 'aze# oni tope 8to znai da nestaju 'izika ukrtanja9. %ni semogu proizvoditi termoplastinim tehnikama 'ormiranja 8npr. kalupljenjem# tehnikamaduvanja# injektivnim kalupljenjem# itd.9. +od termosetskih polimera ne postoji topljenje izbog toga je 'ormiranje znatno tee. $ obzirom da je proces topljenja >F reverzibilanponavljaju!i delovi mogu da se 'ormiraju u raznoraznim oblicima. &rugim reima oni sureciklabilni dok su termosetski elastomeri u velikoj meri nereciklabilni. %tpad koji segenerie tokom procesa 'ormiranja moe tako)e da bude recikliran to rezultira niomproizvodnom cenom nego to je to sluaj kod termosetova. $em toga moe biti postignutapreciznija kontrola dimenzija na delovima >Fs-ova. >F-ovi imaju manje gustine.

  • 5/28/2018 8 Polimeri 1 New

    22/22

    $lika 8.19 Mematski prikaz molekularne strukture termoplastinog elastomera. $trukturase sastoji od Fs ukljuuje izradu delova za automobile#raznorazne automobilske komponente# maske# pumpe# pete i 'leknica za cipele# sportskuopremu# medicinske 'ilmove# zatitu i protektivno patiniranje i komponente kod

    adheziva# rastvaraa itd.