1. Opiši kemijski sastav polimernih materijala.
Makromolekula polimernih materijala nastaje polimerizacijom (spajanjem) velikog broja monomernih molekula npr. etilen u polietilen. Osnova je monomerna molekula nezasićenih ugljikovodika. Nositelj makromolekule je atom ugljika, koji se veže u lanac i čini kralješnicu makromolekule. Na njega se spajaju atomi vodika, te i drugi elementi kisik, dušik i klor.
2. Navedi prirodne polimerne tvari
Služe za proizvodnju prirodnih polimernih materijala, a čine ih prirodni kaučuk, prirodne smole, celuloza, svila i vuna.
3. Opiši umjetne polimerne tvari
Nazivamo ih polimerizatima jer se dobivaju postupkom polimerizacije od sirovina: nafta, ugljen, prirodni plin, masti, sol i vapnenac. Osnova su za dobivanje umjetnih polimernih materijala. Najzastupljeniji su: Polietilen, polipropilen, polivinil-klorid, polistiren, polietilen-terftalat (PET) i zajedno čine oko 85% svjetske potrošnje polimera.
4. Opiši proizvodnju sintetskih polimernih materijala
Sintetske polimerne tvari imaju loša tehnička svojstva, usto su i vrlo skupe pa samostalno nisu uporabljive. Da bi dobili sintetski polimerni materijal polimerizatima dodajemo dodatke za poboljšavanje svojstava. To su rekcijske tvari koje ubrzavaju ili usporavaju kemijske reakcije pri poboljšavanju, dodaci za poboljšavanje preradljivosti, mehaničkih svojstava, za produženje postojanosti, smanjenje gorivosti, te promjenu mirisa i boje. Završno se dodaju punila. To su jeftiniji materijali koji značajno povećavaju volumen ne rušeći kvalitetu.
5. Što su polimerni materijali i navedi skupine
To su tehnički materijali koji se proizvode poboljšavanjem svojstava polimerizata. Dijelimo ih prema ponašanju pri povišenim temperaturama (kemijska svojstva) na duromere, plastomere i elastomere.
6. Opiši duromere
Imaju gusto umreženu strukturu makromolekula. Kruti su i tvrdi, netaljivi, netopljivi i u otapalu ne bubre. Mogu omekšati i plastično se prerađivati samo tijekom proizvodnje. Tada dolazi do kemijske promjene, nakon čega trajno zadržavaju svoj oblik. Na povišenoj temperaturi ne omekšavaju, nego ako je ona previsoka dolazi do trajne razgradnje makromolekula.
Bakelit je prvi sintetski polimerni materijal proizveden1909. godine. Koristi se za izradu kućišta elemenata električne instalacije i drški tlačnih lonaca. Pertinaks služi za izradu tiskanih pločica i nosača namota elektroenergetskih strojeva. Vitroplast se koristi za izradu tiskanih pločica, a Ultrapas za izradu kuhinjskih radnih ploča.
7. Opiši plastomere
Strukturu plastomera čine linearne ili granate makromolekule. Zagrijavanjem omekšaju i tale se pa se mogu plastično oblikovati i nakon procesa proizvodnje. Hlađenjem otvrdnu i zadrže dobiveni oblik, ali naknadnim zagrijavanjem omekšaju i mogu se preoblikovati. Ovo svojstvo omogućuje reciklažu koja kod duromera nije moguća.
8. Opiši elastomere
Elastomeri su materijali koji se proizvode od prirodnog ili umjetnog kaučuka. Struktura makromolekule elastomera je rijetko raspoređena umrežena. Postupak umrežavanja makromolekula elastomera naziva se vulkanizacija. Izvodi se dodavanjem sumpora pri temperaturi od oko 150 st.C koji se veže poprečno i umrežava makromolekule kaučuka. Elastomeri se ne tale na povišenoj temperaturi, ne tope se u otapalima, ali bubre. Vrlo su elastični pa se koriste za ublažavanje udaraca. Od njih se proizvode zračnice na vozilima, transportne trake, obuća, baloni, gumene brtve i lopte. Poznati elastomeri (gume) su prirodni, silikonski i poliuretanski kaučuk. Vulkanizacija prirodnog kaučuka uvedena je 1839. god. što je znatno poboljšalo tehnička svojstva posebno na niskim i povišenim temperaturama. Silikonski kaučuk ima kralješnicu makromolekule izgrađenu od silicija i kisika, a raznim vrstama umrežavanja postižu se dobra mehanička svojstva pri temperaturama od -120 do 300 stC.
9. Navedi važnija svojstva polimernih materijala
Ima ih više od 10000 pa su i svojstva raznolika, a zajednička su: Mala gustoća, otpornost na koroziju, dobra sposobnost oblikovanja, dobra klizna svojstva, dobra mehanička svojstva, većina ih ne provodi električnu struju, pa se koriste kao izolatori. Nedostaci polimernih materijala u odnosu na metale jesu slaba otpornost na visoke temperatre, mala tvrdoća i veliko toplinsko rastezanje.
10. Opiši vlaknima ojačane polimerne materijale *****+
Polimerni materijali se armiraju vrlo tankim (oko 5 mikrona) i čvrstim vlaknima. Tako se dobivaju materijali višestruko čvršći i lakši od čelika. Najpoznatiji je kevlar. Ima tzv. aramidna vlakna (aromatski poliamid). Vlakna mogu biti i od ugljika, bora, stakla, porculana, željeza, volframa, itd. Spomenućemo i jedan od najnovijih materijala, koji ne spada u polimerne nego u kompozitne. To je ugljik ojačan ugljičnim vlaknima. Ovo je materijal izuzetnih mehaničkih svojstava koja se ne mijenjaju ni pri temperaturama iznad 2000 st.C.
11. Navedi svojstva konstrukcijskih polimera i nabroji neke
Imaju vrlo dobra mehanička svojstva te mogu zamjeniti metale pri izradi strojnih dijelova. Poznatiji su poliamid, polikarbonat, ABS, PET i teflon koji usto podnosi temperature do 230 st.C i jaka otapala.
12. Opiši neke polimere materijale posebnih svojstava koji nisu konstrukcijski *****+
Poliaromatski polimeri PBI podnose vrlo visoke temperature (kratkotrajno i više od 760 st.C).
Poliacetilen je dobar vodič električne struje ( na sobnoj temperaturi je bolji vodič od bakra).
Polimeri sa elektrokromnim svojstvima provode električnu struju i primjenjuju se za proizvodnju LCD zaslona.
Polimeri sa termokromnim svojstvima služe za proizvodnju pametnih prozora koji provode svjetlo ili toplinu u jednom ili u drugom smjeru.
13. Opiši upotrebu polimernih materijala u izradbi vodovodne instalacije. *****+
Za vanjsku instalaciju koriste se cijevi od polietilena i polivinilklorida, a za unutrašnju (ne podnosi niske temperature) od polipropilena.Prednosti u odnosu na čeličnu instalaciju su: Nema korozije, lako se polažu jer su ili savitljivi ili se zagrijavanjem lako oblikuju, lako se zavaruju topljenjem osnovnog materijala, postoji veliki izbor raznih prijelaznih komada što omogućuje brzo i kvalitetno izvođenje. Izolacija cjevovoda izvodi se navlačenjem cijevi od pjenastog polietilena.
14. Ekološka problematika polimernih materijala. *****+
Polimerni marerijali su teško razgradivi. Međutim zbog mehaničke energije mora uz abrazivno djelovanje soli dolazi do ubrzanog raspada polimera u strukture 20 mikronskih niti. Te strukture pomješane sa planktonom preko probavnog sustava životinja ulaze u prehrambeni lanac i postepeno dolazi do plastifikacije biosfere, što može imati kobne posljedice. U Tihom oceanu oko 1000 km udaljeno od Kalifurnije otkrivena je golema nakupina plastične juhe.
15. Prirodna guma *****+
Proizvodi se od mliječnog soka drveta kaučukovca (hevea). Ima ih desetak poznatijih vrsta, a najznačajnija je hevea brasiliensis čija je postojbina prašuma Amazonije, a u prijevodu znači drvo koje plače. Kad se otkrilo da kaučukovac ima veliki gospodarski potencijal brazilske vlasti su zabranile izvoz sjemenki i sadnica pod prijetnjom smrtne kazne. Međutim ni te mjere nisu zaustavile širenje uzgoja kaučukovca pa danas, pored Brazila, postoje velike plantaže na Malajskom poluotoku, Indoneziji, Sri Lanki, Nigeriji... Prirodna guma danas čini 40% svjetske prizvodnje gume, a od uzgoja sirovine živi oko 30 milijuna ljudi. Koristi se za izradu zahtjevnijih pneumatika ( avioni, space sutle, vrlo velike gume, kvalitetne pogonske kamionske gume, gume za trkaće automobile, te antipotresne ležaje u graditeljstvu ). Ozbiljna upotreba prirodnog kaučuka započinje uvođenjem tehnološkog postupka vulkanizacije 1839. godine (Carles Goodyear) što je značajno poboljšalo tehnička svojstva. Nevulkanizirani prirodni kaučuk je bio ljepljiv, neotporan na niske i povišene temperature, imao je stanovito produljenje nakon prestanka djelovanja sile, a vlačna mu je čvrstoća bila oko 10 puta manja od vulkaniziranog. Najstarija upotreba kaučuka zabilježena je oko <1600. god. u Srednjoj Americi (Maje, Inke, Acteci, Olmeci - ljudi zemlje gume), a izrađivana je obuća, posude za vodu, lopte...
Dodatna pitanja za provjeru znanja.
1. Umrežavanje atoma elastomera veše atomi:
a) germanija b) ugljika c) sumpora d) fosfora
2. Otapala i toplinu dobro podnosi:
a) najlon b) teflon c) polistiren d) polietilen
3. Gusto umreženu strukturu imaju polimeri:
a) termoplasti b) duromeri c) elestomeri d) plastomeri
4. Označi člana koji ne pripada u skupinu:
a) bronca b) kevlar c) mjed d) čelik
Napomena: Sadržaji označeni znakom *****+ odnose se na one koji žele znati više.
|
