Тема 6. Полімери - основа неметалічних матеріалів

Класифікація полімерів. Основні властивості полімерних матеріалів. Синтез полімерів.

Питання для самопідготовки

1. Загальні відомості. Будова макромолекул полімерів.

2. Термомеханічна крива некристалічних полімерів.

3.Особливості склоподібного, високоеластичного, в’язкотекучого стану полімерів.

Література: [1] –С.20-24. [6] –С.434-449. [5] –С.391-406., [2] - С.125 - 142

Методичні вказівки

Необхідно з’ясувати стан і перспективи розвитку виробництва полімерів, які переваги дає заміна металевих виробів полімерами. Приступаючи до вивчення структури полімерів необхідно звернути увагу на особливості будови макромолекули полімерів та її вплив на фізико – хімічні властивості полімерів. Розглянути класифікацію полімерів з урахуванням особливостей їхнього складу і будови.

Вивчення впливу температури на властивості полімерів необхідно починати з аналізу термо- механічної кривої. При цьому необхідно звернути увагу на характерні точки на цій кривій – температури скловування та температури, що характеризують в’язко – текучий стан полімерів. Необхідно вміти пояснити, виходячи із складної будови макромолекули. Як зростає рухливість окремих ланцюгів макромолекули полімеру при зростанні температури.

Питання для самоконтролю

1. Яку класифікацію мають полімери?

2. Як поділяються полімери за фазовим станом?

3. Як поділяються полімери за відношенням до нагрівання?

4. Яку конформацію мають молекули полімерів? В яких фізичних станах може перебувати полімер?

5. Яку будову мають макромолекули полімерів?

6. Які характерні температури Ви знаєте на термо-механічній кривій полімерів? 7. Який стан полімерів ці точки характеризують?

8. Яким чином і де використовують полімери?

9. Чим відрізняється мономер від полімеру?

 

Завдання 15

При визначенні властивостей поліетилену високого тиску (ПЕВТ) та низького тиску (ПЕНТ) були одержані наступні значення: твердість по Роквеллу НВ дорівнює 1,5 і 4,6 умовних одиниць, міцність при розтягуванні 12Мпа і 25Мпа, відносна довжина при розтягуванні 500% і 550%. Які значення властивостей полімерів відносяться до поліетилену ВТ, а які до НТ.

Завдання 16

Маркування поліетилену залежить від способу його виробництва і його основних властивостей, наприклад:

11503 – 70

21003 – 075

Що означає перша цифра в маркуванні, якщо наступні дві цифри позначають номер марки. Четверта цифра – завжди нуль, позначає гомогенізацію розплаву, тобто те, що всі компоненти введені в одному стані (рідкому, емульсійному, суспензійному, газоподібному). П’ята цифра – відповідна група щільності. Через тире позначене десятикратне значення показника плинності розплаву, тобто те, що через вушко віскозиметра за 10 хв. проллється 7 чи 7,5 рідкого поліетилену.

Тема 7. Механічні властивості матеріалів. Види механічних випробувань. Випробування динамічним навантаженням Твердість. Методи її визначення.

 

Питання для самопідготовки

1. Дайте загальну характеристику механічним властивостям.

2. Які величини визначають під час побудови діаграми розтягнення металів?

3. Для чого визначають твердість металів? Які методи визначення твердості Ви знаєте? У чому ці методи відрізняються, а що є для них загальним?

4. Що Ви можете розповісти про знос металів? Який йо го зв’язок із міцністю

Література: [1] –С.58-74. [6] –С.234-249. [5] –С.251-286., [2] - С.77 – 91.

Методичні вказівки

Вивчення даної теми необхідно починати із з’ясування фізичних показників, що характеризують якість матеріалів. Вивчити сутність кожної конкретної властивості матеріалів, а також методику їх вимірювання. При вивченні геометричних характеристик необхідно розглянути методи виміру товщини, ширини, площі, об’єму.

Необхідно досконало розглянути експериментальну криву розтягання металу при його поступовому навантаженні, яка дає максимум інформації про його пружні та пластичні властивості.

Крім статичних іспитів метали піддаються також і динамічним випробуванням, що дає можливість спів ставити ці два види досліджень металів. При цьому необхідно звернути увагу на фізичні показники якості, що отримують при цих випробуваннях. Необхідно приділити увагу вивченню різних видів деформацій - пружній та пластичній, - природі їх одержання. Визначити заходи, які необхідно здійснити для підвищення межі пружності. При вивченні механічних властивостей металів звернути увагу на механізм зміцнення металу: підвищення його межі пружності при пластичній деформації. Необхідно засвоїти причину або сукупність причин, які приводять до таких позитивних наслідків.

Питання для самоконтролю

1. Що розуміють під деформацією твердих тіл?

2. У чому полягає механізм пластичної деформації двійникуванням?

3. Чим викликається зміцнення металу з розвитком пластичної деформації?

4. Що таке твердість металу? Які методи визначенні твердості знаєте?

5. Коли використовують випробування матеріалів динамічним навантаженням?

6. Які основні напрямки підвищення конструкційної міцності матеріалів Ви знаєте?

7. Що означає дійсна та умовна межа текучості?

8. Що характеризує закон Гука при механічних випробуваннях металів?

9. Які характеристики матеріалів характеризують їх пластичність при механічних випробуваннях?

 

Завдання 17

Під час вибору матеріалу за довідником розрахунковою характеристикою є межа текучості матеріалу, що забезпечує не деформовання деталі. Які додаткові випробування необхідно провести, щоб забезпечити надійність деталі в роботі?

Завдання 18

При розтяганні мідного дроту, поперечний переріз якого дорівнює 1,5 мм², початок остаточної деформації спостерігалось при навантаженні в 45 Н. Яка межа пружності матеріалу дроту?

Завдання 19

Визначте теоретичну напругу, необхідну для подолання сил зв’язку між атомами твердого тіла, якщо модуль зсуву матеріалу має значення G =11,0 10¹⁰ н/м².

Завдання 20

Визначте ударну в’язкість КС під час випробування динамічним навантаженням матеріалу, якщо маса маятника (копра) дорівнює 2кг, його довжина 20см, кут підйому маятника α = 60º, відхилення маятника після руйнування зразка 50º, а площа поперечного перерізу зразка в місці концентратора 2см².

Тема 8. Фізико - хімічні властивості матеріалів. Пористість. Геометричні властивості. Методи їх вимірювання. Гігроскопічні властивості. Сорбція. Адсорбція. Проникність.

Питання для самопідготовки

1.Класифікація фізико - хімічних властивостей матеріалів.

2.Сорбційні явища. Сорбційні властивості матеріалів.

3.Повітро-,та паропроникність матеріалів.

Література: [1] –С.42-44. [12] –С.140-188. [2] 144- 162.

 

Методичні вказівки

При вивченні цих властивостей необхідно звернути увагу на такі показники матеріалів, як густина, пористість та диференціальна пористість. Необхідно з’ясувати, що пористі матеріали суттєво відрізняються по своїм властивостям від не пористих. Крім того, пористі матеріали теж по своїм гігроскопічним властивостям, проникністю дуже відрізняються один від одного, із-за наявності різних радіусів пор, тобто вони відрізняються своєю диференціальною пористістю.

Усвідомити явища дифузії, сорбції, абсорбції, хемосорбції, десорбції, а також методи дослідження дифузійних і сорбційних властивостей матеріалів.

Необхідно також розуміти, що пори, радіуси яких сягають менше 0,1 мкм сорбують вологу із повітря, пори з радіусами більшими за 0,1мкм, навпаки, віддають свою вологу в навколишнє середовище. В зв’язку з чим необхідно звернути увагу на особливості кривих сорбції та десорбції для різних матеріалів, із яких можна отримати інформацію про їх диференціальну пористість.

Необхідно приділити увагу також вивченню методів, що використовуються для отримання ізотерм сорбції – десорбції та на методику визначення на їх основі диференціальної пористості.

 

Питання для самоконтролю

1. Як класифікують фізико- хімічні властивості матеріалів?

2. Дайте визначення повітро-, та паропроникності матеріалів.

3. Що визначають за формулою Томсона (Кельвіна).

4. Як експериментально визначають паропроникність статичним і динамічним

способом?

5. Які структурні характеристики пористих матеріалів Ви знаєте?

6. Методи визначення адсорбції газів і пари.

7. Методи визначення пористості матеріалів.

8. Методи визначення диференціальної пористості матеріалів.

9. Проникність пористих матеріалів.

 

Завдання 21

Визначте дійсну густину штучної шкіри, якщо її пористість дорівнює 0,65, а уявна густина 0,85 г/см³.

Завдання 22

Визначте вклад мікро капілярів в загальну пористість натуральної шкіри хромового дублення, якщо її гігроскопічність дорівнює 0,35, уявна густина 0,65г/см³, пористість 0,7.