MMT113 Endüstriyel Malzemeler 9 Polimerik Malzemeler. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

Transkript

1 MMT113 Endüstriyel Malzemeler 9 Polimerik Malzemeler Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

2 Polimerik malzemelerin kullanımı her yıl ortalama % 7 büyümektedir. Yıllık tüketimleri yaklaşık 120 milyon ton civarındadır. Atıklarının değerlendirilebilmesi çok güncel bir konudur. 120 milyon ton = her yıl kişi başına ortalama 24 kg tüketim En çok tüketilenler sırasıyla; Düşük yoğunluklu polietilen PE-LD, Polivinilklorür (PVC), Polipropilen (PP) ve Yüksek yoğunluklu polietilen PE-HD Polimerik Malzemeler 2

3 Yoğunluk Ergime sıcaklığı Ergime ısısı Isı kapasitesi Isıl iletkenliği Isıl genleşme E-Modül Mukavemet Fiyat/kg Fiyat/dm 3 Gri dökme demir Aluminyum Magnezyum Teknik seramik Termoplastik Özellikler çeliğe göre verilmiştir (Çelik=1) Polimerik Malzemelerin Özellikleri 3

4 Paketleme Otomobil end. Ev eşyaları İnşaat Elektrik/elektronik Tarım Çeşitli Mobilya Polimerik Malzemelerin Kullanım Alanları 4

5 Kimyasal reaksiyon Monomer Polimer Polimerik Malzemeler 5

6 Termoplastik Termoset (Duroplast) Elastomer Genelde yumuşak Sıcak şekillendirilebilir Şekillendirme tekrarlanabilir Sert ve kırılgan Sıcaklığa dayanıklı Şekillendirilemez Ergitilemez Çözünmez Balıkçı ağı şeklinde bir moleküler yapı Doğal olarak elde edilebilir Lastik gibi esnek Lineer yada dallanmış zincir yapısı Yüksek oranda çapraz bağ içerir Düşük çapraz bağ yoğunluklu ağsı yapı Polimerin yapısı ve özellikleri 6

7 Makromolekül Organik bağlı monomerlerden meydana gelirler (Protein, selüloz, keratin vb. doğal makromoleküllerdir) Polimerler tekrarlanan makromoleküllerden oluşurlar (monomer -> polimer) Lineer, dallanmış, yakın yada uzak ağlar oluşturabilirler Lineer polimerler termoplastiklerdir, ağ yapısana sahip olanlar ise termosetlerdir Geniş yayılmış ağ yapısına sahip olanlar ise elastormerlerdir Termoplastik Makromoleküllerin yanyana dizilmesi ile oluşurlar Möleküller birbirleri üzerinde kayabilirler ve malzeme şekil değiştirebilir Polimerik Malzemeler 7

8 Termoset Bakalit ilk olarak üretilen termoset plastiktir (Baekland 1909) Termosetler birbirlerine çapraz bağlı makromoleküllerden oluşmuşlardır Moleküller arasında güçlü bağlar vardır Moleküller ısıtma ile birbirlerinin üzerinde kaymazlar (şekil değişimi yok) Elastomerler Elastomerlerin makromolekülleri yoğun bir yumak oluştururlar. Çekme ile makromoleküller de uzamaya başlar En önemli özellikleri çekildiklerinde 2 kattan fazla uzayabilmeleri ve bırakıldıklarında ilk şekillerine dönmeleridir. Polimerik Malzemeler 8

9 Termoplastik Termoset Elastomer Poliamid (PA) Epoksi reçine (EP) Doğal kauçuk (NR) Polietilen (PE) Polietilenteraftalat (PET) Polipropilen (PP) Polistirol (PS) Politetrafloroetilen (PTFE,Teflon) Polivinilklorür (PVC) Fenol-formaldehit reçine (PF,Bakalit) Poliüretan (PUR) Silikon reçine (SI) Kloropren-kauçuk (CR) Akrilitril-butadien-kauçuk (NBR) Stirol-butadien-kauçuk (SBR) Polimerik Malzemelere Örnekler 9

10 Ham petrol Granül Ayrıştırma Polimer parçalar Kalıp Isıtma Granül Ekstrüzyon Ayrıştırmada Eten oluşur Etilen ise Polietilen (PE) için monomerdir. Polimerik Malzemelerin Üretimi 10

11 Çekme gerilmesi, MPa Doymamış polyester (Termoplast) Reçine (sert-gevrek) (Sünek-elastik) (Sünek-elastik) (yüksek elastikiyet) Uzama, % Polimerik malzemelere ait gerilme-uzama diyagramı 11

12 Gerilme, Elastik modül, E Gevşeme sıcaklığı Camsı geçiş sıcaklığı Ergime sıcaklığı Sıcaklık, T gevrek elastik sünek yüksek elastikiyet Uzama, % Polimerik Malzemeler 12

13 Elastisite modülü, N/mm 2 Yumuşama bölgesi Fiber takviyeli termoset Termoset Termoplast Elastomer Sıcaklık, ºC Yumuşama bölgesi: Elastisite modülünde ani düşmenin gerçekleştiği bölge Polimerik Malzemelerin Mukavemeti 13

14 Elastisite modülü, GPa Seramik (Al2O3) Termoset Termoplastik Çelik (34CrMo4) Elastomer Aluminyum (AlCuMg2) Sıcaklık, ºC Bazı malzemelerin E-modülünün sıcaklıkla değişimi 14

15 Fenolformaldehit reçine PF-laminat Polyester reçine Polioksimetilen (POM) Policarbonat (PC) Polivinilklorit (PVC) Poliamit (PA) Poliolefin Çelik Bakır Aluminyum Takviyesiz Cam fiber takviyeli Elastisite modülü, N/mm 2 Polimerler ile metallerin elastik modüllerinin karşılaştırılması 15

16 Bakır Çelik Aluminyum Polikarbonat (PC) Melamin formaldehit reçine(mf) Fenol-formaldehit (PF) Poliamid (PA) Polioksimetilen (POM) Polietilen (PE) Polyester (UP) Polimetilmetakrilat (PMMA) Polistirol (PS) Polivinilklorit (PVC) Takviyesiz Cam fiber takviyeli Sıcaklık, ºC Polimer ve metallerin kısa süreli kullanım sıcaklıkları 16