1

PlastyPlasty

Fyzikální podstataFyzikální podstata DeformaceDeformace Mezní stavMezní stav

2

KERAMIKA

KOVY

POLYMERY

KOMPOZITYModuly pružnosti materiálůModuly pružnosti materiálů

3

Moduly pružnosti materiálůModuly pružnosti materiálů

4

Vazby – polymery (plasty)Vazby – polymery (plasty)

kovalentní sekundární (Van der Waalsovy)kovalentní sekundární (Van der Waalsovy)

5

H H H H H H H H

C -- C - C - C - C - C - C - C

H RR H RR H RR H RR

R ---- H polyetylén (odpadní trubky, isolátory)R ---- CH3 polypropylén (odolnější vůči světlu, auto)R ---- Cl polyvinylchlorid (střešní a podlahové krytiny)R ---- C6H5 polystyrén (gram desky, příbory, izolace)

Vazby – polymery (plasty)Vazby – polymery (plasty)

6

Struktura molekuly:Struktura molekuly: kovalentní vs sekundární vazbykovalentní vs sekundární vazby polární charakter polární charakter >> >> mezimolekulmezimolekulární ární

iontové vazbyiontové vazby vazební úhel (C-C), ohyb a variace vazební úhel (C-C), ohyb a variace

uspořádáníuspořádání

Vazby – polymery (plasty)Vazby – polymery (plasty)

7

Tvary molekul plastůTvary molekul plastů

Polymery (plasty)Polymery (plasty)

8

Struktura nadmolekuly:Struktura nadmolekuly: Velikost základního článku polymerního Velikost základního článku polymerního

řetězceřetězce Úhel mezi sousedními vazbamiÚhel mezi sousedními vazbami Ohebnost řetězceOhebnost řetězce Molární hmotnostMolární hmotnost

Kovalentní vazba – polymery (plasty)Kovalentní vazba – polymery (plasty)

9

EtylénEtylén

Počet monomérů

(n)

teplota měknutí °C

charakter při +20°C

1 -167 plyn

6 -12 kapalina

35 37 tuk

140 93 vosk

430 109 pevná látka

Stupeň polymerizace 53 1010

H H

C = C monomér H H

Polymery (plasty)Polymery (plasty)

10

Vazby - Polymery (plasty)Vazby - Polymery (plasty)

11

„„Nízkoteplotní“ (TNízkoteplotní“ (T < T < Tgg)) Amorfní (skelný) stav (polystyrén, Amorfní (skelný) stav (polystyrén,

PVC, polymetylmetakrylát – PMMA)PVC, polymetylmetakrylát – PMMA) Krystalický - semikrystalický stav Krystalický - semikrystalický stav

(polyetylén, polypropylén)(polyetylén, polypropylén) Elastomery - pryžeElastomery - pryže Vizkoelastický (kaučukový) stav Vizkoelastický (kaučukový) stav

(uspořádání na větší vzdálenost)(uspořádání na větší vzdálenost) Polymerní tavenina (makromolekuly po Polymerní tavenina (makromolekuly po

sobě)sobě)

Polymery (plasty)Polymery (plasty)

RostoucRostoucíí teplota teplota

12

Skelná oblastSkelná oblast

Vazby - Polymery (plasty)Vazby - Polymery (plasty)

13

Krystaly plastu - sferolityKrystaly plastu - sferolity

Polymery (plasty)Polymery (plasty)

14

„„Nízkoteplotní“ (TNízkoteplotní“ (T < T < Tgg)) Amorfní (skelný) stav (polystyrén, Amorfní (skelný) stav (polystyrén,

PVC, polymetylmetakrylát – PMMA)PVC, polymetylmetakrylát – PMMA) Krystalický - semikrystalický stav Krystalický - semikrystalický stav

(polyetylén, polypropylén)(polyetylén, polypropylén) Elastomery - pryžeElastomery - pryže Vizkoelastický (kaučukový) stav Vizkoelastický (kaučukový) stav

(uspořádání na větší vzdálenost)(uspořádání na větší vzdálenost) Polymerní tavenina (kapalina, Polymerní tavenina (kapalina,

makromolekuly po sobě)makromolekuly po sobě)

Polymery (plasty)Polymery (plasty)

RostoucRostoucíí teplota teplota

15

OblastOblast skelného přechodu -Tskelného přechodu -Tgg

Polymery v závislosti na teplotěPolymery v závislosti na teplotě

Sekundární vazby začínají tát

16

Příklady teplotní závislosti EPříklady teplotní závislosti E

Polymery v závislosti na teplotěPolymery v závislosti na teplotě

17

Mikromechanismy deformace:Mikromechanismy deformace: Polymerní kapalinaPolymerní kapalina Kaučuková pružnost – vliv sekundárních Kaučuková pružnost – vliv sekundárních

vazebvazeb Pružná deformace v mikroměřítku (molekuly)Pružná deformace v mikroměřítku (molekuly)

délky vnitřních vazeb v řetězcidélky vnitřních vazeb v řetězci deformace vazebních úhlů řetězcedeformace vazebních úhlů řetězce deformace slabých mezimolekulárních deformace slabých mezimolekulárních

vazebvazeb

Deformace – polymery (plasty)Deformace – polymery (plasty)

18

Reologické modelyReologické modely MaxwelůvMaxwelův Kelvinův (Voigtův)Kelvinův (Voigtův) Kombinace – přesnější popisKombinace – přesnější popis

Deformace – polymery (plasty)Deformace – polymery (plasty)

tG

d

d..

tGt d

d.

1

d

d

19

Deformace v makroměřítkuDeformace v makroměřítku(mez kluzu)(mez kluzu)

Posuvy mezi molekulamiPosuvy mezi molekulami (zesítněné struktury) (zesítněné struktury) >>> poru>>> porušování mezimolekulárních vazeb šování mezimolekulárních vazeb (výrazná mez kluzu v důsledku objemových (výrazná mez kluzu v důsledku objemových změn) změn) – – smyková složka napětí – smykové pásysmyková složka napětí – smykové pásy

Crazing (stříbření) – tvorba crazůCrazing (stříbření) – tvorba crazů (diskové útvary až mikrofibryly, bílé, příp. (diskové útvary až mikrofibryly, bílé, příp. průhledné – lokalizace deformace průhledné – lokalizace deformace – – tahová složka napětítahová složka napětí

KaučukovéKaučukové – vizkózní tok od počátku – není – vizkózní tok od počátku – není výrazná mez kluzuvýrazná mez kluzu

Deformace – polymery (plasty)Deformace – polymery (plasty)

20

polypropylenpolypropylen

Deformace – polymery (plasty)Deformace – polymery (plasty)

21

Deformace – polymery (plasty)Deformace – polymery (plasty)

polypropylenpolypropylen

22

Deformace – polymery (plasty)Deformace – polymery (plasty)

23

Kaučukovitá oblastKaučukovitá oblastPryže - pružná deformace, kde Pryže - pružná deformace, kde = 0,5= 0,5

Deformace – polymery (plasty)Deformace – polymery (plasty)

24

Příklady teplotní závislosti EPříklady teplotní závislosti E

Polymery v závislosti na teplotěPolymery v závislosti na teplotě

25

Příklady teplotní závislosti EPříklady teplotní závislosti E

Polymery v závislosti na teplotěPolymery v závislosti na teplotě

26

Mezní stavy – srovnatelně větší význam Mezní stavy – srovnatelně větší význam než u jiných materiálů !!!než u jiných materiálů !!!

Časové hledisko - změny vazeb Časové hledisko - změny vazeb >>> >>> parametrůparametrů Vliv rychlosti zatěžování – změny Vliv rychlosti zatěžování – změny

mikromechanismůmikromechanismů Vliv teploty - změny v zesítnění Vliv teploty - změny v zesítnění >>> deformace>>> deformace Přítomnost defektů - triaxialita atd. Přítomnost defektů - triaxialita atd. >>>>>> změn změnyy mechanismů deformace a lomumechanismů deformace a lomu

Polymery – mezní stavyPolymery – mezní stavy

PPorušení orušení -- (mezní stav v mikro i makroměřítku) (mezní stav v mikro i makroměřítku) pevnost vazeb pevnost vazeb xx pravděpodobnost zpětného propojení pravděpodobnost zpětného propojení