Polimerlerin Statik Mekanik Özelliklerini Saptamada Kullanılan Deney Yöntemleri

Salı, 27 Kasım 2007

1)      Gerilim direnci uzama ve elastik modülüs 2)      Ergime akış indeksi 3)      Gerilim gevşemesi, sürünme, yorulma 4)      Çarpma direnci 5)      Aşınma 1) Gerilme uzama deneyleri polimerin türüne bağlı kullanım alanına göre geniş bir sıcaklık ve çekme aralığında yapılır. Her polimer için en uygun çekme hızı ve çekme sıcaklığı olmalıdır. Deneyde kullanılan polimer malzemenin uygun ve standart boyutta olması gerekir. Gerilim direnci- uzama için verilen ΔSTM.D 638-77 Bu değerde polimerler yumuşak ve sert olarak ikiye ayrılır. Burada polimerlerin sabit hızla çekilmesi sonucu gerilim direnci ve uzama ölçülür.       Yumuşak polimer kalıbı     Sert polimer kalıbı Bu kalıplar polimerin türüne ve deney şekline göre değişme gösterir. Çekme hızı polimerin türüne ve kalıbına göre değişir. Çekme İşlemi: Metalden yapılmış iki çene arasında sıkıştırılan polimer örneği bir tarafa doğru çekilir. Gerilme direnci= F(polimere uygulanan kuvvet) / A (Kesit Alan) δ = (L ' Lo) / Lo = ΔL/Lo L   : Son uzunluk Lo : Polimerin uzunluğu Gerçek Gerilim Direnci: Ao : İlk kesit alan A   : Uzama sonunda ölçülen kesit alan Ao/A =  L / Lo = (Lo + ΔL) / Lo = L + δ Birimleri pascal à kg/cm2 à kg/mm2 Örneğin çekme hızının artması gerilim direnci ve elastik modülün yüksek olmasına neden olur. İkinci örnek olarak sert ve bükülmez bir polimer olan PMMA'ın uzaması çekme hızının artması ile azalırken çoğu polimerde aksi davranış gösterir. Çekme sıcaklığı polimerlerin mekanik özelliklerinde çekme hızından daha etkindir. Çekme sıcaklığının azalması yüksek gerilim direnci ve elastik modülü ile uzamadan azalmaya neden olur. 2) Ergime Akış İndeksi Değeri Polimerin ergimiş halde belli bir sürede ne kadar aktığını gösteren değer. (EAi) Eai verileri polimerik malzemelerin işlenmesi sırasındaki akma olayını belirlemede yararlıdır. Düşük akma hızlarının kullanıldığı ekstrüzyon, şişme ve kalıplama işlemlerinde yüksek akma hızlarının kullanıldığı enjeksiyon kalıplama işlemlerinde EAi değerleri çalışma şartlarını belirlemede yardımcı olur. ASTM D 1238-62 ASTM D 1238-63 Ağırlık:2.16 kg, 5kg, 21.6 kg  EAi için üç farklı ağırlık kullanılabilir. Ağırlığın etkisiyle ergimiş polimer orfisten akmaya başlar. Çıkan kısım tartılır. (gr polimer/10 dak) Bunun için standart zaman 10 dakikadır. Eğer bu zaman aşılırsa yani 11 dakika olursa bu zaman 10 dakikaya gene çevrilmelidir. 3) Gerilim Gevşemesi Sürünme Yorulma Polimerlerin gerilim ve gerinim altında zaman bağlı deformasyonunun ölçümünde kullanılan yöntemdir. Gerilim gevşemesi : Polimerik malzeme belirlenen gerilim altında deforme edilir. Deformasyonun yarattığı gerilim direncinin değişimi zaman karşı ölçülür. Yarı kristal polimerlerde kristal yüzdesi gerilim gevşemesini etkiler. Gerilim gevşemesi değerlerine göre kristal yüzdesi hakkında yani polimer hakkında bilgi sahibi olabiliriz. Amorf polimerlerde gerilim gevşemesini Tg'nin altında 0'a düşmesini beklemek yıllar sürer ve pratik değildir. Yarı kristal polimerlerde oda sıcaklığında Tg'nin üzerinde iseler gerilim direnci zamana karşı oldukça yavaş azalır ve çoğunlukla sıfıra inmez. Bu da kristal yüzdesine bağlıdır. Kristal yüzdesi arttıkça gerilim direncinde de zamana bağlı olarak azalmaya başlar. Yarı kristal polimerlerde yönlenme ve plastik deformasyon olayı dikkate alınmaktadır. Yönlenmiş bir malzemede kristal yüzdesi artar. Dolayısıyla gerilim direncindeki azalma hızı yönlenmemiş polimere göre daha düşük olur. Gerilim gevşemesi bu deneylerde fazla pratik değildir. Sert ve katı polimerler için çok az bir gerinim farklı polimerin yüksek gerilim direncine sahip olmasına neden olur. Yüksek gerilim dirençlerinde polimerin deformasyonu dışında kullanılan aletin deformasyonu da söz konusudur. Sabit gerinim yumuşak ve düşük elastik modülüne sahip(AYPE) polimerler için kolaylıkla ulaşılır. (fazla enerji sarf etmeden) Sürünme: Sabit gerilimde uzamanın zamana bağlı değişiminin ölçümüdür.sürünme deneylerinde malzemenin kullanım şartlarında zamanla ne kadar uzamaya(deformasyona) yol açacağı saptanır. Örneğin içine malzeme konulan polietilen torbalar ağırlık nedeniyle saplarından sünerler. Ağırlık torbada sürdüğü sürece sünme devam eder ve bir noktadan sonra torbanın sapı kopar. Amorf polimerlerde Tg'nin altında sürünme yavaştır. Sıcaklıkla sürünme artar. Sürünme Tg'nin altında molekül ağırlığı ile bağıntılı değildir. Çapraz bağ miktarı sürünmeyi azaltır. Kristal yüzdesi yüksek olması durumunda polimerin yatkınlığı düşüktür. Bu durumda tüm gerilim kristal bölgeler üzerindedir. Bu durumda sürünme deneyi yıllarca sürebilir. Örnek: Birinci dereceden geçiş Polimerlerde Tg değerinde bir kırılma var. Isı alışverişini yansıtan herhangi bir sıçrama söz konusu değildir. Örnek: İkinci dereceden geçiş   H'ın kendisi değilde türevi bu sıçramayı gösterdiğinden bu sıçramaya II. dereceden denilmiştir. Tg ikinci dereceden bir geçiş, Tm birinci dereceden bir geçiştir. Bazı polimerin Tg ve Tm değerleri Polietilen -85(-120) 135 Polipropilen -20   Polistiren 100,105 240 Polivinilklorür 85 210 Poliakrilonitril 100,130   Polimetilmetakrilat 110   Polimerin Tm değeri yoksa amorf polimerdir. Camsı Geçiş Sıcaklığının Bağlı Olduğu Unsurlar (Tg) 1-  Zincir türüne, yan gruplara 2- Zincir uzunluğuna (molekül ağırlığına) 3- Çapraz bağ miktarına 4- Dolgu maddesi, safsızlık, plastikleştirici bulunup bulunmadığına 5- Deney hızına ve örneğin hazırlanması ile izlenen termal yollar Tg'ye etki eden faktörlerden birisi çözünürlük parametresidir. Koresif enerji (bağların güçlü olması) çözünürlük parametresi ne kadar büyükse Tg değeride büyüktür.     δ (g/cm3) Tg Polipropilen 160 -20 Poliakrilonitril 31,5 90 Zincirdeki çapraz bağlar ve etkin dolgu maddeleriyle daha az hareketli yapılması durumunda Tg artar. Polimer sistemine ters yönde yani Tg'nin azaltılması yönünde yani serbest hacim ilave edebilen moleküller eklenir. DTA 1) kristal yapıda çoklu geçişleri gösterir. 2) Örneklerin yeniden kristallenmesini, belirli sıcaklıklarda malzemenin yönlenmesini Yeniden kristallenme: Yumak şeklinde moleküller düzenli polimer haline gelir. DSC Şeması DCS'de örnek ve referans sıcaklıkları devamlı sabit tutulur. Sabit tutmak için enerji alışverişi sistem tarafından sağlanır. Enerji alışverişleri ekzotermik ve endotermik olarak gözlenir.

 

< Önceki		Sonraki >

ADnet Reklamları	Siz de reklam verin