6. Mekaniska egenskaper Flashcards
(19 cards)
Vad innebär mekaniska egenskaper?
Hur något (ex ett material) beter sig när det utsätts för kraft eller belastning.
Sätt i ordning av storlek på E-modul, från högst till lägst:
Helt amorfa organiska ämnen och mjukare metaller, hårda ämnen, polymera material
1) Hårda ämnen
2) Helt amorfa organiska ämnen och mjukare metaller
3) polymera material
Vad händer när polymerer utsätts för en dragkraft som är stor resp låg/måttlig?
Stor: Materialet kan gå till brott. Spänningen blir så hög att de kovalenta bindningarna i kedjorna bryts, och de går sönder irreversibelt.
Låg/måttlig: Huvudkedjebindningarna roterar så att kedjorna ändrar sin konformation, och anpassar geometrin efter den pålagda kraften. När kedjorna sträcks ut töjer sig materialet och spänningen minskar.
Vad är ekvationen för E-modulen?
E =σ(nominell)/Ɛ(nominell)
σ(nominell) = spänningen i ursprunglig* kropp Ɛ(nominell) = töjningen i ursprunglig* kropp
ursprunglig*: då den ej utsatts för någon kraft
Nämn 5 faktorer som påverkar E-modulen.
¤ Temperatur ¤ Molekylvikt ¤ Tvärbindningar ¤ Kristallinitet ¤ Frekvens
Hur påverkar molekylvikten E-modulen?
Ökad kedjelängd –> mer intrassling per volym.
Dock försumbar påverkan under Tg
Hur påverkar tvärbindningar E-modulen?
Förhindrar (bättre än intrasslingar) att kedjor glider isär.
Krävs högre temperatur att bryta tvärbindningar än intrasslingar.
Hur påverkar kristalliniteten E-modulen?
Högre för delkristallina polymerer än amorfa pga lamellerna (som gör upp kristallerna) håller ihop kedjorna. De tätpackade kedjorna har starka sekundära krafter
Hur påverkar frekvensen E-modulen?
Lågfrekvent (långsam) belastning –> låg E-modul pga polymerkedjorna har tid att ändra konformation och anpassa sig efter den pålagda kraften.
Högfrekvent (hastig) belastning –> materialet beter sig sprött och går snabbt till brott pga kedjorna inte hinner anpassa sig efter spänningen.
Vilka är de fyra typerna av mekaniskt beteende uppvisat av polymerer? Vad innebär dessa? Vilket är vanligast
¤ Elastisk deformation: Följer Hooke’s lag (E =σ(nominell)/Ɛ(nominell)).
Lägg på spänning –> momentan töjning
Avbelatsta –> momentan återhämtning
¤ Viskös deformation: Plastiska material.
Lägg på spänning –> ökad deformation med tidsfördröjning
Avbelasta –> deformation kvarstår
¤ Viskoelasticitet:
Lägg på spänning –> elastisk töjning och viskös deformation. Vanligast hos polymerer.
¤ Gummielasticitet
Definiera krypning.
Då ett material som utsätts för konstant belastning töjs. Töjningen sker med tiden eftersom kedjorna ändrar konformation för att anpassa sig till den pålagda krafetn.
Definiera spänningsrelaxation.
..
Vad innebär dragprovning? Vad kan man få fram?
1) Spänn fast en avlång kropp i bägge ändar
2) Lägg på kraft och töj långsamt med konstant hastighet
3) Mäter vilken töjning kraften ger (diagram spännkraft(y) mot töjning(x))
Förklara följande kategoriseringar av polymerer:
styv, mjuk, seg, spröd.
Styv = hög E-modul Mjuk = låg E-modul Seg = Stor förmåga att töjas efter flytgränsen* (klarar av större mängd töjning innan det går till brott) Spröd = Går snabbt till brott (kan tom ske innan flytgränsen)
*flytgränsen: då materialet pga töjning går från reversibel till irreversibel deformation. Materialet får plastisk deformation.
Vad innebär reologiska egenskaper?
Helt tidsberoende mekaniska egenskaper hos fasta och flytande material.
Vad innebär viskös deformation?
Spänning läggs på vätskan som genomgår en irreversibel deformation där ett flöde av kedjor skjuvs i spänningens riktning.
Definiera viskositet.
Polymerens motstånd mot viskös deformation.
Vad innebär newtonisk vätska?
Att viskositeten inte beror av skjuvhastigheten, utan bara varierar med tid och temperatur.
Många lågmolekylära vätskor i flytande fas, ex vatten.
Vad innebär icke-newtonisk vätska? Vilka två underkategorier kan dessa delas in i och vad innebär dessa?
Att viskositeten beror av skjuvhastigheten (om p och T är konst.). Kan även bero av tiden skjuvspänningen läggs på.
1) Skjuvtunnande vätskor: ökad skjuvhastighet –> minskad deformation.
tixotrop: beror även av tiden (ex. s96)
2) Skjuvförtjockande vätskor: ökad skjuvhastighet –> ökad viskositet.
reopexi: beror även av tiden
