Polymera material övn 1

Question 1

Vilka två huvudtyper av polymera material finns utöver termoplaster? Vilka två typer av
termoplaster kan definieras?

Answer 1

Huvudtyperna är gummin och härdplaster, typerna av termoplaster är Amorfa och
Delkristallina

Question 2

Förklara begreppet ”monomer”

Answer 2

Monomer: Byggstenen till polymerer, (ej samma som repeterande enhet)

Question 3

Förklara begreppet ”polymer”

Answer 3

Polymer: kedjemolekyl av många upprepade enheter

Question 4

Förklara begreppet ”plast”

Answer 4

Plast: ett konstruktionsmaterial baserat på polymer + tillsatser

Question 5

Förklara begreppet ”elastomer”

Answer 5

Elastomer: polymer med lättrörliga kedjor, låg modul

Question 6

Förklara begreppet ”härdplast”

Answer 6

Härdplast: ett material bestående av tätt tvärbundet nätverk av polymerkedjor.

Question 7

Förklara begreppet ”termoplast”

Answer 7

Termoplast: ett material baserat på linjära eller grenade kedjor. Kan anta visköst uppförande
vid uppvärmning.

Question 8

Förklara begreppet ”gummi”

Answer 8

Gummi: ett material baserat på glest tvärbundna elastomerer

Question 9

Vilken är den viktigaste strukturella skillnaden mellan en termoplast och ett
gummimaterial?

Answer 9

Gummimaterialet är tvärbundet, det är inte termoplasten.

Question 10

Varför kan man inte smälta en härdplast?

Answer 10

Härdplaster bildar nätverk, dvs. kedjorna utgör en enda stor molekyl som bara kan röra
sig som en enhet. Polymermolekylerna kan inte röra sig oberoende av varandra.

Question 11

Ange vedertagen förkortning och den minsta repeterande strukturella beståndsdelen hos
polyvinylklorid!

Answer 11

Polyvinylklorid förkortas PVC, den repeterande enheten är -[CH2- CHCl]n-

Question 12

Vad menas med Konfiguration?

Answer 12

Konfiguration: Definerar atomgruppens ordning i rymden. Om kedjan är uppbyggd av på
något sätt asymmetriska enheter är olika geometriska uppbyggnadssätt möjliga

Question 13

Vad menas med konstitution?

Answer 13

Konstitution: Avser polymerkedjornas kemiska uppbyggnad, om det är en homopolymer eller
sampolymer, förgreningar, nätverk, molekylvikt och molekylviksfördelning.

Question 14

Vad menas med konformation?

Answer 14

Konformation: Den form kedjan för ögonblicket har till följd av sin rörlighet (vridbarhet kring
primära bindningar)

Question 15

Vad är skillnaden mellan en homopolymer och en sampolymer?

Answer 15

En homopolymer är uppbyggd av en och samma repeterande enhet medan en
sampolymer är uppbyggd av två olika repeterande enheter.

Question 16

Vilka typer av

sampolymerer finns det?

Answer 16

Det finns 4 typer av sampolymerer: Alternerande-, slumpvisa-, block- och ympsampolymer

Question 17

Ange tre huvudsakliga fördelar med användning av plastmaterial till produkter

Answer 17

Goda mekaniska egenskaper i förhållande till densitet, stor frihet vad gäller geometri och
utformning samt kostnadseffektiva tillverkningsmetoder.

Question 18

Vika är de fyra största applikationsområdena (användningsområden) för polymera
material? Ange även hur stor andel av världsproduktionen (antal 10-tal procent räcker) som
förbrukas inom respektive applikationsområde!

Answer 18

Förpackningar (ca 40 %), Byggprodukter (ca 20 %), Elapplikationer inkl. kabelisolering
(ca 10 %) och Fordon (ca 10 %).

Question 19

Vilka polymerer avses med benämningen basplaster eller bulkplaster? Ange båda
polymerers namn och förkortning!

Answer 19

PE, PP, PVC och PS, + fullständigt namn

Question 20

Nämn fyra produkter eller applikationer typiska för bulkplasterna!

Answer 20

Huvudsakligen förpackningar, rör, folier, lister etc.

Question 21

Ange fyra vanliga tillsatser i plastmaterial och beskriv kortfattat deras funktion

Answer 21

Vanliga tillsatser är:
Stabilisatorer-undvika termisk eller kemisk nedbrytning (värme, solljus,
luft, syre).
Smörjmedel-underlätta flytning i formen genom att reducera friktionen.
Färgämne-infärgning av plast sker ofta genom tillsats av pigment (attraktivt
utseende).
Brandskyddstillsatser-ofta relativt stora tillsatser (10 %), reducera
brännbarheten, viktigt inom byggnads-, transport- och elektronikindustrin.
Antistatmedel-motverka att plasten laddas upp elektrostatiskt, ofta mindre
tillsats (1 %).
Mjukningsmedel-mjukgörare, minskar en plasts hårdhet och styvhet.
Fyllmedel-dryga ut materialet (lägre pris) eller förändra
styvhet/bearbetbarhet.
Armeringsmaterial-ofta fibrer (glas- eller kolfibrer vanliga), förstärker
mekaniska hållbarheten.
Jäsmedel-för framställning av plast med cellstruktur (skum), kan vara
vätske- eller pulverform vilken övergår till gasform vid
bearbetningstemperaturen.

Question 22

Beskriv vad som skiljer mellan termoplaster, gummin och härdplaster när det gäller
mekaniska egenskaper genom att beskriva typisk styvhet, styrka och seghet hos produkter
tillverkade av de olika polymera materialen vid rumstemperatur! Om temperaturen höjs
kontinuerligt, vad händer med respektive material?

Answer 22

Vid rumstemperatur har produkter av de olika materialen följande mekaniska
egenskaper: Termoplaster – måttlig styvhet och styrka samt hög seghet, Gummin – låg
styvhet, måttlig styrka och mycket hög seghet samt Härdplaster – hög styvhet och styrkamen
låg seghet. Vid betydligt högre temperatur än rumstemperatur övergår termoplaster till vätska,
sedan bryts de ner fattar eld, medan gummin och härdplaster bryts ner och fattar eld.

Question 23

Vad är utmärkande för de mekaniska egenskaperna hos amorfa termoplaster,
delkristallina termoplaster, gummin och härdplaster?

Beskriv för varje huvudtyp av polymert material hur styvheten varierar med temperaturen
och ange i vilket temperaturområde som respektive typ av material normalt används!

Answer 23

Principiella figurer enligt föreläsningar: Styvhet mot temperatur och indikerade
användningstemperaturer.

Question 24

Vad är utmärkande för de mekaniska egenskaperna hos amorfa termoplaster,
delkristallina termoplaster, gummin och härdplaster?

Indikera förekommande huvudtransition på temperaturaxeln och ge benämning av
transitionen!

Answer 24

Glasomvandlingstemperatur Tg för alla typer av material, dessutom smältpunkt Tm
för DKTP.

Question 25

Vad är utmärkande för de mekaniska egenskaperna hos amorfa termoplaster, delkristallina termoplaster, gummin och härdplaster? Indikera det mekaniska beteendet vid normala användningstemperaturer med termerna hårt och sprött, segt samt elastiskt med låg styvhet!

Answer 25

ATP och HP - hårt och sprött, DKTP - segt samt G - elastiskt med låg styvhet.

Question 26

Vilka följande egenskaper kan inte sägas vara typiska för polymerer: Hög densitet, tidsberoende mekaniska egenskaper, relativt låg styvhet, hög brottspänning, brännbara, mycket god temperaturbeständighet, goda termiska isolatorer, hög elektrisk ledningsförmåga, i allmänhet svårbearbetade.

Answer 26

Hög densitet, hög brottspänning, mycket god temperaturbeständighet, hög elektrisk ledningsförmåga, i allmänhet svårbearbetade

Question 27

Ange tre egenskaper hos plaster som skiljer sig avsevärt från motsvarande egenskaper hos metaller. Beskriv också hur de skiljer sig.

Answer 27

Låg densitet, i allmänhet lägre styvhet och styrka, mekaniska egenskaperna är tidsberoende, sämre temperaturtålighet, mer eller mindre brännbara, termiska och elektriska isolatorer, för termoplaster god bearbetbarhet.

Question 28

Beskriv vad som händer vid glasomvandlingen och smältpunkten hos ett polymert material! Ledning: Koncentrera dig på vad som händer med molekylen.

Answer 28

Vid glasomvandlingstemperaturen övergår amorfa delar från fast fysikaliskt glas till vätska, medan kristaller smälter och övergår i vätska vid smältpunkten. Båda processerna är reversibla.

Question 29

I vad mån kan Tg betraktas som maximal användningstemperatur?

Answer 29

Tg har förstås bara relevans för bedömning av användningstemperaturen hos amorfa material eller material med mycket låg kristallinitetsgrad. Tg utgör då absolut högsta möjliga användnings-temperatur. För belastade konstruktioner måste den sättas lägre med tanke på styvhetens tidsberoende. Temperaturtåligheten bedöms ofta utifrån tester som tar hänsyn till de viskoelastiska egenskaperna. Det s.k. UL testet tar även hänsyn till åldringsfenomen. (Se boken ”Plaster: Materialval och materialdata” avsnitt 3.3 s 57.)

Question 30

Om en polymer innehåller rester av monomeren från polymerisationen, vad händer då med dess Tg?

Answer 30

Tg sänks enligt ett samband ∆Tg = K×w1 men bara om monomeren är lösligi polymeren, vilket ofta är fallet, men inte alltid. Monomeren fungerar som en mjukgörare. En sådan måste vara löslig i polymeren för att Tg skall påverkas.

Question 31

En plexiglasprodukt som formsprutas idag uppvisar ett annorlunda Tg än en likadan produkt som formsprutades i samma material på samma sätt för 5 år sedan. Vilken har högst Tg och varför? Finns det någon annan fysikalisk egenskap som också skiljer mellan dem? Formsprutning innebär snabb avkylning från visköst tillstånd.

Answer 31

Materialet i produkten som formsprutades idag uppvisar ett högre Tg. Det kan röra sig om någon grad. Det uppvisar också en lägre densitet. Materialet som formsprutades för 5 år sedan uppvisade samma värde då, men genom fysikalisk åldring under 5 år har materialet kommit närmare sitt jämviktstillstånd, vilket innebär att Tg sänkts och densiteten höjts något.