Egenskaper och framställning av polymer, keramer och kompositer (LM8) Flashcards
Polymera material kan grovt återvinnas som; materialråvara, energi eller deponi.
* Ange och motivera utförligt för hur man bör återvinna respektive av termoplaster, härdplaster och elaster.
- härdplaster och elaster (gummi) - kan ej återvinnas, kan malas ner och användas som fyllmedel
- vissa material återvinns som deponi, eg PVC
- termoplast: måste sorteras och kan då återvinnas som materialråvara
Polymerer kan är brännbara så kan förbrännas för att återvinna energin
Det är en viss skillnad på cement, betong och armerad betong.
* Ange hur kompositer allmänt indelas med avseende på grundmassa och dispergerad fas.
* Samt specifikt vad betong och armerad betong är för typ av kompositer.
- Kompositer delas in med avseende på grundmassa om det är keram (C), metall (M) eller plast (P)
Betong är kerammatriskomposit
Armerad betong är strukturell komposit
betong + stål/fiberarmering
det innehåller en förspänd struktur som gör materialet mer hållfast och stark
T2201, Bilden beskriver schematiskt mikrostrukturen av en polymer.
* Ange vad det är för polymera strukturer i bilden.
* Ange och motivera för vilken typ av polymer det är (termo-/härdplast, elaster).
- Amorfa områden - veckade och ostrukturerade
och kristallina områden - ordnande linjära kedjor - Det är termoplast. Endast termoplast som är (del-)kristallina
T2201, Keramiska material indelas i keramer respektive glasmaterial.
* Vad är grunden/anledningen till denna indelning?
* Förklara vad glasomvandlingstemperaturen (Tg) är för något?
* Ange en oförstörande metod för att avgöra om smyckena i bilden är av glas eller diamant!
Keramer - kristallin struktur
Glas - amorf struktur
- Glasomvandlingstemperaturen är lägsta temperaturen för bearbetning av glasmaterial.
Under Tg- materialet är i amorf fast fas
Över Tg - materialet är i en amorf, duktil smältfas - Glittrighet -
Kristallina material (keramer) har plan som reflekterar infallande ljus
Glas kräver folie för detta pga amorf struktur - Värmeledning
Kristallina material (keramer) har högre densitet —> gynnar värmeledningsförmåga i keramer
Diamanter leder värme bra och känns kalla
T2201, Bilden visar mikrostrukturen av hårdmetall, ett kompositmaterial för skärande avverkning.
* Ange vad hårdmetall har för typ av grundmassa och dispergerade fas.
* Vilka fördelar och eventuella nackdelar har det här materialet av att tillverkas som ett kompositmaterial?
Grundmassa, MMC, PMC, CMC – Metall/Polymer/Keram-matris
kompositer. Dispergerad fas: Partiklar, Fibrer eller Strukturellt.
-Grundmassa: MMC,metall kobolt - metallmatriskomposit
Dispergerad fas: partikelförstärkt kopmosit med WC volframkarbid
det är en metallkomposit med partikelarmering
-Fördelar:
Ökad värmeledning
ökad sträckgräns
ökat krypmotstånd
- Nackdelar:
kemiska reaktioner
spänningar mellan grundmassan kobolt och den dispergerade fasen volframkarbid
ojämnkoncentration av grundmassa och volframkarbid
försvårad återvinning (men går att återvinna hårdmetall)
Polymera materials egenskaper påverkas starkt av mängden av s.k. tvärbindningar.
* Vad är tvärbindningar (Cross-links)?
* Ange relativ mängd av tvärbindningar samt inverkan av dessa på egenskaperna av, termoplaster, härdplaster och elaster.
- Tvärbidningar är bindningar mellan kolkedjorna
- tvärbindningar ger ökad elasticitet och styrka
Termoplaster - har förgrenade och linjära – få tvärbindningar —> kan omformas efter uppvärmning dvs blir mjuka vid värme och blir formbara när de stelnar
härdplast
bildar nätverk med tvärbindningar mellan molekylerna. Irrevestibelt vid förhöjd temperatur – dvs mjuknar ej vid uppvrämning . Kan ej formas utan molekylär nedbrytning
elaster
måttligt antal tvärbindnigar – tvärbindingar ger elasticiteten - stor töjning
Keramiska material indelas i keramer respektive glasmaterial.
* Ange och beskriv kort en industriell tillverkningsprocess för keramer
* Ange och beskriv kort en industriell tillverkningsprocess för glasmaterial.
?????????????
T2104, Bilden visar mikrostrukturen av hårdmetall, ett kompositmaterial för skärande avverkning.
* Ange hur kompositer allmänt indelas med avseende på grundmassa och dispergerad fas samt specifikt vilken typ av grundmassa och dispergerade fas hårdmetall har.
* Vilka fördelar och eventuella nackdelar får det här
materialet av att tillverkas som en komposit?
Grundmassa delas in med avseende på material metall, keram och polymer- M/C/P samt dispergerande fas delas upp i partikel/struktur/fiber
Hårdmetall består av en grundmassa - matrix av kobolt som är en metall, MMC samt dispergerande fas av volframkarbid som är partiklar
Fördelar:
ökat kypmotstånd
ökad brottgräns och sträckgräns
en korngränslåsande effekt
Nackdelar:
kemiska reaktioner mellan grundmassa och dispergerande fas
Ojämn koncentration av matrix och dispergerande fas
Spänningar mellan grundmassa och partikel
Försvåring av återvinning men går att åtevinna hårdmetall
T2101, Bilderna visar exempel på olika mikrostrukturer av polymera material, (a)–(d).
* Placera dem, med motivering, i respektive polymera materialgrupp; termo-/härdplast, elaster.
a och b: termoplaster, termoplaster är de enda polymer som kan kristallisera. Termoplaster kan vara antingen amorfa eller delkristallina
c: elaster, måttlig halt av tvärbindningar
d: härdplast, hög halt av tvärbinningar
Keramiska material indelas i keramer respektive glasmaterial.
* Vad karakteriserar en keram resp. ett glasmaterial i mikrostrukturhänseende?
* Förklara varför glasomvandlingstemperaturen (Tg) är viktig för glas men inte för keramer.
* Varför har keramer alltid ett sprött brottbeteende, oberoende av temperatur?
Keram är i kristallin struktur
Glas är i amorf struktur
Glas mjuknar över Tg då det är högsta temperaturen för användning . Tm är högsta användningstemperaturen för keramer då de smälter ovanför denna.
Keramer är kristallina och har dislokationer men de ör inte rörliga pga jon/kovalentbindning
T0115, Diagrammet beskriver förhållandet mellan densitet (Density) och E-modul (Young ́s modulus)
för de polymera och keramiska materialgrupperna (Polymer, Ceramics).
* Ange/kommentera vad diagrammet förmedlar för
information om dem, speciellt inom det
gråmarkerade området.
Ceramics/keramer
Hög E-modul och låg/medel densitet
Polymers/polymerer
Låg E-modul och låg densitet
Grått område
PMC = polymermatriskompositer
En hög E-modul (som en keram) och en låg densitet (som en polymer)
Polymera materials egenskaper påverkas starkt av s.k. tvärbindningar
(cross-links).
Förklara/beskriv vad en tvärbindning är för
något.
Förklara kort inverkan av tvärbindningar på
återvinningen av polymera material
(termo/härdplaster och elaster).
Tvärbindningar är kovalenta bindningar mellan polymerkedjorna. Samma typ och styrka som i kedjorna
-Termoplaster: få tvärbindningar. Materialåtervinning - går att omforma med värme.
Energiåtervinning
-Härdplaster: nätverk med tvärbindningar.
Går ej att omforma mha värme
Energiåtervinning
Deponi
Återvinning som fyllmaterial ihop med termoplaster
-Elaster: måttlig mängd tvärbindningar.
Går ej att omforma mha värme.
Återvinning som fyllmaterial ihop med termoplaster
Deponi
Energiåtervinning
Keramiska material indelas i keramer respektive glasmaterial.
Vad är grunden/anledningen för denna indelning?
Förklara varför smälttemperaturen (Tm) är viktig för keramer och glasomvandlingstemperaturen (Tg) för glasmaterial.
Keramer - kristallin struktur
Glas - amorf struktur
Glasomvandlingstemperaturen är den högsta temperaturen som glas kan användas. Glas bli mjuk ovanför Tg
Tm är keramers smälttemperatur då keramer smälter ovanför denna temperatur. Det är också keramers högsta användningstemperatur
T2001, Bilden visar mikrostrukturen av ett bildäck, som är ett kompositmaterial.
Ange hur kompositer allmänt indelas med
avseende på grundmassa och dispergerad fas.
Samt specifikt vad ett bildäck är för typ av
komposit samt har för grundmassa och
dispergerade fas.
- Matrix, grundmassa - metall, keram, polymer MMC/CMC/PMC
Dispergerad fas - partikel/struktur/fiber armering
Bildäck
Matris: gummi - PMC
Dispergerad fas - Partiklar i grafit
Det är en polymermatriskomposit med partikelarmering
Vad är mjukglödgat stål för komposit?
MCM, metall
Partikelarmering med cementit
Metallmatriskomposit med partikelarmering
