Dokumendid > Keemia > Üldkeemia > Polümeeride keemia kordamisküsimused (osa 1)

Polümeeride keemia kordamisküsimused (osa 1)

Õppeaasta 2013/14 sügissemester

Olulisemad mõisted ja küsimused, mida võiks seoses polümeeride keemiaga teada

Osa 1 (Loengumaterjalide põhjal kuni lk 101)

1. Polümeer – kõrgmolekulaarne aine, mis koosneb makromolekulidest.

2. Makromolekul – suure suhtelise molekulmassiga molekul, mille põhiosa koosneb paljudest korduvatest lülidest, mis tulenevd tegelikult või kontseptuaatselt väikese suhtelise molekulmassiga ühenditest (monomeeridest)

3. Monomeer – väikse molekulmssiga molekul, mis võib polümeeruda ja selle tulemusel olla monomeerlülina mokromolekuli põhistruktuuri koostisosaks.

4. Oligomeer ja monomeerlüli, nende omavahelised seosed – oligomeer on vähestest monomeeridest (2-20) koosnev molekul, mille omadused muutuvad ühe lüli eemaldamisel/lisamisel.

5. Polümerisatsiooniaste – monomeerlülide arv makromolekulis

6. Kuidas on defineeritud polümeermaterjal? - materjal, mis sisaldab polümeere

7. Plastik ja plast – nimetus tahkete sünteetiliste polümeermaterjalide kohta, mis pole kummitaolised ega esine kiudude kujul

8. Looduslikud e. Biopolümeerid – tekivad elusorganismide elutegevuse tulemusena looduses. (nende hulgas ka sünteetilised polümeerid, mida looduses juba leidub)

9. Tehispolümeerid – ehk modifits looduslikud polümeerid on looduslikud polümeerid, mida on keemilise töötluse teel muudetud.

10. Sünteetilised polümeerid – sünteesitud inimeste poolt väikese molekulmassiga monomeeridest, milleks võivad olla ka looduses leiduvad ühendid.

11. Duromeerid – ehk reaktoplastid on kõvad/ suhteliselt jäigad polümeerid, mis temperatuuri toimel ei pehmene ega muutu vormitavaks.

12. Termoreaktoplastid – reaktoplastid (duromeerid), mille võrkstruktuur on saadud lähtepolümeeri kuumutamisel toimuvate täiendavate keemiliste reaktsioonide tulemusel.

13. Termoplastid – temp toimel pehmeks/vormitavaks muutuvad polümeerid, mis madalamatel temperatuurides kaotavad oma vormitavuse. Tavaliselt hargnemata/nõrgalt hargnenud ahelatega amorfsed/kristallilised polümeerid.

14. Elastomeerid – suure elastsusega suhteliselt pehmed, suure amorfsusega polümeerid (ngu kautšuk) ahelad on hõredate kov/mittekov põiksidemetega seotud ruumiliseks võrkstruktuuriks.

15. Ahelpolümeerid – pikkade lineaarsete ahelatega makromolekul

16. Võrestikpolümeerid – kõik ahelalõigud on seotud vähemalt 2 teise ahelalõiguga, ühtegi vaba ahelat polümeeris pole.

17.Peaahel – hargnenud ahelpolümeeris on peaahelaks pikim ahelalõik

18. Külgrühmad – ahela aatomitega seotud asendusrühmad, mis pärinevad monomeerlülidest ja pole vesinikud

19. Külgahelad ja külgharud – asendusrühm, mis on iseseisev ahel on külgahel, kui moodustub samadest monomeeridest, mis peaahel, siis külgharu

20. Süsinikahel ja heteroahel – kui makromolekuli ahela moodustavad ainult süsinikud, siis süsinikahel, kui ahelas ka teisi aatomeid, siis heteroahel

21. Põiksidemed – ahelaid siduvad aatomiterühmad

22. Kuidas mõjutavad polümeeride omadusi põiksidemete arv ahelate vahel

(põiksidemete tihedus) ja põiksidemete jaotuse ühtlus? - Mida rohkem on põiksidemeid, seda jäigem ja hapram on materjal, mida ühtlasemalt on põiksidemed jaotunud, seda korrapärasem struktuuriga on materjal.

23. Homomakromolekul – koosneb ainult 1 tüüpi monomeerlülidest

24. Komakromolekulid – makromolekuli koostises on erinevad monomeerlülid.

25. Bi- ja terkopolümeerid – vastavalt 2-st, 3-st erinevast monomeerlülist sünteesitud kopolümeer.

26. Kopolümeeride liigitus:

Juhuslik – monomeeride järjestus on juhuslik.

Vahelduv – monomeerlülid vahelduvad regulaarselt

Plokk – üksteisega järjestikku seotud pikematest ahelalõikudest, mis erinevad naaberplokkidest

Pook – peaahelaga on seotud 1 või mitut tüüpi külgahelaid, mis struktuuri poolest erinevad peaahelast.

27. Lülide liitumised: pea-saba – kõige tavalisem; pea-pea – seotud suuremate steeriliste takistustega; saba-saba.

28. Makromolekulide ja polümeeride stereokeemia – esineb, kui makromolekul sisaldab kaksiksidemeid või kiraalseid aatomeid, kuna isomeeriat on hiiglaslikus ahelas väha palju, siis üksikult neid ei määrata.

29.Stereoregulaarsus ja selle suhtelisus polümeeride korral. - sageli nim polümeeri stereoregulaarseks juba siis, kui 70% sellest struktuurist on regulaarne

cis- ja trans-konfiguratsioonilised makromolekulid

Taktilisus- mõiste , mis iseloomustab kiraalseid tsentreid polümeerahelas, ehk külgrühmade paiknemise regulaarsust: ataktiline – külgrühmade paiknemises puudub korrapära; isotaktiline – kõik külgrühmad paiknevad peaahelast ühel pool; sündiotaktiline – külgrühmad paiknevad vaheldumisi ühel ja teisel pool peaahelat

30. Kuidas mõjutab makromolekulide stereokeemia polümeeride omadusi (nt kristalsust ja sellest sõltuvalt ka tugevusomadusi, lahustuvust jne)? - korrapärasemad on võimelised moodustama kristalle, kõrgemad sulamistempertuurid, lahustuvus halvem

31. Polümeeride nomenklatuur:

polümonomeernimed – kasutatakse üldistavaid nimetusi, mis põhinevad monomeerlülide nimetusel või mõne muu korduva lüli nimetamisel ja eesliitel polü- (polüvinüülkloriid), rühmanimed – põhinevad polüm struktuuril ehk konkreetsete funktsionaalrühmade olemasolul peaahelas (polüakrülaadid, polüestrid, polüamiidid); lühendid – nimetuste põhjal tehtud lühendid, mille kasutamine on väga levinud olulisemate polümeeride korral, lühendid võivad tulla nii süstemaatiliselt kui ka triviaalnimetusest (PE, PVA), süstemaatiline nomenklatuur – põhineb korduva elementaarlüli ehk korduvühiku nimetamisel

32. Korduvühiku ja monomeerlüli erinevus – korduvühik on väikseim aatomite rühm, mille kordustest moodustub regulaarne ahel, plokk või makromolekul. Sageli on korduvühik sama, mis monomeerlüli, kuid mitte alati (etüleeni polümeerumisel korduvühik metüleenlüli)

33. Polümeeride keskmised molekulmassid - erinevate molekulmassidega molekulide mass*osakaal summa; keskmised polümerisatsiooniastmed – erinevate polümerisatsooniastmetega molekulide aste*osakaal summa; Miks keskmised? - polümeer koosneb paljudest eri polüm astmega molekulidest ja eri omadusi saab hinnata nende segu jaoks.

34. Mille alusel toimub erinevate fraktsioonide või molekulide osakaalude hindamine arvkeskmistatud molekulmass - osakaalu hinnatakse molekulide arvu järgi ehk arvkeskmistetu molekulmass on fraktsioonis olevate molekulide arv * nende molekulide mass ja see korrutis jagada kõigi molekulide arvuga

masskeskmistatud molekulmass - osakaalu hinnatakse massi järgi (molekuli mass jagatud summaarse massiga)

Sarnase põhimõtte järgi võib ka polümerisatsiooniaste olla arv- või masskeskmistatud Kumb on suurem? - suurem on masskeskmistatud, sest suurema massiga läheb suurema kaaluga sisse.

35. Kuidas on defineeritud polüdisperssuse aste (polüdisperssuse indeks) ja mida see näitab? - polüdisperssuse aste on molekulmasside jaotuse laiuse hindamiseks kasutatav suurus, mis arvutatakse masskeskmistatud ja arvkeskmistatud molekulmasside suhtena. b

36. Molekulmassijaotusfunktsioonid – ja graafikud (mida näitavad ja millised on levinumad

kujud) – näitavad molekulide massiosa (m) või arvosa (x) jaotuse polümerisatsiooniastme / molekulmassi järgi. (x-teljel molekulmass/polümerisatsiooniaste, y-teljel molekulide arv või nende mass.) Paljudel juhtudel on molekulmasside jaotus lähedane normaaljaotusele. Kui mittesümmeetriline, siis tavaliselt väljavenitatud suuremate molekulmasside suunas. (või kahe maksimumiga)

38. Polümeeride primaarne – makromolekulide elementaarlülid; sekundaarne ja tertsiaarne – makromolekuli ruumiline ehitus, kuidas erinevad osad üksteise suhtes ruumis paiknevad, mis kuju molekul ruumis omandab, kvaternaarne struktuur – erinevate makromolekulide omavaheline paiknemine ruumis. Tähtsamad sekundaarsed struktuurid: juhuslik päsmas – juhusliku strukruuriga ahela pundar heeliks – isotaktilised polümeerid; voldik, -jäik varras

39. Polümeeride lahustumise eripärad – pundumine, entroopia osakaal – lahustumisel difundeerub esialgu lahuti polümeeri (polümeer pundub, imab lahustit endasse), siis viiakse lahustuv osake lahusti keskkonda ning toimub solvatatsioon, seejärel liigub solvateritud molekul lahuse sisse. Makromolekulide korral on entroopia osa lahustumisel tunduvalt väikse kui väikse molekulmassiga osakeste lahustumisel. Põhiosa entroopia kasvust tuleb painduva ahela korral võimalike erinevate konformatsioonide arvu kasvust.

40. Geelpäsmad – hõredad solvteeritud juhuslikud päsmad nende mõõtmete ja kuju sõltuvus temperatuurist – mida kõrgem temperatuur, seda suurem, vähem assotsieerunud ja hõredam on päsmas lahustist – mida paremini solvateeritud, seda suurem päsmas ahela painduvusest – mida jäigem on ahel, seda kiiremini kasvavad päsma mõõtmed molekulmassi kasvades

molekulmassist (ahela pikkusest) - mida suurem on molekulmass, seda suurem on päsmas (juhul kui tihedus ei sõltu molekulmassist, siis see ei kehti)

41. Geelpäsmaste mõõtemete seos lahuse viskoossusega – mida suurem on geelpäsmas, seda viskoossem lahus.

42. Mark-Houwink‘i võrrand – kirjeldab molekulmassi ja piirviskoossuse seost [n] = K_[n]* M^a [n] on piirviskoossus ehk konts=0 ekstrapoleeritud viskoossus ( [n]=lim(n_sp/c) )n_sp on eriviskoossus

43. Millist infot on võimalik polümeeride kohta saada uurides nendelahjade lahuste viskoossust? - on võimalik hinnata polümerisatsiooniastet/molekulmassi, ahela jäikust (Mark-Houwink'i võrrandi abil) nende kontsentratsiooni lahuses (Hugginsi empiiriline valem), kui hästi on polümeer solvateeritud (mida viskoossem, seda paremini)

44.Kontsentreeritud polümeerilahuste viskoossus – viskoossus suureneb järsult, lahus kaotab voolavuse, tekib kas geel või pundunud polümeer.

45. Viskoossuse sõltuvus voolukiirusest – üldjuhul voolukiiruse kasvades kontsentreeritud lahuste viskoossus väheneb

tiksotroopia – ahelatevaheliste assotsiaatide, põimumise püsivuse ja arvukuse vähenemisest tingitud viskoossuse vähenemine (nt voolukiiruse suurenedes)

ahelate põimumine – pikkade ahelate omavaheline põimumine ja takerdumine, lahtihargemisele aitavad kaasa lahuste segamine ja voolamine

46. Ahelate põimumiseks vajalikud eeldused (kriitiline ahelapikkus e. molekulmass, selle seos ahela painduvusega). - ahelate põimumine saab võimalikuks teatud kriitilise molekulmassi ületamisel- seda nim põimumise kriitiliseks molekulmassiks, mida painduvam on ahel seda väiksem on põimumise kriitilise molekulmassi väärtus

47.Polümeergeelid – geelis peab olema lahustit üle 20%, (see on seotud lahusti), säilib ahelalõikude liikumisvabadus.

48. Termopöörduvad ja termopöördumatud geelid – Temperatuuri tõustes muutub geel voolavamaks (sest assotsiaadid katkevad) ja temperatuuri langemisel tekib esialgne geel tagasi, põiksidemeteks selliste puhul tihti H-sidemed. Termopöördumtuteks nim neid geele, mida pole võimlik temp tõstmisega voolavaks muuta (kovalentselt seotud geelid, võrestikpolümeerid)

49. Geelide moodustumine ja üldised omadused. - geel tekib lahuse kontsentreerimisel , geel pole enam vedel, aga ka mitte veel tahke, selle massist moodustab vähemalt 20% lahusti, samas makromolekulidest karkass muudab geeli mittevoolavaks, seega püsiva kujuga, mittevoolav, võib olla elastselt deformeeritav, võimalik tükeldada, mitteassotsieerunud ahelalõigud saavad liikuda

50. Difusioon geelides – väikesed molekulid difundeeruvad polümeeride vahele sarnaselt vedelikuga

51. Polümeeride segud ja segunemine. - erinevad polümeerid segunevad ja moodustavad homogeense süsteemi ainult väga harvadel juhtudel. Miks enamasti polümeerid üksteises ei lahustu?- väikeste molekulide korral on segunemisentroopia suur, aga mide suuremad molekulid, seda väiksem on segunemisentroopia, molekulide arv sama ainehulga kohta väheneb, Väga suure M korral muutub segunemisentroopi aga tühiseks. Kui segunemisega kaasneb soojuse neeldumine, siis ei suuda väike entroopia juurdekasv seda kompenseerida. Segunemine on praktiliselt võimalik vaid siis, kui segunemisel eraldub soojust (toimed eri makromolekulide vahel on võrdsed või tugevamad kui neil omavahel).

52. Polümeeride mikroheterogeensed segud (mis need on ja miks ei toimu enamasti märgatavat faaside eraldumist pärast segu valmistamist/moodustumist). - need on süsteemid, mis saadakse polümeeride segu mehhaanilisel segamisel, märgatavat faaside eraldumist ei toimu, kuna tegu on sisuliselt kolloidsüsteemiga, kus 1 on dispergeerivaks keskkonnaks, teine disp-tavaks aineks- TD ebapüsiv, aga kineetiliselt püsiv süsteem.

52. Üleminekutsoon, ühildajad. - kui erinevad polüm üksteisega ei segune, siis piirpinnal tekib ikkagi üksikute segmentide vastastikune segunemine ja seda tsooni nim üleminekutsooniks. Ühildaja on mõlema segatava polümeeri plokk-kopolümeer, mis seob ja stabiliseerib erinevaid faase, käitub nagu pindaktiivne aine.

53. Mida võimaldab polümeeride segamine praktikas? HIPS ja ABS – polümeeride segamine võimaldab praktikas anda materjalidele erinevate kasulike omadustega materjale. Näiteks HIPS puhul polüstüreen annab materjalile kõvaduse, polübutadieen aga lisab elastsust, ning kokku tuleb sitke ja hea löögikindel materjal. ABS (löögikindel, jäik) puhul on tegu 3 polümeeri seguga-akrülonitriil, butadieen, stüreen kopolümeer. Kovalentsete ühildajate kasutamine annab materjalile paremad omadused kui lihtsalt mehhaanilise segamisega saadud mikroheterogeenne süsteem võimaldaks,

54. Klaasisiire,- klaasisiire on ahelate segmentaalse liikuvusega seotud üleminek, mille käigus kõva polümeerklaas soojendamisel pehmeneb ja muutub kõrgelastseks materjaliks või vastupidi. klaasisiirdevahemik – nimetatakse temperatuurivahemikku, milles toimub klaasisiire klaasisiirdetemperatuur (klaasistumistemperatuur) – elastsuse temperatuurist sõltuvuse graafikul leitud käänupunktile vastav temperatuur.

55. Milles seisneb klaasisiire, mis toimub molekulide tasandil, vaba mahu osa, kooperatiivne

segmentaalne liikumine, kuidas muutuvad materjali omadused, erinevus sulamisest. - temp tõustes võnkumised intensiivistuvad, polüm tihedus väheneb, tühimike maht suureneb ja ahelalõigud saavad hakata nendes tühimikes liikuma hakata. Mingist temp alates saavad kineetiline energia ja vaba maht piisavalt suureks, et polümeeri kineetiliselt iseseisvad segmendid on amorfsetes piirkondades võimelised ületama ahelasiseseid konformatsioonibarjääre ja naaberahelate poolt osutatavat vastupanu ja hakkavad kooperatiivselt liikuma-=> kooperatiivsed konformatsioonimuutused nii segmendi piiires kui ka selle segmendi poolt mõjutatud naaberahelate segmentides. Vaba maht suureneb hüppeliselt ja soojusmahtuvus, paisumiskoefits ka

56. Miks onklaasisiire ja klaasisiirdetemperatuur polümeeride korral olulised? - kõigil polümeeridel on olemas klasisiirdetemp ja see iseloomustab nii polümeerahela liikuvust j seega ahela painduvust, kui ka molekulide vaheliste jõudude tugevust ja mehaanilisi takistusi, mis ahelatel on.

57. Klaasistumistemperatuuri sõltuvus ahela liikuvusest ja ahela liikuvust mõjutavad tegurid

(ahela painduvus, sekundaarvalentsjõudude tugevus, mehaanilised takistused). - mida suurem on ahela liikuvus, seda madalam on klaasisiirdetemperatuur, seega suurem painduvus ja väiksemad sekundaarvalentsjõud ning meh takistused, seda madalam on klaasisiirdetemp.

58. Kristalsete ja semikristalsete polümeeride sulamine ja sulamistemperatuur. - temp, mille juures polümeeri kristallid lagunevad, nim polümeeri sulamistemperatuuriks, sulamistemp leitakse jälle graafiku käänupunktina, väikeses temp vahemikus neeldub palju energiat, alati kõrgem kui klaasisiire, ei tähenda tingimata voolavust kohe, pigem kõrgelastsust

59. Miks toimub polümeeride sulamine laiemas temperatuurivahemikus kui madalmolekulaarsete ainete sulamine? - polümeeride kristllilised struktuurid on tavaliselt väga ebaühtlased, sisaldavad eri suuruse ja ulatusega piirkondi

60. Kas sulamisega kaasneb alati polümeermaterjali üleminek voolavasse olekusse? - ei, pigem muutub kõrgelastseks, voolavaks ei muutu T_s ületamisel kindlasti põiksidemetega polümeerid

61. Polümeeride kõrgelastne olek. - olek, mis saabub pehmenemise alguses ja kestab kuni märgatava voolamise ilmnemiseni (võrestik => lagunemiseni). Ulatuslik pöörduva deformatsiooni esinemine väikse jõu mõjul

62. Kõrgelastuse e. entroopiaelastsuse põhjused, deformatsiooni mehhanism kõrgelastses olekus. - kõrgelastses olekus saavad ahela osad küll liikuda, kuid molekulid tervikuna ei liigu. Deformatsioon toimub ahelalõikude väljavenitamise ja lahtikeerdumise arvelt, mille käigus viiakse lõigud jõu mõjul uude ja vähem tõenäolisesse konformatsiooni. Jõu eemaldamisel taastub esialgna struktuur soojusliikumise toimel.

63. Polümeeride voolamine ja voolav olek. - kui makromolekulid saavad tervikuna üksteise suhtes ümber paikneda nim olekut voolavaks, väliselt avaldub see meh mõjutamisel tekkivate ulatuslike plastsete deformatsioonidena.

64.Voolavustemperatuur ja selle tinglikkus (sõltuvust ajast, koormusest jt katsetingimustest). - voolavustemp näitab temp, mille juures süsteemi viskoossus väheneb piisavalt, et saaks võimalikuks ahelate kiire ja ulatuslik ümberpaiknemine. T_v on suhteline ja sõltub deformeerivate jõudude suurusest ja nende mõju kestvusest. Kui anda piisavalt aega, võib voolamine esineda juba klaasistumistemp ületamisel (kui amorfne)

65. Plastse deformatsiooni mehhanism (ahelate segmentaalne roomamine). - suuremate ahelalõikude ja ahelate ümberpaiknemine: makromol ahelat vaadeldakse paiknevana torus, mille moodustavad naaberahelad, temepatuuri toimel saab ahel segmenthaaval oma asendit torus muuta.Lõpuks roomab terve ahel jõu suunas edasi.

66. Miks muutub polümeersulandite viskoossuse sõltuvus molekulmassist hüppeliselt teatud kriitilise molekulmassi ületamisel? - sest molekulmassi suurenedes tekib aina rohkem tkistusi põimumiste näol ja ahela 'roomamine' muutub aina raskemaks. Seega deformeeritavus väheneb ja viskoossus suureneb.

67. Kõrgelastsusala, selle laiuse sõltuvus molekulmassist. - Ala ulatub klaasisiirdetemp/sulamistemp kuni voolamistemperatuurini. Mida suurem molekulmass, seda pikem on piirkond, sest seda raskem on voolata

68. Kõrgelastusala piiride erinevus ahel- ja võrestikpolümeeride korral. - võrestikpolümeeridel on lõpuks lagunemistemperatuur, mitte voolamistemperatuur.

69. Termomehaanilised kõverad. Mis need on, mida näitavad, kõige üldisemad erikujud. - Termomehhaanilise kõvera x-teljel on temperatuur, y-teljel elastsusmoodul (kõverad sõltuvad ka temp muutmise kiirusest ja koormuse suurusest=> need peavad olema konstantsed)Erikujud: kõigil polümeeridel ei esine kõrgelastset olekut (võrkpolümeerid)sest need lagunevad enne pehmenemist või lähevad kohe voolavasse olekusse. Kõrgelastsusala laius sõltub ahela ehitusest, polaarsusest ja molekulmassist (T_v suureneb M kasvades)

70. Klaasjas olek. - amorfse faasi tahke olek, molekulidel puudub translatoorne ja rotatoorne liikumisvabadus (tardunud vedel olek)

71. Klaaside üldised omadused, isotroopia, termodünaamiliselt püsivad ja

mittepüsivad (pseudostabiilsed) klaasid. - isotroopia: aine omadused on kõigis suundades ühesugused, pehmest klaasjasse olekusse üleminekul ei ole soojusefekti, . Termodümaamiliselt püsivad on iseloomulikud ataktilistele ja/või tugevalt hrgnenud ahelaga polümeeridele ning paljudele kopolümeeridele, sest ahela ehitus ei võimalda kristlumist. Kui hel saaks tegelikult kristalluda, aga liiga kiire jahutamise tõttu pole seda teinud, siis on tegu TD mittepüsiva klaasiga, edasisel temp tõstmisel võivad kristallid ikkagi tekkida. (lõõmutamine)

3

72.Kristalne olek ja kristallumine. -iseloomulik on kõrge korrastatus kristallvõre näol ja rot-translat liikumise puudumine. Tavaliselt on polüm ahelad nö volditud kokku – lamellaarsed kristallstruktuurid

73. Struktuursed eeldused kristalse korrapära tekkeks. - (painduva ahela korral) makromolekuli valdavalt korrapärane primaarne struktuur.(stereoregulaarsus, samad monomeerlülid). Mida liikuvam on ahel (külgrühmad väikesed) seda kiiremini, täielikumalt kristallub polümeer.

74. Painduva ahelaga polümeeride kristallumise ja kristalsete struktuuride eripära – lamellkristallid ja ahelate „kokkuvoltimine“. - painduva ahelaga polümeerid moodustavad kristalludes lamelle, voldivad end kokku, ülal ja all pool lamelli on amorfne kiht.

75.Nukleatsioon ja kristalliitide kasv. - kristallisatsioonitsentrite moodustumist nim teise sõnag primarseks nukleatsiooniks. Seda soodustab madalam temp (siis on lihtsam ahelalõigul võtta sirge konformatsioon) selleks, et nukleatsioonitsenter jälle soojusliikumise tõttu ei laguneks on vaja, et see oleks saavutanud nö kriitilise suuruse. Kristalliitide kasv on suurem kõrgemal temp,sest siis on ahelate liikumisvabadus suurem.

76. Mida näitab semikristalsete polümeeride kristalsus? -

77. Kas lamellide paksus on juhuslik või määratud termodünaamiliselt? - Lamellide paksus pole juhuslik, lmell peab olem piisavalt paks, et tagasipöördel tehtud tööd kompenseerida, lateraalse pinna vabaenergia piirab järrelgi lamelli maksimaalset paksust (nukleatsiooni jaoks võiks tüvi olla väiksem, külgmise kasvmise jaoks jällegi pikem.)

78. Kristalsete struktuuride korrapära ja materjali kristalsuse üldine sõltuvus allajahutatusest ja molekulmassist. - kristallumine ei toimu tavaliselt tasakaalulistes tingimustes, vaid tugevalt allajahutatud sulamites. Mida suurem on allajahutatus, seda väiksem on lamelli paksus.

Kui suht väiksem allajahutatus ja väiksed-keskmised molekulmassid, siis on kiirust limiteerivaks nukleatsioon- tekivad korrapärased lamellid, suur kristalsus, suur lähedaste tagasipöörete osakaal, vähe siduvaid ahelid, väike kaldenurk.

Kui keskmine allajahutatus, ja väikesd-keskmised massid, siis krisitallide kasv on määratud nii nukleatsiooni kui ka lateraalse kasvuga suureneb siduvate ahelate ja amorfsete tagasipöörete hulk, vöötideta sferoliidid, kristalsus vääheneb kiiresti, takistused ahela roomamisel pinnale on suured.

Kui molekulmassid on suured (allajahutatust ei vaadelda) siis on kristalsus väike, tagasipöördeid vähe, palju siduvaid ahelaid.

79.Mis on siduvad ahelad ja kuidas need mõjutavad semikristalsete struktuuride

tugevust? - Siduvad ahelad ulatuvad ühest lamellist teise, nende olemasolu teeb materjli tugevamaks

80. Sferoliidid ja seos nende suuruse ja materjali tugevuse vahel. - sferoliidid on lamellaarsed superstruktuurid, nende teket saab seletada 1 tsentrist väljakasvavate lamellide hargnemiseg, mis viib sfäärilise moodustise tekkeni. Mida väiksemd ja arvukamad on sferoliidid, seda suurem on semikristalse polümeeri tugevus.

81. Mehaaniliste omadustega seotud põhimõisted: pinge – jõud ristlõikepinna kohta

deformatsioon – materjali reageerimine välisele mõjutusele, tulemuseks kuju muutus

elastsusmoodul – parameeter, mis iseloomustab materjali jäikust, vastupanuvõimet def-le

tõmbetugevus – suurim pinge väärtus pinge-def kõveral (võib võrduda järelandmispiiri või katkemistugevusega

katkemistugevus - pinge, mille juures materjal tõmbamisel katkeb

järelandmispiir – pinge, millest alates hakkab toimuma materjali ulatuslik plastne deformatsioon ilma pinge suurenemiseta

sitkus - purustamiseks vajalik töö, näitab, kui hästi on materjal võimeline absorbeerima deformeerivat energiat

82. Pinge-deformatsioonikõverad. - väljendab graafiliselt deformatsiooni ja pinge vhelist sõltuvust, üks olulisemaid mehhaanilisi omadusi kirjeldavaid sõltuvusi. See saadakse proovikeha venitamisel ühtlase kiirusega, mille käigus registreeritakse deformatsioon ja pinge.

83.Erinevat tüüpi materjalide käitumine tõmbamisel (deformeeritavus, järelandmispiiri

esinemine, tugevus ja jäikus). -

84.Polümeermaterjalide deformatsioonid: energiaelastne - deformeeruvad sidemepikkused ja nurgad, jäik-elastne, pöörduv entroopiaelastne (e. Kõrgelastne) – kuju muudavad ahela segmendid, reageerib jõu muutusele viivitusega (liikuvate ahelate sirgenemiseks ja kokkukeerdumiseks vajalik aeg) entroopia tõttu taastub esialgne olek

plastne deformatsioon - molekulid liiguvd üksteise suhtes (nagu voolates), jõu rakendamisel hakkab deformatsioon aeglaselt ühtlase kiirusega suurenema.

85. Relaksatsioon. - energiaelastne=> kiire relaksatsioon; pehme-elastne>kiire energiaelastsus (väike osa) ja viivitusega entroopiaelastsusest

86. Hüsterees ja hüstereesikaod: millest tulenevad ja millal on olulised. - nähtus, kus pinge alanemisel ei jälgi kõver enam pinge tõstmisel saadud kõverat, põhjuseks on materalisisene hõõrdumine (see energia eraldub soojusena). Silmusega piiratud pindala vastab soojusen eraldunud energiahulgale- hüstereesikaole. Mida suurem on mterjali viskoossus, seda suuremad on hüstereesikaod. Hüstereerikaod on olulised perioodilisel koormamisel (venitamine, painutamine)

87. Materjalide sitke ja habras järeleandmine ja purunemine – mehhanismide erinevus. - rabedal purunemisel tekivad mõrad-praod, mis arenevad kiiresti edasi ja põhjustavad materjali katkemise risti mõjuva pingega. Purunemispind on sile, iseloomulik väike deformatsioon purunemisel ja suur katkemispinge (järeleandmispiiri pole), deformatsioon on energiaelastne; toimub kui ahelate liikuvus on väga väike või väga suurtel koormamiskiirustel. Sitkele purunemisele eelneb materjali ulatuslik deformatsioon (tuleb päsmastes olevate ahelate sirgenemisest), millele võib järgneda plastne deformatsioon jm struktuurimuutused.

88. Pingekontsentraatorid – igasugu defektid eseme pinnal ja sees, mis vähendavad selle ristlõikepindalatõmbejõu mõju suunas (mõrad, praod, kriimud, tühimikud jne) kaela moodustumine - kael moodustub, kui entroopiaelastse deformeerumise piirkond lõppeb ja algab statsionaarne sundelastne j plastne deformatsioon, kaela tekke juures on graafikul maksimum, tekib platoo, kus vähese pinge kasvu juures toimub ulatuslik deformatsioon. Pingepehmenemine – pinge toimel esialgu liikumatuid ahelaid katkeb, allesjäänud ahelad 'sulavad' ja muutuvad liikuvateks (ahelalõike sunnitakse omandama uusi konformatsioone ja lõhutakse assotsiaadid) pingetugevnemine – üksteise ligi tõmmatud paralleelsed ahelalõigud interakteeruvad tugevamini ja võimaldavad suure hulga assotsiaatide teket

mõranemine - saab alguse struktuuri ebaühtluste ja defektide juures, tekib pingega risti olevate piludena, mis ei pruugi olla pidevad- ühenduskohti võib olla. Kui tegu on rabeda materjaliga, siis katkevad ühenduskohad e fibrillid kiiresti, tekib pragu, kui sitkem külmvoolamine – aeglane plastne deformatsioon, pöördumatu

89. Sundelastne deformatsioon – plastse deformatsiooni osa, mis on termopöörduv rabestumistemperatuur – temperatuur, millest alates ilmneb sundelastsus, sellest temp kõrgemal on võimalik ahelalõigud liikuma panna ('lahti sulatada'), sellest mdalamad aga katkevad enne kovalentsed sidemed T_r – T_kl nimetatakse sundelastsuspiirkonnaks

90. Mis toimub molekulide tasandil, mehhanismide erinevus amorfsetes ja semikristalsetes polümeerides. - kristalsetes: kui amorfesed ahelaosad on maks väljatõmmatud, siis kandub pinge kristallidele. Kõige suuremate pingete piirkonnas hakkab lamellaarstruktuur ümber formuleerima ja moodustub kael. Kristalliidid püüavad jõu suunas enda ahelaid paralleelselt suunata, lamellid, mille orientatsioon on jõu suunaga sama (ahelad on risti) tiritakse katki plokkideks, mis orienteeruvd ennast soodsalt. Kael pikeneb, kunikogu materjal on ümberformeeritud ja orienteeritud, siis energiaelastne ja siis puruneb.

91. Orienteeritud materjalide omaduste anisotroopia (sõltuvus suunast). - orienteeritud materjali tõmbetugevus piki orientatsioonisuunda ja paindetugevus on väga suured, tõmbetugevus risti orientatsioonisuunda on vilets ja samuti on survetugevus vilets.

92. Külmtõmbamine kui materjalide töötlemise meetod – sundelastset deformeerimist kasutatakse tehnoloogilise võttena polümeermaterjalide töötlemisel, seda nim külmtõmbmiseks, kasutatakse kilede, kiudude valmistamisel; samal viisil tõmmatakse semikristallilisi materjale,tekib orienteeritud materjal

93. Materjalide mehaaniliste omaduste sõltumine temperatuurist (molekulide liikumisvabadusest). - mida madalam temperatuur, seda rabedam on materjal, kõrgematel temperatuuridel saavad ahelalõigud liikuda ja veel kõrgematel saavad terved molekulid liikuda.

94. Millises olekus (milliste üleminekutemperatuuride vahel) peaksid olema amorfsed konstruktsiooniplastid, semikristalsed konstruktsiooniplastid, elastomeerid nende

ekspluatatsiooni käigus? - amorfsed konstruktsiooniplastid peaksid olema vahemikus T_eks kl; semikristalsed konstruktsiooniplastid vahemikus T_eks kl; elastomeerid: T_kl - T_v

Millises olekus on/oleks võimalik neid hästi vormida; valmistada kilet ja kiudu? - amorfset konstruktsiooniplasti on hea töödelda plastses olekus, semikristalseid ülalpool sulamistemperatuuri- kuumtõmbamine

Tahkes, külmtõmbamine, sundelastne deformtsioon

95. Temperatuuri ja koormamiskiiruse üldine mõju materjali deformeeritavusele –aja ja temperatuuri mõju sarnasus (superpositsioon). - Temperatuuri timel kiirenevad relaksatsiooninähtused, mistõttu materjal on kõrgematel temp elastsem/plastsem. Kiiremal koormmisel ei jõua struktuurimuutused piisavalt kiiresti toimuda ja materjal käitub hapralt. Seega on temperatuuri tõstmise mõju sarnane mõjuaja pikendamise efektile. (Väliselt pole vahet, kas rohkem aega või tõsta temperatuuri) See võimldab ennustada materjali käitumist pikaajalisel koormamisel.

96. Mehaaniliste omaduste mõjutamise võimalused.

97. Molekulmassi ja ahelaliikuvuse üldine mõju üleminekutemperatuuridele ja mehaanilistele omadustele. - mid painduvm ahel, seda madalam T_kl, laiem kõrgelastsuspiirkond, samuti alaned ahela painduvuse suurenedes T_r . Molekulmassist sõltub sekundaarvalentsjõudude suurus ja põimumiste hulk. Mida tugevamad on sekundaarvalentsjõud, sed kõrgemad on T_kl, T_s ja T_v, mõõdukal sek val jõuduse tugevnemisel laieneb painduva ahel korral polümeeride sundelastsuspiirkond. T_v väärtus suureneb oluliselt M kasvades. T_kl sõltub põhiliselt ahela liikuvusest, seega pärast teatud M saabumist tkl enam ei muutu väga. Tr lngeb M ksvades märgatavalt (põimumiste arv suurem) Sitkus, painudvus, tõmmatavus paranevad M suurenedes, töödeldavus halveneb

98. Kristalsuse mõju materjali tugevusele ja sitkusele. - regulaarsuse suurenemine tõstab kõiki temperatuure, kõva oleku piiride märgatav laienemine. Semikristalsed on tugevamad kui amorfsed (reeglina) liig kristallilised on haprad

99.Plastifikaatorid ja plastifitseerimine – plastifitseerimise eesmärgid ja toimemehhanism. - eesmärk: muuta materjali plastsemaks, elastsemaks, külmakindlmaks ja/või töödeldavamaks.Toimib materjalisisese määrdeainena ja nõrgendab makromolekulidevahelisi sekundaarvalentsjõude. Need parandavad ahelte liikuvust.Reeglina nihkub plastifikaatorite ksutamisel kogu kõver madalamate temp juurde.

100. Täiteained ja komposiidid: täiteainete kasutamise eesmärgid ja täiteainete mõju materjalide omadustele, aktiivsed ja inaktiivsed täiteained. - komposiitmaterjal on heterogeenne materjal, mis koosneb rohkem kui 1 komponendist ja eri komponendid täidavad eri rolle; polümeerkomposiitide puhul on täiteineks tavaliselt mõni kõva aine mida kasut pulbri, kiudude või kiududest valmistatud kangaste kujul. Täiteaine eesmärk on struktuuri tugevdamine. Kui täiteaine seostub tugevalt polümeermaatriksiga, siis aktiivne täiteaine,

Tugevdab, kuna vähendab ahelate liikumisvabdust, ei lase tekkid mikropragudel

101.Kiudtugevdatud koposiidid. - suurendavd tugevust (tõmbetugevust), vähendavad mõõtmete kahanemist pärast eseme valmistamist, suurendavad jäikust; omadused anisotroopsed

102. Laminaadid. - komposiitmterjaliks on ühendatud erinevatest materjalidest kihid, kiled. (tetrapakend)