POLIMERI

POLIMERI - definicijaMONOMER je niskomolekularna tvar, koja polimerizacijom prelazi u polimer.

POLIMERIsu tvari koje se sastoje od makromolekula pa se i nazivaju makromolekularni spojevi.

PRIMJENA - Termoizolacijski i hidroizolacijski materijali, - kitovi, zatitni premazi, - podovi, mortovi, modifikatori betona, - cijevi, profilirani i preani proizvodi, boje, lakovi

PREDNOSTI - Lako oblikovanje, lagani,- otporni na kemijske utjecaje,- elektroizolatori,- vodonepropusni, - paronepropusni, - odline prionljivosti na druge materijale

MANE - Promjena svojstava ve pri temperaturi(-30 do +100) oC, - veliki temperaturni koeficijent dilatacije (), - zapaljivost, gorivost, - starenje

PODJELA - 1 NE ORGANSKI POLIMERI - oksidi silicija i aluminija, mnogi minerali, kao npr. tinjac, azbest, minerali glina, spojevi nastali hidratacijom cementa

ORGANSKI POLIMERI- kauuk i prirodne smole, celuloza, lignin, krob, bjelanevine, nukleinske kiseline,sintetski polimeri (1910 god. bakelit)1950 - 1960 - poetak racionalne sinteze

PODJELA - 2Polimeri se sastoje od linearnih ili razgrananih ili umreenih makromolekula u kojima su meusobno povezane strukturne jedinice, tzv. meri.

mali broj mera (max 10)DIMERI, TRIMERI, TETRAMERI ...(plinovi, tekuine ili krhotine) veliki broj mera (100.000)vrsti polimeri

PODJELA - 3Ako je u makromolekuli zastupljen samo jedan tip mera to je HOMOPOLIMER

Ako se radi o dva ili vie tipova mera to je KOPOLIMER

PODJELA - 4Opi izgled makromolekula nekih homopolimeraOpi izgled makromolekula nekih kopolimeralinearnagranataumreena

PODJELA 5KONSTRUKCIJSKI POLIMERNIMATERIJALI masivni kompaktni pjenasti - saasti, ekspandiraniPO SASTAVU POLIEMERNI MATERIJALI MOGU BITI: HOMOGENI KOMPOZITNI (mjeavine, smjese, punjeni, ojaani)

PODJELA 6MAKROMOLEKULE POLIMERA se organiziraju u: globule, fibrile, lamele (vrpce)

Organizacija makromolekulaAmorfnipolimerKristalasti polimerOrjentiranikristalasti polim.

SVOJSTVAMakromolekulna i specifina nadmolekulna struktura polimera rezultira posebnim svojstvima polimera: relaksacija naprezanja puzanje elastini postefekti efekt pamenja prisjetljivost i dr.Sve ovisno o temperaturi.

TERMOMEHANIKO PONAANJE POLIMERA

Ovisno o termomehanikom ponaanju podjela polimera na: ELASTOMERI (u gumastom stanju) DUROMERI (kristalasti ili u staklastom stanju, prostorno umreene strukture) i PLASTOMERI ili TERMOPLASTI (kristalasti ili u staklastom stanju, linearne ili granate strukture).

Termomehanika krivuljastaklasto stanjegumastostanjevisko-elastinostanje

Deformacijska stanja reflektiraju pokretljivost makromolekule u toplinskom gibanju.

Polimeri prelaze iz jednog stanja u drugo na temperaturi pri kojoj se bitno mijenja prosjena energija toplinskog gibanja segmenta makromolekule.

PODJELA I GLAVNE KARAKTERISTIKE POLIMERA 1

Prema fizikalnom stanju pri temperaturama uobiajene primjene (-30 do +100) polimerni materijali su:ELASTOMERI (u gumastom stanju) DUROMERI (kristalasti ili u staklastom stanju, prostorno umreene strukture) i PLASTOMERI ili TERMOPLASTI (kristalasti ili u staklastom stanju, linearne ili granate strukture).

PODJELA I GLAVNE KARAKTERISTIKE POLIMERA 2

Prema fizikalnom i kemijskom stanju u uvjetima preradbe polimerni su materijali: elasti (mehanika i termika obrada u gumastom stanju), reaktoplasti (preoblikovanje uz kemijske promjene u strukturi), termoplasti (preradba u stanju taline) i duroplasti (mehanika obrada u staklastom i kristalastom stanju).Duroplasti i termoplasti zbirno se nazivaju poliplastima nasuprot elastima.

PODJELA I GLAVNE KARAKTERISTIKE POLIMERA 3S obzirom na primjenu polimerni materijali razvrstavaju se u nekoliko skupina: poliplasti, koji su najee konstrukcijski polimerni materijali i folije, elastomeri, sintetska vlakna, pomoni polimerni materijali, koji se obino u obliku otopina ili disperzija upotrebljavaju u proizvodnji ljepila, lakova i premaza, te dodataka mortu, betonu i asfaltu.

Elastomeri

Elastomeri su pri temperaturama uobiajene primjene u gumastom fizikalnom stanju, tj. mogue su elastine deformacije i do nekoliko stotina postotaka. Struktura je rahlo kemijski ili fizikalno umreena. Termiko varenje nije mogue. Temperatura omekavanja (staklite) je nia od 0oC, podruje primjene elastomera je na temperaturama veim od staklita.

Sheme strukture elastomera

DuromeriGusto umreeni polimeri, koji se ne daju plastificirati nazivaju se duromeri (duroplasti, termoreaktivne mase, reaktoplasti, termoreakti). Oni su u kristalastom ili staklastom stanju. Struktura im je prostorno, kemijski gusto umreena. pri temperaturama uobiajene primjene su elastini, tvrdi i krti. Temperatura omekavanja je iznad 50oC. Termiko varenje nije mogue, ali se mogu uspjeno lijepiti.Zbog smolaste i viskozne konzistencije u prvom stupnju dobivanja nazivaju se i umjetnim smolama.

Shema prostorno umreene strukture duromera

Plastomeri

Plastomeri ili termoplasti su linearne ili granate strukture. Mogu biti u kristalastom ili amorfnom fizikalnom stanju. Pri temperaturama uobiajene primjene mogu biti elastini, plastini i krti. Zagrijani do temperature mekanja postaju plastini i prikladni za obradu ekstrudiranjem, prskanjem, varenjem. Pri zagrijavanju ne mijenjaju svoju kemijsku strukturu, pa je to samo reverzibilna promjena stanja.

Sheme strukture plastomera

Vrste polimera - meunarodno prihvaene kratice 1ABSterpolimer akrilonitril-butadien-stirenEPepoksidne smoleEPDMterpolimer etilen-propilen-dienPApoliamidiPANpoliakrilonitrilPBpoli(l-buten)PCpolikarbonatiPEpolietilenPETPpoli(etilen-tereftalat)PFfenolformaldehidni polimeri

Vrste polimera - meunarodno prihvaene kratice 2PIpoliimidiPMMApoli(metil-metakrilat)POMpolioksimetilenPPpolipropilenPPOpoli(fenilen-oksid)PPSpoli(fenilen-sulfid)PSpolistirenPSUpolisulfoniPURpoliuretaniPVCpoli(vinil-klorid)

Vrste polimera - meunarodno prihvaene kratice 3PVDCpoli(viniliden-klorid)SANkopolimer stiren-akrilonitrilSBRstiren-butadienski kauukUPnezasieni poliesterGRPstaklo armirani poliester

POLIMERI S DODACIMA a) dodaci za preradbu: toplinski stabilizatori, maziva, odjeljivai, regulatori viskoznosti, pjenila, tiksotropni dodaci i dodaci za umreavanje;b) modifikatori mehanikih svojstava: plastifikatori, dodaci za poveanje ilavosti, punila, ojaala, prianjala;c) modifikatori povrinskih svojstava: vanjska maziva, regulatori adhezivnosti, antistatici;d) modifikatori optikih svojstava: pigmenti i bojila, strukturizatori;e) dodaci za poveanje trajnosti: antioksidansi, svjetlosni stabilizatori, biocidi, dodaci za smanjenje gorivosti i zapaljivosti.

MEHANIKA SVOJSTVA POLIMERA Usporedba vlanih vrstoa polimera i drugih gradiva pri laboratorijskoj temperaturi

Primjeri trajnih vlanih vrstoa polimernih materijala

Reoloka svojstva modul elastinostiUsporedba modula elastinosti polimera i drugih gradiva pri laboratorijskoj temperaturiME polimera je malen, ali se moe poveati dodavanjem punila (kvarcni pijesak, vlakna).

Utjecaj temperatureRadni dijagram termoplastapri razliitim temperaturama

NEMEHANIKA SVOJSTVA POLIMERA 1Gustoa 900-1200 kg/m3Termiki koeficijent ekspanzije je 5 do 20 puta vei nego za elik i beton.Toplinska vodljivost - koeficijenti toplinske vodljivosti su relativno mali za polimerne materijale isti kao za drvo.Kemijska otpornost je velika, PM otporni na vodu, slabe kiseline i luine.

NEMEHANIKA SVOJSTVA POLIMERA 2Postojanost na bioloka djelovanja biljke i ivotinje ne djeluju agresivno na PM.Difuzija kroz PM - malaElektrina svojstva preteno izolatori

+postojan0uvjetno postojan-nepostojanPostojanost termoplasta na kemikalije pri sobnoj temperaturi

+postojan0uvjetno postojan-nepostojan

Postojanost duroplasta na kemikalije pri sobnoj temperaturi

PRIMJENA POLIMERNIH MATERIJALA 1

PRIMJENA POLIMERNIH MATERIJALA 2

PRIMJENA POLIMERNIH MATERIJALA 3

Karakteristine grupe polimernih materijala u graditeljstvu Polimerima modificirani portland cementni betoni i mortovi (PPCB) Polimerima impregnirani betono (PIB) Polimer betoni (PB) Armirani i drugi poliomerni materijali Zatitni materijali na bazi polimera, ljepila, kitova itd.

Polimerom modificirani portland cementni beton (PPCB)

Polimerom modificirani portland cementni beton je obian portland cementni beton, kojem se za vrijeme mijeanja umjesto dijela vode doda u vodi topivi polimer ili njegova emulzija. Kako cement vee i ovrava, i polimer takoer ovrava, tvorei kontinuiranu matricu polimera u betonu.

LATEKS - kao sastojak PPCBLateksi su polimerni sistemi, koji se sastoje od vrlo sitnih sferinih estica ( 0,5 do 5,0 m) velike molekularne mase, suspendiranih u vodi. estice se dre u suspenziji djelovanjem povrinski aktivnih tvari. Lateksi se obino dobivaju polimerizacijom iz emulzije monomera.Najboljima su se pokazali lateksi od prirodne gume, stiren-butadiena, polivinil-acetata i akrilni lateksi, te lateksi od epoksi smola.

TEHNOLOGIJA PPCBLateks se dodaje betonu ili mortu u koliini od 15 do 20 posto mase vrste tvari lateksa od mase cementa. Koliine cementa su obino 400 kg/m3 i vie, a vodocementni faktori (pribrojiti treba i dio vode iz lateksa) su mali (0,30 ... 0,40), zbog fluidificirajueg djelovanja lateksa. Mjeavine su tipino kohezivne i ljepive u svjeem stanju. esto puta pretjerano uvlae zrak u betonsku mjeavinu, pa treba dodavati odpjenjivae.Postupak mijeanja je isti kao za obine betone i mortove, ali se njegovanje bitno razlikuje.

SVOJSTVA I PRIMJENA PPCB - 1Dodavanjem lateksa betonima i mortovima moe se:- poboljati prionjivost na podlogu, - poveati vodo i plino-nepropusnost,- smanjiti modul elastinosti i - poveati ilavost, - poveati otpornost na kemikalije.

SVOJSTVA I PRIMJENA PPCB - 2PPCB i PPCM primjenjuju se kao:- zavrni slojevi na mostovima, industrijskim podovima, - materijali za sanacije oteenih armiranobetonskih konstrukcija, - vodonepropusni slojevi, - vezni slojevi kod nastavljanja betoniranja i lijepljenja konstruktivnih elemenata.

POLIMEROM IMPREGNIRAN BETON (PIB)PIB je ovrsli portland cementni beton impregniran monomerom.Najee upotrebljavani monomeri za PIB su:- metil metakrilat- stiren- fetbutilstiren

Neka fizikalna i mehanika svojstva betona i PIBPC beton

POLIMER BETON (PB)KOMPOZITNI MATERIJALAGREGAT + VEZIVO POLIMERREAKTIVNE SMOLE:- POLIESTERSKE SMOLE- EPOKSIDNE SMOLE- POLIURETANSKE SMOLE- METIL METAKRILATNE SMOLE

REAKTIVNE SMOLESu:- MONOMERI- OLIGOMERInakon mijeanja s ovrivaima i ubrzivaima kemijski se umreavaju i bez pritiska ovravajuKao OVRIVAI I UBRZIVAI rabe se NISKOMOLEKULARNA REAKTIVNA SREDSTVA.

TEHNOLOGIJA PBomjeri mijeanjareaktivna smola : agregat = 1:1 - 1:15isti kvarcni ili granitni ili vapnenaki; dobrog granulometrijskog sastava; max vlanost 1 % min. volumen upljina max. zrno1/3 presjeka

IZVEDBA PB ienje povrine betona ili podloge suenje povrine podloge (max vlaga 4 %) nanaanje primera i veznog sloja nanaanje PB (dok je vezni sloj jo ljepljiv) test - povue se za prstom

SVOJSTVA PB brzo ovravanje velika vlana, savojna i tlana vrstoa dobra adhezija velika trajnost prema djelovanju mraza mala propusnost dobra kemijska otpornost

PRIMJENA PB- zatitni slojevi na povrinama izloenim eroziji- popravci betonskih konstrukcija- konstruktivni i dekorativni paneli- cijevi ...

Svojstvaraznihpolimerommodificir.materijala koji sekoriste usanacijamaAB konst.

Primjena polimera u sanacijama Zato sanirati?

Ili danas sve vie karbonske folije)

Literatura:Velimir Ukrainczyk, Polimerni materijali, Interna skripta za predavanja iz predmeta Poznavanje materijala na Graevinskom fakultetu Sveuilita u Zagrebu, Zagreb, 1992., str.50Peter H. Emmons, Concrete Repair and Maintenance Illustrated, R.S. Means Company, INC.Kingston, MA, 1998., str. 295R.T.L. Allen, S.C. Edwards, repair of Concrete Structures, Blackie, , London, 1987., str.204