POLYMERER OBS: Läs igenom handledningen före laborationen.

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "POLYMERER OBS: Läs igenom handledningen före laborationen."

Robert Jansson
för 7 år sedan
Visningar:

1 POLYMERER OBS: Läs igenom handledningen före laborationen. Avdelningen för materialteknik, LTH Postadress Box 118 Besöksadress Ole Römers väg 1

2 Målet med laborationen är förstå enkla polymerers uppbyggnad samt strukturens inverkan på grundläggande mekaniska egenskaper. Beräknad tidsåtgång Laborationen beräknas ta cirka 3.5 timmar. Läsanvisningar William D. Callister, Jr. & David G. Rethwisch, "Fundamentals of s Science and Engineering, 4th edition, SI version", kap.4 samt kap. 7 avsnitt Laborationen kommer att börja med ett test på instuderingstexten, även kallad dugga. För att få deltaga på laborationen krävs ett godkänt resultat på duggan. Exempel från dugga Skissa molekylstrukturen för en termoplast, en härdplast samt ett gummimaterial. Vad innebär glastemperaturen? Hur påverkar förgrening av molekylkedjorna de mekaniska egenskaperna för en termoplast? 2

3 Experiment Polymerstruktur Målet är att förstå plastprodukters molekylära uppbyggnad för att kunna relatera denna till de makromekaniska egenskaperna. I. Olika plastprodukter II. Orbit and minit sets vilka innehåller kulor i olika färg för olika grundämnen samt olika plasteller gummirör (atombindningar) för att binda samman atomerna till molekyler. Till exempel illustreras kol med svarta kulor med fyra hål. Som enkelbindning används korta plaströr och som dubbelbindning två mjuka gummirör. I. Försök med handbokens hjälp identifiera olika grundämnen och bindningstyper. II. Bygg upp följande molekylkedjor med minst 4 merer och svara på frågorna: i. Polyetylen (PE) utan förgreningar ii. PE med förgreningar iii. Copolymer med etylen och propylen iv. Polyisoprenkedjor med tvärbindningar genom att introducera svavel atomer (vulkanisering) v. Polyesternätverk (härdplast) I. Hur påverkar förgreningar mekaniska egenskaper såsom densitet, styvhet och draghållfasthet på termoplaster? II. Vad är en copolymer? Vad är nyttan med det? III. Varför har man tvärbindningar i gummiprodukter? IV. Är härdplaster styvare än termoplaster? Varför? 3

4 Dragprov t är att illustrera plasters deformationsbeteende. I. HDPE - High Density PolyEtylen (svart) II. LDPE- Low Density PolyEtylen (vit) III. 2 st. PP - PolyPropylen (grå) Utrustning I. dragprovrigg II. lägesgivare med förstärkare III. dator I. Se till så att dragprovmaskinen är i sitt ändläge. II. Fixera en PP provstav. III. Nollställ båda givarna. IV. Starta datainsamling på datorn. V. Starta dragprovet och notera töjningshastigheten som finns på den gröna styrdosan. VI. Samla in kraft-läges data m.h.a. datorn. Rita av kurvan och anteckna ev. brottgräns och sträckgräns. VII. Stäng av dragprovmaskinen när provstaven går av eller då maskinen når sitt ändläge. VIII. Repetera försöket med HDPE och LDPE. Använd samma töjningshastighet. IX. Repetera försöket med PP. Använd maximal töjningshastighet denna gång. X. Besvara följande frågor: I. Vilket eller vilka prov får midjebildning under provet? II. Hur kan man förklara midjebildning? III. Förklara skillnaderna mellan dragproven. IV. Hur påverkar töjningshastigheten PP proven? V. Hur kan man förklara spänningsrelaxationen på PP provet? 4

5 Krypprov och glastransformationstemperatur Målet är öka förståelsen för viskösa effekter samt glastransformationstemperaturen, T g. I. HDPE - High Density PolyEtylen (svart) II. LDPE Low Density PolyEtylen (vit); III. Studsbollar Utrustning I. laststyrd krypprovutrustning II. lägesgivare III. dator IV. flytande kväve I. Fixera en HDPE provstav i krypprovmaskinen. II. Nollställ lägesgivaren. III. Lägg på 7kg och låt ligga i 2 minuter. Ta bort 5 kg och vänta 2 minuter. IV. Ta fram tid-förlängning kurvan. V. Fixera en LDPE provstav och nollställ lägesgivaren. VI. Lägg på 7kg och låt ligga i 2 minuter. Ta bort 5 kg och vänta 2 minuter. VII. Ta fram tid-förlängning kurvan. VIII. Kyl en studsboll i behållaren i cirka 1 minut. IX. Släpp bollen på bordet från cirka 30 centimeters höjd. Notera hur högt bollen studsar. X. Fortsätt att släppa bollen och notera studshöjden tills bollen uppnått rumstemperatur. XI. Plotta studshöjd mot tid. XII. Besvara följande frågor. XIII. I slutet av labbet utförs gemensamt ett krypprov med provstav (LDPE) kyld i flytande kväve (- 193 C). I. II. Hur förklarar man töjningskurvan (rumstemperatur) för HDPE? Hur tror ni att motsvarande kurva för stål skulle se ut? III. Jämför töjningskurvorna för LDPE provstavarna i rumstemperatur och flytande kväve. Hur förklarar man skillnaderna? IV. Hur kan man förklara skillnaderna i studshöjd för studsbollen som kylts ned? Kan man relatera det till glastemperaturen? Hur? V. Vad är skillnaden mellan T g och T m? 5