curs 1 materiale

Download Curs 1 Materiale

Post on 08-Nov-2015

22 views

Category:

Documents

6 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Materiale

TRANSCRIPT

  • Chimie 2COMPUSI CHIMICI SI MATERIALE NEMETALICE

    Definirea si clasificarea materialelor. Totalitatea substanelor simple i compuse ,care reprezint forme concrete i diverse de manifestare a materiei ,constitue materialele. Proprietaile caracteristice fiecrui material care sunt rezultante ale aspectelor structurale determin comportarea n procesele de prelucrare si in cele de exploatare. La realizarea diferitelor produse utile, materialele se folosesc sub forma de compusi chimici sau de substante pure, de materii prime sau de semifabricate. Clasificare dupa gradul de organizare a moleculelor sau atomilor constituienti: structuri amorfe; structuri cristaline ; Dupa fortele inter si intramoleculare implicate; cu leg, puternice( ionice si covalente ) si cu leg slabe ( van der Waals )

  • Clasificare Gradul de prelucrare -materiale brute -materii prime naturale prelucraremateriale sintetice Compozitie -metale si aliaje metalice -materiale ceramice - materilale polimerice si materiale compozite- Proprietatile fizico chimice ex dupa rezistivitatea electrica la T ambianta:- materiale bune conducatoare de electricitate (=10-6-10-4cm) -materiale rau conducatoare sau semiconducatoare (=10-3-10-2cm) -dielectrici sau izoloatori nu conduc curentul electric(=10-8-10-20cm) -Domeniul de utilizare : materiale de taiere, de aschiere, electroizolante, de etansare, anticorozive, materiale pentru industria optica si electronica.

  • Materiale naturale sintetice anorganice si organice.Materiale naturale anorganice nemetalice sunt materialele ceramice clasice, traditionale=,,materiale de generatia intaiIn contextul epuizarii resurselor, materialele din generatia intai- nu mai pot raspunde cerintelor progresului tehnico-stiintific si apar, materiale compozite ,,materiale de generatia a doua .Materialelor ,,de generatia a treia, =materiale avansate, (materialele cu memoria formei , materiale inteligente, aliaje amorfe ,,Matriale de generatia patru sunt materialele ceramice electrice si magnetice speciale.materialele pirolitice=sunt materiale anizotrope, pentru care valoarea numerica a unei proprietati de ex. conductivitatea termica si electrica, tensiunea superficiala, modul de elasticitate depind de directia pe care se face masuratoarea (perpendicular sau de-a lungul planurilor reticulare.).sunt utilizate pentru conditii speciale de lucru temperaturi in stare solida formeaza retele cristaline ionice. ( aplicatii in tehnica nucleara, aerospatiale, etc

  • Variatia volumului specific cu temperatura a) materiale cristaline, b)materiale amorfe a)Solidificarea cristalelor are loc la o singura T, bine definita si este insotita de cedarea caldurii latente si de micsorarea volumului specific ( contractie ). b) Intervalul de temperatura Tm -Tg se numeste temperatura de tranzitie, in care pot sa aiba loc modificari importante ale unor proprietati fizice ca modulul de elasticitate ,viscozitate etc.

  • Reactii de polimerizare Reactia de polimerizare, este reactia chimica ce decurge cu formarea unor produsi macromoleculari pe calea unei reactii de aditie multiplicata de un numar n foarte mare.Procesele de polimerizare au loc numai cu conditia ca speciile moleculelor participante sa posede un grad minim de nesaturare (cel putin o dubla legatura, omogena sau heterogena).Polimerizarea poate decurge ca un proces de aditie radicalica a moleculelor de monomer, deci printr-un mecanism de reactii in lant, fie ca un proces cu mecanism ionic de tipul aditiei electrofile.Reactia de polimerizare radicalica consta in trei etape principale: initierea, propagarea si intreruperea lantului de reactie.

  • Polimeri Clasificare polimeri liniari polimerii in care unitatile structurale sunt legate la rand alcatuind lanturi lungi fara ramificatii:Unghiurile dintre legaturi sunt cuprinse intre 109o- 1300.

    C

    C

    C

    C

    C

    C

    C

    C

    C

    C

    C

    C

    C

    C

  • polimeri liniari cu catena ramificata izotactici - sindiotactici - atacticiIn cazul polimerilor izotactici toate grupele laterale sunt de aceeasi parte a lantului. Ei cristalizeaza, au o rezistenta mecanica de treizeci de ori mai mare decat polimerii atactici

  • In functie de compoartarea la incalzire polimerii pot fi:

    termoplasti polimeri ce la incalzire se inmoaie, la topire nu sufera transformari chimice, iar la racire isi recapata proprietatile fizico-mecanice.( transformare reversibila) Ex. polimerii lineari care reprezinta macromolecule filiforme. Ei sunt solubili in solvent. Viscozitatea solutiilor depinde de lungimea macromoleculei si de greutatea ei moleculara.(polietene )

    -termorigizi : La incalzire rezista pana la o anumita temperatura, dupa care se descompun ireversibil. Sunt caracterizati prin rezistenta mecanica apreciabila .( structuri bisau tridimensionale ex. Fenoplaste.

  • 3) In functie de deformatia determinata de actiunea unei forte:-plastomeri - pastreaza deformarea provocata de o forta (PVC, polietilena, poliacetat de metil) cand aceasta isi inceteaza activitatea.- elastomeri - revin la forma initiala dupa incetarea actiunii fortei (polibutadiena).Plastomerii pot fi termoplasti sau termorigizi. Au in general structuri bidimensionale. Sunt partial solubili si au o tendinta pronuntata de a se umfla (gonfla) prin patrunderea solventului in planurile macromoleculelor

  • 4. Dupa natura atomilor din catena macromoleculeicarbocaternariheterocaternariPolimerii carbocaternari sunt macromolecule cu lant alcatuit numai din atomi de carbon ( polietilena)Polimerii heterocatenari au lantul macromoleculelor alcatuit si din alti atomi (O2, N2, S, Si) pe langa cei de carbon (poliamide, poliesteri, poliuretani)

  • 5) Dupa modul de obtinere in:- produsi de polimerizare (polimeri de polimerizare) produsi de copolimerizare (copolimeri); produsi de policondensare (policondensate sau rasini), produsi de poliaditie (polimeri de poliaditie).Polimerii de polimerizare se obtin prin prin unirea mai multor meri identici formand polimeri carbocaternari. Polimerizare nA [A]nCopolimerii se obtin prin unirea a doi meri de compozitie diferita nA + nB [A-B]nDupa modul in care se unesc monomerii exista mai multe tipuri de copolimeri:copolimeri ordonati: -A-B-A-B-A-B-Copolimeri dezordonati A-A-A-B-A-A-B-B-A-A-Bloc copolimeri A-A-A-A-B-B-B-B-A-A-A-A-

  • Copolimeri reticulati

    A

    A

    A

    B

    A

    A

    A

    A

    A

    B

    A

    A

    A

  • Dupa structura polimerii pot fi priviti din mai multe puncte de vedere. Dupa modul de dezvoltare (in spatiu) a macromoleculei, produsii macromoleculari pot avea:- o structura filiforma cand lanturile au crescut pe o singura directie (unidimensioala)- o structura ramificata cand au crescut pe doua directii (bidimensionale)- o structura tridimensionala cand au crescut pe toate cele trei directii in spatiu.Dupa structura starii solide macromoleculele cu structura spatiala pot fi cristalini sau amorfi.Polimerii avand lungimi apreciabile lanturile macromoleculare se pot impacheta pe distante variabile, realizand astfel zone cu orientare inalt cristalografica (zone cristaline) sau zone cu orientare cristalografica scazuta (zone amorfe). Exista polimeri care sunt cristalizati partial, domeniile cristaline, denumite cristalite, coexistand cu domeniile amorfe. In conditii speciale de cristalizare s-au obtinut insa si monocristale de polimeri.

  • Pentru explicarea cristalinitatii polimerilor s-a admis o structura alcatuita din cristalite inglobate intr-o matrice amorfa, cristalitele fiind formate din lanturi macromoleculare depuse ordonat.Polimerii nu pot ajunge la o cristalinitatea de 100% deoarece zonele amorfe tensioneaza reteaua cristalina si procesul de cristalinizare este oprit; lamelele de polimer pot fi total cristaline Polimerii caracterizati printr-o succesiune regulata a unitatilor structurale au o mare capacitate de cristalizare.Defectele retelelor cristaline ale polimerilor sunt de 10-100 ori mai multe ca la retelele metalice. Gradul de cristalinitate poate fi marit daca polimerii se supun unor forte externe care sa determine in polimeri orientari si restructurari moleculare. (de ex. incalzirea polimerului, urmata de intinderea si racirea brusca a acestuia.

  • La macromoleculele cu structura liniara sau cu putine legaturi laterale exista posibilitatea de orientare ceea ce conduce la structuri cristaline .

    Compusii macromoleculari cu structura amorfa, in functie de temperatura se pot afla in trei stari fizice: stare sticloasa sau vitroasa, stare inalt elastica si stare fluid vascoasa. Spre deosebire de substantele cristaline, polimerii nu au puncte de transformare nete, iar trecerea de la solid la lichid se fac intr-un interval al temperaturii dependent se structura si marimea macromoleculelor.

  • Conformatia de ghemPeste temperatura de curgere, adica in stare fluida viscoasa, fortele intermoleculare slabesc si macromoleculele pot efectua miscari de tranzlatie, deplasandu-se unele in raport cu altele. Intervalul de elasticitate inalta va fi mai mare la polimerii alcatuiti din catene lungi si flexibile.

  • Initierea reactiei de polimerizare se poate realiza pe cai fizice sau chimice. Pe cale fizica in