فارسی
انگلیسی
از محاسن پلیمرها داشتن خواص مکانیکی مطلوب در کنار مقرون به صرفه بودن آنها است و این موضوع سبب میشود که در بیشتر کاربردها مورد توجه قرار گیرند. از این رو نیاز است تا آگاهی لازم نسبت به رفتار مکانیکی پلیمرها و نحوهی اصلاح آنها کسب شود. عوامل ساختاری و ذاتی متعددی برای تعیین رفتار مکانیکی این مواد وجود دارد. عوامل ساختاری که میتواند بر خواص مکانیکی پلیمرها اثرگذار باشد:
- وزن مولکولی
- شاخهای شدن
- بلورینگی و ساختار بلور
- شبکهای شدن
- آرایش یافتگی
- آمیزه سازی
- کوپلیمریزاسیون
- افزودنیها ( نرم کننده، فیلر، عوامل هسته زا و….)
علاوه بر عوامل مولکولی و ساختاری متغیرهای محیطی و خارجی نیز در تعیین رفتار مکانیکی نیز اثر گذارند این موارد شامل :
- دما
- زمان و سرعت اعمال تنش یا کرنش
- فشار
- دامنه تنش و کرنش
- نوع تغییر شکل
- جو پیرامون ماده (میزان رطوبت)
این وابستگی شدید خواص به دما و نرخ سرعت تغییر شک ناشی از طبیعت ویسکوالاستیک پلیمرها است. ویسکوالاستیک رفتاری مشابه با مایعات ویسکوز که سرعت تغییر شکل مشابه متناسب با نیروی به کار رفته و جامدات الاستیک که تغییر شکل متناسب با نیروی اعمالی است. در سیستمهای ویسکوز تمام کار انجام شده به صورت گرما تلف میشود در حالی که در سیستم الاستیک همهی کار انجام شده به صورت انرژی پتانسیل ذخیره میشود. این رفتار دوگانه رفتار پلیمر را پیچیده و جالب میکند.
برای ارزیابی و مقایسه پلیمرها، آزمونهای مختلفی وجود دارد. آزمون کشش از مهمترین آنهاست؛ این آزمون امکان اندازهگیری مدول کشسانی، مقاومت کششی، درصد ازدیاد طول و نقطه شکست را فراهم میکند و تصویر دقیقی از رابطه ساختار-خواص ارائه میدهد. علاوهبر تست کشش، آزمونهای سختیسنجی، ضربه، خزش و خستگی نیز برای شناخت کاملتر رفتار مکانیکی کاربرد دارند.
آزمون کشش یکی از اصلیترین و پرکاربردترین آزمونهای مکانیکی برای ارزیابی رفتار پلیمرهاست. در این آزمون، نمونهی پلیمری با شکل و ابعاد استاندارد (معمولاً به صورت استخوانیشکل) بین دو فک دستگاه قرار میگیرد و با سرعت ثابت در جهت طولی کشیده میشود. همزمان نیرو (تنش) و تغییر طول (کرنش) ثبت میشود تا منحنی تنش–کرنش رسم گردد.
این آزمون اطلاعات بسیار ارزشمندی در اختیار میگذارد:
- مدول کشسانی: شیب اولیهی منحنی تنش–کرنش که نشاندهنده سختی و مقاومت ماده در برابر تغییر شکل الاستیک است.
- استحکام کششی نهایی : بیشترین تنشی که ماده پیش از شکست تحمل میکند.
- ازدیاد طول در نقطه شکست : درصد افزایش طول نمونه در لحظه شکست که معیاری از انعطافپذیری یا شکنندگی است.
- تنش جاریشدن یا تسلیم : تنشی که در آن ماده از رفتار کاملاً الاستیک خارج شده و تغییر شکل پلاستیک آغاز میشود.
این شکل تفاوت رفتار مکانیکی انواع پلیمرها را در آزمون کشش نشان میدهد.
پلاستیکهای شکننده در کرنش کم و بدون تغییر شکل پلاستیک میشکنند؛ همانند پلی استایرن و پلی متیل متاکریلات. همانطور که از شکل مشخص است شیب اولیه (مدول) بالا است.
پلاستیکهای سخت و قوی هم مدول بالا دارند و هم تا کرنش نسبتاً زیادی دوام میآورند همانند پلی کربنات و پلی آمید
پلاستیکهای سخت و چقرمه پس از تسلیم کشیده میشوند و با آرایشیافتگی زنجیرها سختشوندگی کرنشی پیدا میکنند.
الاستومرها نرماند، در تنش کم کرنشهای بزرگ تحمل میکنند و پس از برداشتن بار به حالت اولیه برمیگردند. همانند لاستیک طبیعی.
بدون دیدگاه