دانلود رایگان پایان نامه مکانیک پايداري حرارتي الاستومرهاي پلي يورتان
الاستومرهاي پلي يورتان به دليل داشتن خواص فيزيكي و مكانيكي بسيار خوب و عالي همواره مورد توجه در كاربردهاي مختلف بوده اند. ضعف عمده اين الاستومرها، عدم امكان كاربرد آنها در دماهاي بالاست كه خواص فيزيكي و مكانيكي عالي خود را از دست ميدهند، بنابراين مقاومت حرارتي و افزايش اين مقاومت در الاستومرهاي پلي يورتان موضوع مهمي است كه مي تواند در به كارگيري آنها در زمينه هاي گوناگون از جمله تهيه و ساخت تاير اتومبيل مؤثر واقع گردد.
دانلود در ادامه مطلب
پايداري حرارتي پليمرها از مسائل خاص و جديدي است كه طي بيست و پنج سال گذشته به عنوان موضوعي مستقل و تحت نام پليمرهاي مقاوم در مقابل حرارت مورد بررسي و مطالعه قرار گرفته است. پليمرها در طول عمر كاربردي خود در معرض عوامل گوناگوني مثل حرارت، اكسيدكننده ها، حلال ها و غيره قرار مي گيرند و پايداري آنها در مقابل اين نيروها و عوامل تخريب كننده را مي توان با اندازه گيري ميزان خواص مكانيكي باقيمانده در شرايط خاص و با انجام آزمايش مشخص كرد. به طور كلي پايدراي يك ماده پليمري عبارت است از اينكه پليمر مذكور بتواند در دما و زمان معيني، بدون كاهش چشمگير خواص، دوام بياورد. تغييرات حاصله در پليمر معمولاً به يكي از صور زير انجام مي گيرد:
۱- تغييرات فيزيكي (برگشت پذير)
۲- تغييرات شيميايي (برگشت ناپذير)
تغييرات فيزيكي به طور مشخص شامل تغييرات در دماي انتقال شيشه اي، پديده هاي ذوب و بلور شدن و شك شناسي، پليمر مي شود كه نشان دهنده حالت گرما نرمي ماده است. مواد اين گروه قبل از تجزيه نهايي، ذوب و غيرقابل استفاده مي شوند. براي مثال عدم پايداري حرارتي پلي استرين در دماهاي ۱۱۰-۷۰ را مي توان در نظر گرفت كه نشان دهنده محدوديت كاربدر ان است. در اين گستره دمايي، پليمر نرم و غير قابل استفاده مي شود؛ بدون آنكه تجزيه و تخريب گردد. تغييرات برگشت ناپذير، در تعيين خواص حرارتي پليمرهاي گرما سخت و داراي پيوند عرضي، اهميت دارد. در اين پليمرها عمل ذوب صورت نمي گيرد و تغييرات با تجزيه و تخريب در يك دماي معين كمتر باشد پليمر پايداتر است. چون شكسته شدن پيوندهاي شيميايي و تشكيل مجدد آنها نقش عمده اي در اين نوع تجزيه ايفا مي كنند، لذا نقش شرايط محيطي حاكم بر پليمر بسيار حساس و مؤثر خواهد بود. به عنوان مثال تجزيه پليمر در خلاء و يا اتمسفر بي اثر، با تجزيه ان در محيط داراي اكسيژن متفاوت خواهد بود. همچنين تجزيه پليمر در يك محيط بسته كه در آن گازهاي حاصل از تجزيه، در واكنش هاي ديگري شركت مي كنند. با تجزيه آن در يك محيط باز كه در آن گازهاي حاصل از تجزيه از محيط عمل خارج مي شوند، متفاوت است. نامنظم بودن ساختار پليمر، شاخه اي بودن آن، وجود پراكسيد و ناخالصي هاي ديگر به عدم ثبات پليمر مي افزايند. در كاربرد پليمرها هميشه پايداري آنها در مقابل اكسايش و انحلال مورد توجه بوده است، اكسيژن معمولاً يكي از مهمترين عوامل تخريب پليمرهاست. همچنين پليمرهايي كه داراي گروه هاي استري، آميدي، بورتاني و اوره اي هستند نسبت به تجزيه هيدروليتيكي حساس اند. هر دو عامل الودگي اسيدي و يا قليايي در اين عمل نقش كاتاليزور را ايفا مي كنند و حضور آنها پايداري پليمر را به طور محسوسي كاهش مي دهد. خواص مطلوبي را كه يك پليمر در دماهاي بالا داشته باشد به طور خلاصه مي توان چنين بيان كرد:
۱- حفظ خواص مكانيكي و داشتن نقطه ذوب و نرمي بالا.
۲- مقاومت زياد در مقابل گسيختگي حرارتي.
۳- مقاومت زياد در مقاب اثرات شيميايي مثل اكسايش و هيدروليز.
نقطه نرم شدن را مي توان با افزايش نيروهاي بين مولكولي و زنجيرها افزايش داد. افزايش نيروهاي بين ملكوي نيز با به كار بردن گروه هاي جانبي قطبي كه امكان ايجاد پيوندهاي هيدروژني را افزايش مي دهند، و همچنين با ايجاد شبكه هاي واقعي در زنجيرها امكانپذير است. از ديگر روش هاي افزايش نقطه نرم شدن پليمر، ايجاد نظم بيشتر در زنجير پلي مر است كه امكان بالابردن درجه تبلور در زنجير را ميسر مي سازد. اين امر با انتخاب گروه هاي حجيم حلقوي مخصوصاً آنهايي كه در وضعيت «پارا» استخلا مي دهند امكانپذيرتر است.
ساده ترين روش افزايش پايداري حرارتي، شامل انتخاب گروهي از مواد است كه پيوندهاي قوي شيميايي دارند و در نتيجه موادي كه داراي ساختار متراكم و همبست هستند در اين گروه قرار مي گيرند. به طور كلي جهت بالا بردن پايداري حرارتي يك پليمر بايد:
الف- تنها مواد داراي قوي ترين پيوندهاي شيميايي به كار برده شوند.
ب- ساختار مواد به گونه اي باشد كه جابجايي مولكول ها به سادگي امكانپذير نباشد.
ج- بيشترين حالت رزونانسي در فرمول امكانپذير باشد.
د- همه ساختارهاي حلوقي داراي زواياي پيوندي نرمال باشند.
هـ- تكرار پيوندها تا حد ممكن عملي شود.
پلي يورتان ها از گروه پليمرهاي پيچيده اي هستند كه اين پيچيدگي نه تنها به نوع ساختاري مواد تشكيل دهنده و ميزان استفاده از آنها بستگي دارد، بلكه به دليل وجود بسياري از پليمرهاي معروف تجارتي ديگر در ساختار پليمري آنها نيز هست. به غير از يورتان كه ساختار اصلي پلي يورتان را تشكيل مي دهد گروه هاي ديگري مثل اوره، ايزوسيانورات، آلوفانات، بي اوره، يورتيديون و كربودي ايميد نيز در ساختار پلي يورتان وجود دارند. اين گروه ها در خلال توليد پلي يورتان و در ساختار پليمري حاصل مي شوند. دو گروه مهم ديگر نيز در ساختار پلي يورتان وجود دارند كه منشأ يورتاني ندارند، اين گروه ها عبارتند از گروه هاي اتري و گروه هاي استري.
