Guliston davlat universiteti «kimyo» kafedrasi

Polimerlarni tadqiq qilishning mexanik usullari

Polimerlarni mexanik xossalarini o’rganish uni qo’llanilish sohalarini aniqlash uchun kerak bo’ladi. Mexanik usullar polimerlarning tuzilishi va agregat holati haqida xulosa qilish imkonini, hamda polimer xossalari haqida qimmatli ma’lumotlarni beradi. Qattiq holatdagi polimerlarni xarakterlash uchun quyidagi mexanik parametrlardan foydalanish mumkin: mustaxkamlik va cho’ziluvchanlik, qayishqoqlik, solishtirma qovushqoqlik, qattiqlik.
Polimerlarni o’rganish uchun mexanik usullardan foydalanishda polimer namunalarini tayyorlash sharoitlari va ularni qayta ishlash sharoitlari katta axamiyatga egadir. Sinalayotgan namuna izotrop bo’lishi, ichki kuchlanishlari bo’lmasligi kerak. Sinash vaqtidagi harorat va havo namligi doimiy bo’lishi shart.
Aniqlash natijalaridan quyidagi vaziyatlarda foydalanish mumkin:

• 
  Yangi polimer materiallarni yaratish;
  
• 
  Seriyali mahsulotlarni ishlab chiqarish jarayonida polimer materiallarni texnik nazorat qilish;
  
• 
  Mahsulot olish uchun material tanlashda muhandislik nazoratini olib borish;
  
• 
  Mahsulotlarni konstruktorlik hisoblarini bajarish.
  

Polimerlar qattiqligini aniqlash

Qattiqlik – polimer materialni kiritilayotgan begona materiallarga ko’rsata oladigan qarshiligidir. U materialni yuzasini mexanik xossalarini xarakterlaydi. U polimer materialdan samarali foydalanish yo’llarini ko’rsatadi.
Qattiqlikni o’lchash usullari indentorning geometriyasi bilan farq qiladi. Brinell usuliga ko’ra po’lat sharcha botiriladi, Rokvell usuliga ko’ra – olmos yoki metall konus, Vikkers usuliga ko’ra – olmos piramida botiriladi. Indentorning botish chuqurligi yoki izning o’lchami olinadi.
Qattiqlikni o’lchash uchun polimer namunasiga ma’lum chuqurlikda kirish uchun berilgan kuch o’lchanadi. Bu kuch haroratga va o’lchashlar davomiyligiga bog’liq bo’ladi. Qattiqlikni o’lchashning ikki xil usuli ma’lum: yuksiz qoldiq deformatsiya bo’yicha kirish chuqurligini o’lchash (Brinell usuli) va to’liq yuk berilganda kirish chuqurligini o’lchash. Ikkinchi usulni termoplastlar va reaktoplastlar uchun qo’llash mumkin. Ko’pincha quyidagi usuldan foydalaniladi: diametri 5 mm bo’lgan po’lat sharcha, plastinka shaklidagi va qalinligi 4 mm bo’lgan namunaga botiriladi, 10 va 60 sek dan keyin botish chuqurligi o’lchanadi.
Standart o’lchashlar bajarish vaqtida sharchaga beriladigan yuk 0,15 mm bilan 0,35 mm oraliqdagi chuqurlikka botish sharoitidan kelib chiqqan holda beriladi. Kuchlanish berish vaqti 2 min, botirish chuqurligini o’lchash aniqligi – 0,01 mm.

5-rasm. Qattiqlikni o’lchaydigan asboblar indentorlarining sxemalari.
a-Brinell; b – Rokvell; c – Vikkers.


6-rasm. Brinell bo’yicha qattiqlikni o’lchash asbobi.
1-indentor; 2 – plastinka yoki tabletka ko’rinishidagi polimer namunasi; 3 – asbob stolchasi; 4 – yuk beruvchi richag; 5 – gidravlik tormoz; 6 – almashinuvchi yuklar; 7- soat tipidagi indikator; 8 – vint; 9 - maxovik; 10 – korpus.
Brinell qattiqlikni o’lchash asbobida polimer namunasini 2 mm qalinlikdagi plastinkalari yoki tabletkalari 2 asbobning stolchasiga 3 o’rnatiladi, maxovik 9 aylantiriladi va namuna sharcha shaklidagi indentorga 1 tekkuniga qadar 8 vint ko’tariladi. Almashtiriluvchi yuklarni 6 yuk beruvchi richagda 4 xarakatlantirish yordamida namunada berilgan kuchlanish paydo qilish mumkin. Namuna sekinlik bilan botishi uchun gidravlik tormoz 5 yordam beradi. Indentorning botish chuqurligi soat tipidagi 7 indentor yordamida topiladi. Asbobning barcha o’lchash qurilmalari korpusda 10 joylashgan.
Turli haroratlarda mikroqattiqlikni o’rganish natijalari polimer materiallarni ekspluatatsion sharoitlardagi holati haqidagi ma’lumotni beradi. Rasmda sinash haroratini polimerlar namunasining qattiqligiga ta’siri ko’rsatilgan.


7-rasm. Polimer namunasi qattiqligini (HB) haroratga bog’liqligi:
1 – epoksid-novolakli bloksopolimer; 2 – polikarbonat; 3 – poliuretan.
To’rsimion tuzilishli epoksido-novolakli bloksopolimer uchun ekspluatatsiya qilish haroratining chegaraviy qiymati T=90⁰C, poliuretan uchun 65…70⁰C, polikarbonat esa 110⁰C gacha yuk ostida tura oladi.

Polimer materiallarni mexanik xossalari uchun quyidagilar xarakterli hisoblanadi:

• 
  Tashqi mexanik kuchlar ta’sirida katta qaytar deformatsiyalarni rivojlantira oladi;
  
• 
  Polimer materiallarning mexanik xossalari uni olish sharoitlariga, qayta ishlash usuliga, ishlov berish shartlariga bog’liq bo’ladi. Bu polimer materiallarda turli xildagi ustmolekulyar strukturalarni bo’lishi bilan bog’liq, ularni qayta joylashish vaqti juda katta bo’lishi mumkin, shuning uchun polimer bir xil sharoitning o’zida turli morfologik holatlarda mavjud bo’la oladi.;
  
• 
  Mexanik kuchlar ta’sirida kimyoviy o’zgarishlarga uchrashi mumkin.
  

Polimer materialni mexanik holati, u qaysi fizik holatda turgani bilan aniqlanadi. Ma’lum bir haroratda bir qator mexanik xossalarga ega bo’lgan polimer materialni fizik holatini namoyon bo’lishi, uning kimyoviy tuzilishiga, namunani tashkil qilgan makromolekulalarni xossalariga, tarkibiy zvenolarni joylashish xarakteriga, polimer zanjirini egiluvchanligiga, tuzilishini tartiblilik darajasiga, molekulyar massasiga, molekulyar-massaviy taqsimotiga bogliq bo’ladi.
Polimer materiallarni mexanik xossalari ularning tarkibiga kiritiladigan to’ldiruvchilar, plastifikatorlar, stabilizatorlar va boshqa ingridientlarga bog’liq bo’ladi.