پلاستیک و کامپوزیت

پلاستیک و کامپوزیت

اسلاید 1: بسم الله الرحمن الرحیمموضوع: پلاستیک وکامپوزیتبسم الله الرحمن الرحیمپلاستیک و کامپوزیت1

اسلاید 2: تاریخچهدرمقایسه باموادسنتی نظیرچوب،شیشه وبتن،پلاستیک هاتقریبابه تازگی واردکارهای ساختمانی شده اند.اولین قدم درموردصنعت پلاستیک،توسط فردی به نام وایسا هیکات انجام گرفت که تلاش می کردماده ای به جای عاج فیل تهیه کند.چون عاج فیل بعنوان ماده ی سخت،گران قیمت وهمینطورکمیاب کاربردهای فراوانی داشت.وی توانست نیترات سلولز راازسلولزتهیه کندبنابراین نیترات سلولزاولین پلاستیک بامنشا طبیعی است.درابتداپیشرفت وتوسعه درتکنولوژی پلاستیک هابه آهستگی پیش می رفت پس ازپایان جنگ جهانی دوم،پلاستیک هابه طورگسترده درساختمان بناهامورد استفاده قرارگرفتند.2

اسلاید 3: خواص پلاستیک ها:باوجودجدیدبودن پلاستیک هااهمیت خاصی درساختمان ها پیداکردند.پلاستیک ها خواص متعددی دارندکه دیگر مواد ساختمانی از آن برخوردار نیستند آن ها ضد رطوبت و در برابر فرسودگی مقاوم اند علاوه برآن وزنی سبک دارند استحکام آنها خوب است وبه راحتی میتوان آنها را به اشکال پیچیده و گوناگون قالب ریزی نمود. افزون بر آن بیشتر مواد پلاستیکی متنوع موجود فواید نسبتاً متفاوتی دارند و همین امر باعث می گردد متناسب با مصارف گوناگون مورد استفاده قرار گیرند.3

اسلاید 4: تقسیم بندی پلاستیک ها :پلاستیک ها براساس ساختار ملکولی به سه دسته طبقه بندی می گردند : ترموپلاستیک ها : که به دفعات می توان با استفاده از گرم یا سرد نمودن، پلاستیک را نرم یا سخت نمود .ترموست ها :که در طول شکل گیری،یک شکل دائمی به خود می گیرند و با گرم کردن مجدد نمی توان آن را نرم نمود.الاستومرها:که حالت کشسانی دارند و پس از برداشتن نیرویی که باعث تغییر شکل آنها می شود به حالت اولیه باز میگردند . 4

اسلاید 5: مشخصات عمومی پلاستیک ها :1. وزن مخصوص 8. قابلیت انتقال گرما2. استحکام 9. حداکثردرجه حرارت بهره برداری 3. استحکام دربرابرضربه 10. ویژگی های الکتریکی 4. سختی 11. جذب رطوبت 5.خزش 12. مقاومت دربرابرتحلیل 6. خواص گرمایی 13. مقاومت دربرابرآتش 7. انبساط وانقباض5

اسلاید 6: مواردمصرف پلاستیک هادرساختمان 1.ترموپلاستیک ها پلاستیک: از عمده ترین محصولات ساختمانی آنها لوله و اتصالات جهت آبرسانی و گاز رسانی و فاضلاب است .اکریلیک : جهت روکش چراغ ها وپنجره های شیروانی استفاده می شود ولی زودتر از شیشه خط و خراش بر می دارد .سلولوزیک: در لوله کشی،اتصالات ومصارف برقی خارج ازخانه وسخت افزارهای داخل ساختمان به کار میروند.فلوئوروکربن: در برابر مواد شیمیایی،حرارت،باد مقاوم تر از سایر پلاستیک ها می باشد ودر برابر فرسایش نیز مقاوم است نام تجاری آن تفلون می باشد وموارد مصرف بسیار زیادی دارد .نایلن :نایلن دارای الیاف مقاومی است همچنین یراق آلات تهیه شده از نایلن مقاومت چشمگیرتری از خود نشان می دهند . آنها دربرابر مواد شیمیایی و ساییدگی نیز بسیار مقائم اند. 6

اسلاید 7: پلی اتیلن :این نوع پلاستیک به جز لوله های هدایت آب سرد و گاز و مواد شیمیایی غیر خورنده در عایق کاریدیوارها و کف ساختمان استفاده می شود .پلی پروپیلن: مقاومت خوبی در برابر گرما دارد این نوع پلاستیک در صنایع بسته بندی به کار می رود .پلی استایرین: شفاف،ضدآب،بادوام و شکننده است وبرای عایق کاری لوله ها، یخجال ها وکف ودیوارو سقف ساختمان و درهاوپنل های ساندویچی به کار می رود .وینیل: برای کف پوش ،لوله های فاضلاب،روکش سقف ودیوار،چارچوب پنجره وبه صورت ورق درکنارچوب وفولاددرنمای ساختمان به کارمی رود.کولار: الیاف کولاربه خاطرداشتن خاصیت کششی،سبب میشوندتاپلیمرهادرراستای الیاف قرارگیرند،به این ترتیب مصالح بسیار مقاوم که برای ساخت طناب وپلاستیکهای ترکیبی مصرف دارد،به وجود می آید. 7

اسلاید 8: 2. ترموست هااپوکسی: برای پوشش فلزات واتومبیل هادربرابرپوسیدگی به کارمی رود همچنین ازآن به عنوان ملات بین قطعات بتن آرمه استفاده می شود.ملامین: درساختمان به عنوان روکش کابینت هااستفاده میشودوازآنهااتصالات الکتریکی وظروف متنوعی می سازند.فنولیک: مقاومت گرمایی والکتریکی بسیاربالایی دارند.پلی استر: قطعات پیش ساخته بام،ورقه های شفاف موج دارویامسگح برای پوشش سقف ودیواره های داخلی،قاب پنجره،قطعات نماوسرویس های بهداشتی از این محصول به دست می آیند.پلی یورتین: ازآن درتهیه پنل های پیش ساخته ی سبک استفاده میشودوبه عنوان فوم تزریقی درحفره هاوفضاهای خالی بین قطعات مصرف میشود.8

اسلاید 9: سیلیکون: ترکیبات بسیارپایداروعایق الکتریکی ومقاوم دربرابرساییدگی هستند.شرایط مختلف جوی راتحمل می کنند و ضدآب هستند.اوره: دربرابرسایش وجریان الکتریسیته مقاوم است. 3. الاستومرهالاستیک طبیعی: برای ساخت کفپوش وبالشتک های ضدلرزش درساختمان سازه های بزرگ استفاده می شود.نیوپرن: به منظورآب بندی شیشه وتولیدلاستیک های اتصال درقاب های پنجره مصرف می شود.ای.پی.دی.ام: برای تولیدلاستیک های آب بندی وهمچنین پوشش های یک لایه ی بام فراگیر است.لاستیک بوتیل: معمولاَ به عنوان آستردرزمین های دفن زباله وایجادآب نماهای مصنوعی مصرف دارد. 9

اسلاید 10: 10 نمای کامپوزیتی

اسلاید 11: تعریف کامپوزیتکامپوزیت هادردسته بندی مواد،جزءموادپیشرفته هستندکه کاربردهای آنهادرصنایع وزمینه های مختلف روز به روزدرحال گسترش است.کامپوزیت ماده ی همگنی بوده که ازترکیب دویاچندجزءجهت دستیابی به خواص متالوژیکی مطلوب به وجودآمده است.این اجزاءدرمقیاس ماکروسکوپی باهم ترکیب شده ولی دریکدیگرقابل حل نیستند.بیشتر کامپوزیت هاازدوجزءساخته می شوند:زمینه: جزءپایه درکامپوزیت هارازمینه می نامند.تقویت کننده: جزءافزودنی به زمینه ی کامپوزیت هاراتقویت کننده می نامند.مزایای کامپوزیت ها- داشتن نسبت استحکام به وزن ونسبت سفتی به وزن بالا- غیرخورنده،غیرمغناطیسی بودن- دارای خاصیت جذب انرژی مناسب- دارای عمرخستگی بالا- توانایی قراردادن سنسوردرون موادجهت کنترل کارکرددرست یانادرست کامپوزیت(کامپوزیت های هوشمند)- سهولت درساخت ساختارهای بااشکال پیچیده11

اسلاید 12: معایب کامپوزیت ها- قیمت بالای موادخام و فرآیندساخت- تافنس(مقاومت دربرابرضربه) پایین- آلایندگی محیط زیست مخصوصاَدرموردکامپوزیت های زمینه ی پلیمری کاربرد کامپوزیت ها کامپوزیت ها به علت داشتن مزایاوخواص مناسب،گستره ی کاربردی وسیعی بین مواد پیدا کرده اند.مخازن سوخت ولوله هاصنایع نظامیصنایع خودروییسازه های دریاییصنعت ساختمانتجهیزات ورزشی12

اسلاید 13: طبقه بندی کامپوزیت هابرمبنای فاززمینه13

اسلاید 14: 1. کامپوزیت های زمینه ی پلیمری بدلیل قابلیت شکل پذیری آسان،وزن کم وخواص مکانیکی مطلوب،پلیمربه عنوان یک ماده ی ایده ال درزمینه ی کامپوزیتها به شمارمیرود.رایج ترین زمینه های پلیمری،رزین های اپوکسی و رزین های پلی استرهستند.ازاین رورزین هایی که توانایی کاردردمای بالارادارند،بطورگسترده موردتوجه قراردارند. چنانچه موادزمینه ازجنس پلاستیک باشدبه این کامپوزیتها پلاستیک های مقاوم شده نیزگفته میشود.14

اسلاید 15: 2. کامپوزیت های زمینه فلزی استحکام بالاوسفتی ازجمله خواصی است که موجب گسترش مصارف کامپوزیتهای زمینه ی فلزی درمقایسه باکامپوزیتهای زمینه ی پلیمری شده است.این موادمقاومت بیشتری درمحیطهای خورنده ودرجه حرارت بالانسبت به پلیمرهادارندبیشترفلزات وآلیاژهامی توانندبه عنوان فاز زمینه درکامپوزیتهااستفاده شوند.تیتانیوم،آلومینیوم ومنیزیم ازجمله فلزات مرسومی هستندکه عموماَدرکامپوزیتهای مصرفی درقطعات هواپیما بکار میروند.چنانچه کامپوزیت زمینه ی فلزی بااستحکام بالاموردنیاز باشد،لازم است که ازتقویت کننده هایی بامدول بالااستفاده شود.نقطه ذوب،خواص فیزیکی وشیمیایی کامپوزیتهادردماهای مختلف،تعیین کننده ی دمای مناسب برای استفاده ازآنها میباشد.3. کامپوزیت های زمینه سرامیکیسرامیکها به عنوان موادجامدی که پیوندهای یونی بسیارقوی ودربرخی مواردپیوندهای کووالانسی دارند،شناخته می شوند.نقطه ذوب بالا،مقاومت دربرابرخوردگی مناسب،پایداری دردمای بالاو استحکام فشاری خوب،باعث شده که کامپوزیتهای زمینه سرامیکی درساختارقطعاتی که دردمای بالاتراز1500درجه سانتی گراد کارمی کنند،مورداستفاده قراربگیرند. 15

اسلاید 16: طبقه بندی کامپوزیت هابرمبنای فازتقویت کنندهکامپوزیتها براساس نوع تقویت کننده به پنج گروه تقسیم می شوند:16

اسلاید 17: 1. کامپوزیت های لایه ایازلایه های مختلف مواد درکناریکدیگرساخته شده است.این لایه هامعمولاَفلزی،سرامیکی ویاازپلیمرهای تقویت شدههستندکه به صورت متناوب درکناریکدیگرقرارمی گیرند.سازه لایه ای رامی توان بدون نیازبه فرایندهای ساخت پیچیده تهیه وخواص جالبی ازآنهابه دست آورد.به عنوان مثال برای ساخت تانکها ازسازه ی لایه ای استفاده می شود.17

اسلاید 18: 2. کامپوزیت های ذره ایدراین نوع کامپوزیت،فازپراکنده شده ازذرات ریزتشکیل می شود.طیف وسیعی ازذرات برای استفاده درکامپوزیت هاکاربرددارند.این ذرات بسیارارزان تر ازرشته هاهستندوسبب افزایش صلبیت یامدول الاستیک ساختارمی شوند،استفاده ازآنهادرکامپوزیتهای فلزی وپلیمری سبب بالارفتن استحکام میشوند.همچنین ماسه وپودرهای رزینی دردسته ی تقویت کننده هایذره ای قرار می گیرند.18

اسلاید 19: 3. کامپوزیت های الیافیفاز تقویت کننده درمواد رشته ای شکل هستند.این دسته ازتقویت کننده هابسیارگسترده اندوصنعت کامپوزیتهای پیشرفته براساس این تقویت کننده های مصنوعی الیافی است.این تقویت کننده هابه دوبخش سیم ویارشته-لیفتقسیم میشوند.چنانچه این الیاف فلزی باشندبه آن سیم وچنانچه سرامیکی یاپلیمری باشندبه آن رشته-لیف گفته میشود.19

اسلاید 20: 4- کامپوزیت های ورقه ایدر این کامپوزیت، فاز پراکنده شده در زمینه از ورقه های مسطح ساخته می شود. ورقه های فلزی در زمینه پلیمری می توانند هادی جریان الکتریسیته و حرارت باشند در حالی که ورقه های میکا و شیشه در زمینه پلیمری مقاوم در برابر حرارت و نارسانا می باشند. 20

اسلاید 21: 5- کامپوزیت های حجمی در این نوع از کامپوزیت ها زمینه یک فاز پیوسته است و فاز تقویت کننده به صورت یک ماده ثانویه درون آن قرار دارد. کامپوزیت های سرمتی جزء این دسته محسوب می شوند که دارای ساختار متخلخل و اسفنجی سرامیکی بوده و فلز تقویت کننده درون تخلخل های آن وارد شده است. با این کار همان خصوصیات سرامیک ها با چقرمگی بیشتر به دست می آید.21

اسلاید 22: روش ساخت کامپوزیت ها1- روش ساخت کامپوزیت های زمینه پلیمری به صورت قالب بازاتوکلاوRTMVARTMپیچش الیافپالتروژن2- روش ساخت کامپوزیت های زمینه پلیمری به صورت قالب بستهقالب گیری تزریقیقالب گیری واکنش – تزریققالب گیری چرخشیقالب گیری ورقه ایقالب گیری فشاریریخته گری22

اسلاید 23: 3- روش ساخت کامپوزیت های زمینه فلزیروش استفاده از مذابروش پودریروش استفاده از ورقروش استفاده از زمینه های مولکولی یا اتمیروش های ترکیبی4- روش ساخت کامپوزیت های زمینه سرامیکیروش همزمانروش غیر همزمان23