MATERIALET POLIMERE

UNIVERSITETI I PRISHTINËS FAKULTETI I SHKENCAVE TEKNIKE TË APLIKUARA FERIZAJ

Fatmir Çerkini

Ferizaj 2012

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Përmbajtja

Faqe

1.

Hyrje .......................................................................................................................................................... 5

2.

Polimeret ................................................................................................................................................... 5

3.

Materialet polimere .................................................................................................................................. 6

4.

Ndarja e materialeve polimere .................................................................................................................. 8 4.1.

Termoplastet (plastomeret) ............................................................................................................ 11

4.2.

Duroplastet(duromeret) .................................................................................................................. 12

4.3.

Elastomeret ..................................................................................................................................... 12

4.3.1.

Kauçuku natyral, ...................................................................................................................... 12

4.3.2.

Kauçuku sintetik ...................................................................................................................... 13

4.3.3.

Prodhimet e vullkanizimit (goma, elastomeret) ...................................................................... 14

5.

Lëndët e para për prodhimin e masave plastike ..................................................................................... 18

6.

Struktura e materialeve polimere ........................................................................................................... 22 6.1.

Ndarja e materialeve polimere varësisht nga ndërtimi makromolekular dhe rregullimi struktural .........................................................................................................................................................23

6.2.

Ndarja e materialeve polimere varësisht nga lloji i monomereve në makromolekulë ................... 23

7.

Ndërtimi i polimereve.............................................................................................................................. 24 7.1.

Lidhjet kryesore valente .................................................................................................................. 24

7.2.

Lidhjet bivalente .............................................................................................................................. 25

7.3.

Forma e molekulave polimere ......................................................................................................... 26

7.4.

Paraqitja e strukturave .................................................................................................................... 27

8.

Shkalla e polimerizimit ............................................................................................................................ 28 8.1.

Masa molekulare e polimereve ....................................................................................................... 29

8.2.

Homopolimerët ............................................................................................................................... 30

8.3.

Kopolimerët ..................................................................................................................................... 30

9.

Përfitimi i materialeve polimere .............................................................................................................. 32 9.1.

Polimerizimi ..................................................................................................................................... 32

9.1.1.

Polimerizimi adicional.............................................................................................................. 32

9.2.

Kopolimerizimi ................................................................................................................................. 39

9.3.

Polikondenzimi ................................................................................................................................ 40

10.

Produktet e polimerizimit .................................................................................................................... 44

10.1. 2

Polietileni – PE ............................................................................................................................. 45 FSHTA - Ferizaj, 2012

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.1.1.

LDPE (Low-density polyethylene) ............................................................................................ 47

10.1.2.

HDPE (High-density polyethylene) .......................................................................................... 50

10.1.3.

LLDPE (Linear low density polyethylene)................................................................................. 54

10.1.4.

UHMWPE (Ultra-high-molecular-weight polyethylene) .......................................................... 56

10.2.

Polipropileni – PP ......................................................................................................................... 61

10.3.

Poliizobutileni – PIB ..................................................................................................................... 68

10.4.

Polistireni – PS ............................................................................................................................. 70

10.4.1.

Stiren akrilo nitril – SAN........................................................................................................... 74

10.4.2.

Akrilo nitril butadien stiren – ABS............................................................................................ 75

10.4.3.

Polistireni me rrezistencë të lartë në goditje (HI-PS) .............................................................. 78

10.4.4.

Polistireni shkumor, celular ose i ekspanduar (EPS)................................................................ 80

10.5.

Poli(vinil-kloruri) – PVC ................................................................................................................ 84

10.6.

Politetrafluoretileni (tefloni) – PTFE ............................................................................................ 88

10.7.

Polimetilmetakrilat - (PMMA) /pleksiglas/ .................................................................................. 92

10.8.

Poliakrilnitril– PAN ....................................................................................................................... 97

10.9.

Polioksimetilen – POM .............................................................................................................. 101

11.

Produktet e polikondenzimit ............................................................................................................. 106

11.1.

Aminoplastet (rrëshirat melamine,..) ........................................................................................ 106

11.2.

Fenoplastet (rrëshirat fenole,...) ............................................................................................... 111

11.3.

Bakeliti ....................................................................................................................................... 113

11.4.

Poliamidet– PA / perlon, najlon/ ............................................................................................... 116

11.5.

Poli(etilen-teraftalat) – PET ....................................................................................................... 119

11.6.

Poliesteret – PES ........................................................................................................................ 123

11.7.

Polikarbonatet – PC ................................................................................................................... 123

12.

Produktet e poliadicionimit ............................................................................................................... 125

12.1. 13.

Poliuretanet – PUR .................................................................................................................... 125

Polimerët tjerë natyror përpunues ................................................................................................... 126

13.1.

Polisaharidet .............................................................................................................................. 126

13.1.1.

Niseshtja (amidoni) ................................................................................................................ 126

13.1.2.

Celuloza ................................................................................................................................. 127

13.2. 13.2.1.

Fijet nga proteinat ..................................................................................................................... 136 Mëndafshi .............................................................................................................................. 136

FSHTA - Ferizaj, 2012

3

Fatmir Çerkini

13.2.2.

Leshi ....................................................................................................................................... 139

13.2.3.

Vetitë e fibrave natyrale ........................................................................................................ 142

13.3. 14.

Kazeini........................................................................................................................................ 143

Gjendjet fizike të materialeve polimere ........................................................................................... 145

14.1. 15.

MATERIALET POLIMERE

Vetitë mekanike ......................................................................................................................... 147

Shtuesit te polimeret ......................................................................................................................... 150

15.1.

Mbushësit .................................................................................................................................. 150

15.2.

Stabilizatorët.............................................................................................................................. 151

15.3.

Akceleratorët ............................................................................................................................. 151

15.4.

Ngjyrat ....................................................................................................................................... 151

15.5.

Pigmentet .................................................................................................................................. 152

15.6.

Lubrifikuesit ............................................................................................................................... 152

15.7.

Plastifikatorët -(zbutësit) ........................................................................................................... 153

15.8.

Antistatikët ................................................................................................................................ 153

15.9.

Elementet për shkumëzim ......................................................................................................... 153

16.

Vjetrimi i materialeve polimere ......................................................................................................... 154

16.1.

Ndryshimi i vetive mekanike me kalimin e kohës ..................................................................... 155

16.2.

Ruajtja e ambientit .................................................................................................................... 155

4

16.2.1.

Polimeret degraduese ........................................................................................................... 156

16.2.2.

Polimeret biodegraduese ...................................................................................................... 156

16.2.3.

Polimeret kompostibil ........................................................................................................... 156


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

MATERIALET

POLIMERE

1. Hyrje Polimeret janë substanca që janë të përbëra nga makromolekulat dhe quhen komponime makromolekulare. Nga komponimet organike në natyrë janë kauçuku dhe rrëshirat natyrale, celuloza, lignini, polisaharidet, niseshteja, proteinat dhe acidet nukleike, dmth substancat që janë pjesa më e madhe e pjesës së thatë të botës bimore dhe shtazore. Në komponimet inorganike janë oksidet e silicit dhe aluminit, d.m.th. komponentët themelore të korës së Tokës. Emri polimer është një fjalë e përbërë nga fjalët greke poly - shumë dhe meros – pjesë, që do të thotë "shumë pjesë". Ekzistenca e këtyre polimereve natyrale na lejon që të themi: "polimeret janë në ne dhe rreth nesh". Kjo do të thotë se zhvillimi historik në këtë fushë është dukshëm më i gjatë nga ajo që rrjedh nga fakti se zgjerimi i vërtetë i përdorimit të këtyre materialeve ka ndodhur vetëm në shekullin 20. Ky zgjerim përputhet me faktin se polimeret e para sintetike janë prodhua në fillim të shekullit 20 . Struktura e tyre makromolekulare është kuptua vetëm në vitet e 20 dhe 30 të shekullit 20. Kjo mundësoi njohuri të thella të vetive të polimereve dhe varësinë e tyre me strukturën. Në të njëjtën kohë kjo ka mundësuar që edhe prodhimi i produkteve polimere të rritet nga faza e shkathtësive në fushë shkencërisht të bazuar të aktivitetit njerëzor.

2. Polimeret Me reaksionet e polimerizimit, polikondenzimit ose poliaditimit, molekulat me masë molare të vogël kompozohen me lidhje primare kimike me ç’rast formohen molekula me masë molare të madhe – makromolekula. Masa molekulare relative e polimereve është nga 10.000 deri në më shumë se 1.000.000 g / mol por makromolekula nuk është thjesht një molekulë me shumë atome (mijëra atomeve janë të lidhura në makromolekula me lidhje valente) por është kjo molekulë në të cilën shumë atome janë të organizuara ashtu që formojnë makromolekulën e ndërtuar nga njësi strukturale karakteristike që përsëriten, të quajtura mere. Mere në makromolekulë mund të ketë nga disa qindra në dhjetëra mijëra, por me pak tipa të mereve, zakonisht vetëm një (homopolimerët) dhe rrallë dy ose më shumë (kopolimerët). Meret mund të jenë të renditura në një zinxhir (polimere FSHTA - Ferizaj, 2012

5

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

lineare), mund të ekzistojnë përgjatë zinxhirit kryesor dhe zinxhirët anësore (polimerët e degëzuar), ose mund të jenë në formë rrjete tredimensionale (polimerët e rrjetëzuar). Është niveli specifik i strukturës makromolekulare të substancave, që i bën polimerët klasë të veçantë të substancave.

3. Materialet polimere Kur bëhet fjalë për materialet polimere, emërtimet janë të larmishme nga se kriteret e dallimit dhe klasifikimit janë të ndryshme: vetitë e materialeve, vetitë përpunuese të materialeve, vetitë e produktit, varshmëria e vetive të cekura nga temperatura, etj. Para së gjithash, termin polimer nuk duhet identifikuar me termin material polimer. Në të vërtetë, rezultati i polimerizimit, i quajtur polimerizat, i cili është një sistem i makromolekulave, gjithnjë e më pak është material, sepse me qëllim të përpunimit dhe aplikimit, vetitë e polimerizatit ndryshojnë nga shtuesit e ndryshëm të ngjashëm me mbushësit, zbutësit, përforcuesit, lubrifikuesit, gjegjësisht me veprime kimike dhe fizike. Grupet më të rëndësishme të materialeve polimere janë materialet konstruktive, folitë (membranat, filmat), fijet, lidhësit dhe ngjitësit. Materialet konstruktive mund të jenë kompakt (masiv) dhe celular (të zgjeruar). Për nga përbërja, materialet polimere janë homogjene dhe kompozite (përzierje, të mbushura, të përforcuara), ndërsa për nga shkalla e rregullimit të strukturës së tyre ato janë amorfe dhe kristalore. Në bazë të gjendjes fizike gjatë temperaturave të aplikimeve të zakonshme ( - 30 • • • + 100 ° C), materialet polimere janë elastomere (në gjendje gome) dhe duromere (kristalor ose në gjendje qelqi). Materialet polimere janë materiale teknikisht të përdorshme të cilat kanë për bazë polimerin. Shumë rrallë materialet polimere përbëhen tërësisht nga polimeri në formën e tij origjinale, por zakonisht përmbajnë aditivë të shumta për të përmirësuar vetitë. Materialet polimere përpunohen me metoda të ndryshme në produkte të gatshme, shumë shpesh në kombinim me polimere tjera, ose lloje tjera të materialeve. Materialet polimere janë ndër materialet më të rëndësishme teknike sot. Përveç që shërbejnë si zëvendësim për materiale të zakonshme si xhami, metali, druri ose qeramika, zhvillimi i hovshëm i tyre në shekullin 20 përshpejton përparimin e shumë fushave tjera të veprimtarisë njerëzore. Aplikimi i materialeve polimere në fushën e paketimit, industrisë elektrike dhe elektronike, industrisë kimike, anije ndërtimtarisë, industrisë së aeroplanëve, në ndërtimtari dhe në shumë lëmi tjera, sot është më shumë se i nevojshëm dhe i pazëvendësueshëm. Materialet polimere mund të klasifikohen në natyrore, natyrore të modifikuara dhe sintetike. Materiali polimer natyror më i rëndësishëm është celuloza, ndërsa shumë të rëndësishëm janë 6


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

edhe mëndafshi, goma natyrale, rrëshira natyrale, kazeina, vajrat yndyrore dhe polimeret e ndryshme inorganike, kryesisht silikatet. Materialet polimere të modifikuara natyrore janë derivatet e celulozës, kauçuku natyror i derivuar, etj. Materialet polimere sintetike prodhohen me reaksione kimike (polimerizim) në aparatura adekuate nga monomeret e fituara kryesisht nga nafta, gazi tokësor ose thëngjilli. Polimer tipik sintetik është polietileni i cili fitohet me sintezën e etilenit(etinit) CH2 = CH2. Shenja = tregon që grupet CH2 janë të lidhura me lidhje të dyfishtë. Formula e polietilenit mund të shkruhet në formën Ku etileni është monomeri kryesor. Numri i plotë n quhet shkalla e polimerizimit, dhe tregon numrin e monomereve kryesore të cilat janë të lidhura në makromolekulën e polietilenit. Karakteristika bazë e polimereve është masa molekulare. Nga kjo varen gati të gjitha vetitë e polimereve. Duke ditur që masa molekulare e etilenit është 28, masa molekulare e polietilenit do të jetë 28 ∙ n. Çdo makromolekulë ka së paku 100 mere. Në rastin e polietilenit, masa molekulare për n = 100 do të ishte 28 ∙ 100 = 2800

n Molekula të etilenit

Një Molekulë e Polietilenit

Fig 3.1-Molekulat e etilenit dhe molekula e polietilenit

Në përgjithësi masa molekulare e polimereve ka vlerë nga disa mijëra deri në disa milion. FSHTA - Ferizaj, 2012

7

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Polimeret përdoren për të prodhuar: pjesë strukturore dhe dekorative, bojë, ngjitës, goma për automobila, shkumë, materiale të paketimit, lodra. Polimeret gjithashtu përdoren edhe te materialet kompozite si fibra, grimca dhe si lëndë matricore.

4. Ndarja e materialeve polimere o Sipas përfitimit: - Natyrore (p.sh. kauçuku natyror) - Sintetike (p.sh. PVC,..) o Sipas përbërjes kimike: - Organike (PE, PVC,..) - Inorganike (p.sh. kauçuku i silikonit) o Sipas vetive mekanike dhe termike:

Tab.1- Tre kategoritë kryesore të polimereve

Liojet e polimere Plastomeret (Termoplastet)

Struktura kryesore Zingjirë linear fleksibil

Duromeret (Duroplastet)

Rrjetë e fortë tredimensionale

Elastomeret

Zingjirë linear tërthorazi

8

të

skica

lidhur


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

© 2009 by Stephen Lower - last modified 2009-09-01 Fig 4.1-Ndarja e polimerëve sipas vetive dhe mënyrës së përfitimit


9

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 4.2 – Ndarja e polimerëve sipas origjinës

10


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 4.3 – Kategorizimi i masave plastike sipas vetive

DEFINICION Masat plastike janë materie (sintetike) të cilat kanë strukturë amorfe makromolekulare.

4.1. Termoplastet (plastomeret) Termoplastet janë ndërtuar nga zinxhirë të gjatë të prodhuar nga lidhja e molekulave të vogla apo të monomereve, ato zakonisht sillen në një mënyrë plastike. Me ngrohje ato zbuten, bëhen plastike, dhe në këtë gjendje mund të përpunohen me lehtësi. Në temperatura të larta, kalojnë në gjendje të lëngshme të viskozitetit të lartë. Termoplastet d.m.th. shkrihen, por për shkak të strukturës amorfe nuk kanë temperaturë të caktuar të shkrirjes. Me ftohje ngurtësohen dhe ruajnë formën e re të fituar. Termoplastet mund të riciklohen lehtë. Shembuj të termoplasteve janë:

Polistireni, polietileni, polipropileni, polivinilkloridi, najloni, tefloni, .. Termoplastet kryesisht nuk janë rezistues në temperatura të larta (duke përjashtua teflonin).


11

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

4.2. Duroplastet(duromeret) Duroplastet janë ndërtuar nga zinxhirë të gjatë të molekulave, të cilët janë fortë të ndër-lidhur me njëri-tjetrin tërthorazi për të krijuar strukturën tre-dimensionale të rrjetit. Këto polimere janë më të forta, por më të thyeshme se termoplastet. Fortësohen gjatë nxehjes dhe fitojnë formë të përhershme dhe më nuk mund të kthehen në gjendje plastike Nuk zbuten, nuk digjen por në temperatura shumë të larta pëlcasin dhe shkatërrohen. Plastika e tillë e fortë nuk mund të riciklohet lehtë. Shembuj të duroplasteve janë:

Bakeliti, goma, silikoni, epoksi rrëshira, poliesteri,...

4.3. Elastomeret Elastomeret (duke përfshirë gomat) kanë strukturën (mes dy grupeve të shënuara më lart) në të cilat mund të lajmërohen disa lidhje zingjirore tërthore. Elastomeret kanë mundësinë e deformimeve të mëdha elastike, pa ndryshim të përhershëm të formës. Elastomere quhen materialet të cilat në temperaturë të dhomës nëse ngarkohen në tërheqje mund të rrisin gjatësinë së paku dyfish dhe atë pa pësua deformime pas ndërprerjes së ngarkesave në tërheqje. Për këtë shpesh quhen edhe plastike me elasticitet të lartë.

4.3.1.

Kauçuku natyral,

C5H8 Fig 4.4 - Struktura e kauçukut dhe nxjerrja e lateksit nga druri

Kauçuku natyral fitohet nga lateksi (qumështi-lëng) i cili në të vërtetë është polimer i izoprenit – i hidrokarbureve të pangopura C5H8. Lateksi është emulsion koloidal i kauçukut që formohet me 12


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

prerjen e drurit tropikal të kauçukut (Hevea braziliansis dhe Ficus elastica) të cilët rriten në klimën tropikale të Brazilit, Cejlonit, Kongos, Indonezisë, Liberisë, etj. Emërtimi origjinal ,, ca hu chi” don të thotë druri i cili qanë. Lateksi është tretje që përmban 30 – 40 % kauçuk. Me selektim shumë vjeçar janë zhvillua lloje të ndryshme të drunjëve të kauçukut në plantazhe të cilët për një kohë të gjatë mund të prodhojnë lateks. Në temperaturë dhome lateksi është shumë elastik (zgjatet deri në 80%), kur të ftohet nën 0oC bëhet i thyeshëm, ndërsa mbi 50oC e humbë elasticitetin dhe kalon në gjendje krejtësisht plastike.

Fig 4.5 - Disa foto të nxjerrjes së lateksit nga drunjët tropikal (Hevea braziliansis)

4.3.2.

Kauçuku sintetik

Kauçuku sintetik fitohet me polimerizimin e izoprenit sintetik ose butadienit si dhe derivateve të butadienit. Sot prodhohet një numër më i madh i kauçukut sintetik i cili për nga kërkesat e vetive ( Rm, E, A, padepërtueshmëria, rezistenca në: konsum, këputje, deformim të përhershëm, vjetrim) është plotësisht i krahasueshëm me atë natyral. Lëndët e para për prodhim janë: qymyri, guri gëlqeror, nafta e papërpunuar dhe patatet. Shembull i gomës artificiale është SBR – stiren-butadien goma (styrene-butadiene rubber).

Fig 4.6 - Struktura e gomës artificiale FSHTA - Ferizaj, 2012

13

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Monomeret për fitimin e kauçukut

Izopreni

butadieni

derivati i butadienit

Fig 4.7 - Format strukturale të monomereve për fitimin e kauçukut

4.3.3. 4.3.3.1.

Prodhimet e vullkanizimit (goma, elastomeret) Goma

Deri në luftën e dytë botërore goma është prodhua vetëm nga kauçuku natyral. Sot përpunohen më shumë lloje të kauçukut natyral dhe artificial, jo vetëm për tu plotësua kërkesat e rritura për prodhime të gomës, por edhe për t’u plotësua vetitë e kërkuara të produkteve finale. Gomat sintetike janë të ngjashme me ato natyrale por kanë rezistencë më të lartë ndaj vajrave, kemikalijeve, nxehtësisë dhe vjetrimit. Shumë here gomat sintetike përzihen me gomën natyrale me qëllim që produkti ti posedojë vetitë e mira të dy materialeve.

Tg = -700C Tm = 300C Vullkanizimi i gomës Procesi nëpërmjet të cilit arrihet rrjetëzimi i kauçukut quhet vullkanizim. Vullkanizimi mund të jetë i nxehtë apo i ftohët. Thelbi i vullkanizimit është futja e squfurit i cili bënë lidhjen anësore të molekulave zingjirore (rrjetëzon).

Vullkanizimi bëhet me nxehje disa orëshe të prodhimit në matricat prej çeliku, në temperaturë 110 – 165oC dhe futja e squfurit. Kjo është faza më e rëndësishme gjatë së cilës atomet e squfurit lidhin tërthorazi zingjirët e polimerit.

14


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 4.8 - Lidhja tërthore e molekulave zingjirore

Përmbajtja e kauçukut në gomë është 5 – 95 %, ndërsa përbërja tjetër është: • Squfur (për gomë të butë 4%, të fortë 10 – 20% dhe 35 – 50% për shumë të fortë), • Plastifikator (vaj, fenol-lehtësojnë përpunimin), • Vazelinë dhe parafinë ( i japin gomës butësi për kohë të gjatë), • Mbushës aktiv dhe pasiv (pluhur karboni, kaolin, oksid zinku) të cilët ia përmirësojnë vetitë mekanike, • Antioksidues (fenole), • Përshpejtësues të vullkanizimit (acid stearik), • Materie për ngjyrosje (pigmente) dhe ndonjëherë • Materie aromatike. Goma përdoret për punimin e pneumatikëve ose autogomave, shiritave transportues, pjesëve të makinave dhe pajisjeve, tubave, veshjeve, pajisjeve sportive etj. Në prodhimin e gomës me veprim të nxehtë dallohen këto fazë themelore:  Plastifikimi i kauçukut (kalandrimi gjegjës. ndrydhja në temperatura të ngritura),  Përgatitja e përzierjes (kauçukut të kalandruar i shtohen përbërësit e nevojshëm dhe katalizatorët PbO, ZnO, MgO, CS2),  Konfekcionimi (formimi i përzierjes së gatshme në formë të afërt me produktin) dhe  Vullkanizimi – nxehja disa orëshe e produktit në matricat prej çeliku, gjatë temperaturës 110 – 1650C dhe sjellja e squfurit. Kjo është faza më e rëndësishme gjatë së cilës atomet e squfurit lidhin zingjirët e polimerit ndërmjet veti anash. FSHTA - Ferizaj, 2012

15

Fatmir Çerkini

4.3.3.2.

MATERIALET POLIMERE

Llojet e gomës

Goma natyrale, fitohet me polimerizimin e izoprenit i cili forcohet me sjelljen e squfurit, d.m.th. me vullkanizim të zbuluar në vitin 1839 nga Gudijer. Goma natyrale ka fleksibilitet të shkëlqyeshëm dhe veti fizike të mira të cilat nuk ndryshojnë shumë gjatë lirimit të nxehtësisë për shkak të fërkimeve të brendshme, p.sh. gjatë rrotullimit të pneumatikëve nëpër rrugë. Goma natyrale lehtë kthehet në formën dhe dimensionet fillestare, është rezistuese e mirë ndaj konsumit dhe mjaft rezistuese ndaj gërryerjes. Goma natyrale është pak e rezistueshme ndaj ndikimit të naftës dhe ozonit, por ka rezistencë të shkëlqyer në thartira. Më së shumti përdoret për rrypa të makinave, pneumatik, çizme, papuçe gome etj.

Goma artificiale, fitohet nga kauçuku sintetik i cili fitohet me polikondenzimin e butadienit në forma të ndryshme.  Sipas metodës së Hofmanit procesi zhvillohet me veprimin e nxehtësisë (950C) dhe presionit përgjatë 10 – 14 ditëve.  Metoda Gjermane bazohet në reaksionin e natriumit elementar dhe butadienit i cili na jep produktin e quajtur buna (butadien-natrium). Sot janë zhvillua shumë lloje të gomës artificiale, nga të cilat më të njohura janë: Stiren-butadien goma Butil goma Etilen-propilen goma Nitril goma Neopren goma Gomat polisulfide Gomat poliuretane Gomat silikone, etj.

Neopreni është shpikur në vitin 1930 dhe ishte prodhimi i parë nga goma sintetike. Neopreni është përdorur për gjëra të tilla si membrana për mbulim dhe kostume për larje. Polibutadieni ka ngjashmëri me neoprenin, vetëm se në vend të atomit të klorit që ishte te neopreni, këtu vjen një atom i hidrogjenit. Kauçuku sintetik ka luajtur një rol të rëndësishëm në Luftën e Dytë Botërore. 16


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 4.9 – Prodhime prej gome


17

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

5. Lëndët e para për prodhimin e masave plastike Mund të jenë: • Minerale  Nafta,  Thëngjilli dhe  Gazi tokësor • Me prejardhje organike  Bimore ose  shtazore Nga fraksionet e naftës fitohen gjysmë prodhimet dhe prodhimet finale në temperaturë të vlimit (rreth 340 oC deri 400 oC), ashtu që këto fraksione nxehen në temperatura të larta dhe presione të larta, prej nga bëhet zbërthimi i molekulave të mëdha (makromolekulave) në më të vogla të përshtatshme për industrinë e prodhimeve sintetike.

Fig 5.1 – Një formë e fraksionimit të naftës

18


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 5.2 – Produktet e fituara nga kolona fraksionuese e naftës

Destilimi i pjesshëm i naftës.avi


19

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Llojet e gjysmë produkteve dhe produkteve finale të cilat fitohen nga nafta e papërpunuar janë dhënë në skemën në vazhdim:

Fig 5.3– Produktet e fituara nga nafta e papërpunuar

Përveç naftës së papërpunuar, sot gjithnjë e më shumë si lëndë e parë kimike përdoret edhe gazi tokësor në përbërjen e të cilit hyn metani (rreth 90%), si dhe etani, propani, butani, pentani, heksani dhe izomeret e tyre e gjithashtu edhe CO2, H2, C O, N2, H2S e tj. Gasi tokësor përpunohet me djegie jo të plotë ose me dekompozim termik (pirolizë rreth o 700 C). Nga djegia jo e plotë fitohet acetileni, si dhe përzierja CO2 dhe H2 e përshtatshme për sintezë të amoniakut. Me anë të pirolizës fitohet etileni, propileni, acetileni dhe komponime tjera të cilat shfrytëzohen për sintezë të mëtejme kimike. Nga thëngjilli fitohen bashkëdyzime të ndryshme kimike me anë të destilimit të thatë (koksimit). Kjo bazohet në nxehje të thëngjillit pa prezencën e ajrit gjatë temperaturës 11001300oC. Në këtë proces fitohen produktet gazore, produktet e lëngëta(rrëshirat) dhe produktet e ngurta(koksi). Pasqyra e prodhimeve polimere të fituara nga thëngjilli është dhënë në skemën e mëposhtme.

20


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 5.4 – Pasqyra e prodhimeve polimere të fituara nga thëngjilli

Në industrinë e materialeve polimere përdoren lëndët e para bimore dhe shtazore nga të cilat fitohen produktet finale të treguara në skemën e mëposhtme.

Fig 5.5 – Pasqyra e prodhimeve polimere të fituara nga lëndët bimore FSHTA - Ferizaj, 2012

21

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

6. Struktura e materialeve polimere Siç kemi theksua edhe më sipër këto materiale përbëhen nga shumë mere, të cilët paraqesin njësinë themelore të një molekule – monomerin. Me lidhjen e një numri të madh të monomereve në një molekulë të gjatë zingjirore fitohet polimeri. Kur të thuhet fjala ,,polimerizim” i molekulave, kjo nënkupton që molekulat janë lidhë në mes veti duke formua kështu molekula të mëdha ose makromolekula (fig.6.1, p.sh. polietileni).

Fig 6.1 – Përfitimi i polietilenit

Disa lloje të monomereve:

, … Fig 6.2 – Disa lloje të monomereve 22


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

6.1. Ndarja e materialeve polimere varësisht nga ndërtimi makromolekular dhe rregullimi struktural

6.2. Ndarja e materialeve polimere varësisht nga lloji i monomereve në makromolekulë


23

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

7. Ndërtimi i polimereve Makromolekulat sintetike apo polimeret, prodhohen në atë mënyrë që molekulat, monomeret, reagojnë me njëra-tjetrën dhe krijojnë zinxhirë të gjatë. Nëse janë të gjitha monomeret e llojit të njëjtë fitojmë homopolimeret. Nëse përdoren dy ose më shumë lloje të monomereve në përzierje, ne fitojmë kopolimeret. Molekulat e materialeve plastike janë ndërtuar përgjithësisht me lidhjet kovalente (fig. 7.1).

Fig. 7.1 Shembull i lidhjes kovalente në mes dy atomeve të cilët kanë të përbashkët një palë elektrone

Te lidhjet kovalente dy ose më shumë çifte të elektroneve janë të përbashkëta për 2 – 5 atome në një molekulë. Veti karakteristike e materialeve plastike me veti të tilla është fortësia e madhe dhe përcjellshmëria e vogël elektrike. Atomet mund të lidhen me një apo më shumë çifte të elektroneve ose me elektrone valente. Dallohen këto lidhje ndër atomike: a) Lidhje e thjesht njëfishe, për shembull C – C b) Lidhje dyfishe, për shembull C = C c) Lidhje trefishe, për shembull C ≡ C

7.1. Lidhjet kryesore valente Quhen lidhjet ndërmjet atomeve në një molekulë (Fig. 7.2). Këto përbëhen nga lidhjet kovalente, të cilat janë aq të forta sa që mund të shkatërrohen vetëm me ndihmën e reaksioneve kimike.

24


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig. 7.2 Brenda molekulave janë lidhjet kryesore valente të forta, ndërsa ndërmjet molekulave janë lidhjet e dobëta bivalente

7.2. Lidhjet bivalente Quhen lidhjet ndërmjet molekulave. Për lidhje të përbashkët të molekulave shërbejnë forcat sekondare valente (lidhjet bivalente), ndërsa i shkaktojnë ndikimet elektrike të ngarkesave të ndryshme (Forcat e Van der Waals-it). Për këtë shkak lidhjet bivalente janë të dobëta. Diametri i atomit është 1 – 2 0A . Distanca në mes qendrave të atomeve është 1 – 2 0A te lidhjet kryesore valente, dhe 3 – 4 0A te lidhjet bivalente.


25

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig. 7.3. a) Te polivinilkloridi (PVC), atomet e klorit kanë ngarkesë negative, ndërsa të hidrogjenit ngarkesë pozitive. Vargjet(zingjirët) janë të lidhur me forca të dobëta të Van der Waals-it. b) Kur në polimer vepron forca, lidhjet e Van der Waals-it shkatërrohen dhe vargjet rrëshqasin përskaj njëri tjetrit.

7.3. Forma e molekulave polimere Vargjet polimere përbëhen kryesisht nga atomet e karbonit të cilët janë të ndërtuar në formën ,,cik-cak”. Gjatësia e vargut është mjaft e madhe në krahasim me ,,diametrin” dhe mund të jetë e gjatë deri në 100.000 0A = 0,001 mm (fig. 7.4 ). 1 Å = 0.1 nm = 10-10m

Fig. 7.4 Vargu polimerik

26


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

7.4. Paraqitja e strukturave Të gjitha polimeret kanë strukturë tredimensionale të cilën është vështirë me paraqitë me figurë. Në figurën më poshtë janë tregua tri forma të paraqitjes së një segmenti të polietilenit, i cili është plastomeri më i thjesht. Vargu polimerik përbëhet nga kryqëzimet me atomet e karbonit, nëpër të cilët janë të lidhur nga dy atome të hidrogjenit nëpër tërë vargun. Vargu mbështillet nëpër hapësirë. Modeli më i thjesht dydimensional në figurën e mëposhtme përmban elementet bazë të strukturës polimere dhe shërben për përshkrimin e polimereve të ndryshme. Nga një vijë në mes atomeve të karbonit ( — ) dhe në mes atomeve të karbonit dhe hidrogjenit, paraqet lidhjen e njëfishtë kovalente. Dy vija paralele ( ) paraqesin lidhjen e dyfishtë kovalente në mes atomeve.

Fig. 7.5 Tre modelet e paraqitjes së strukturës së polietilenit: a) Modeli i plotë tredimensional b) Tredimensional hapësinor c) Modeli thjesht dydimensional

Një numër i polimereve përmbajnë strukturë unazore, siç është unaza e benzenit që gjendet në molekulat e stirenit dhe fenolit. Këto unaza aromatike përmbajnë gjashtë atome të karbonit të lidhur me lidhje kovalente njëfishe dhe dyfishe. Për këtë arsye për të mos i paraqitë të gjitha atomet e unazës së benzenit, përdoret gjashtëkëndëshi me një rreth për të tregua këto struktura unazore. FSHTA - Ferizaj, 2012

27

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig. 7.6 Dy mënyrat e paraqitjes së unazës së benzenit a) Unaza e benzenit tregohet e bashkuar në çiftin e atomeve të karbonit, duke krijuar stirenin b) Forma e thjeshtuar

8. Shkalla e polimerizimit

Shkalla e polimerizimit, DP =    

28

DP – angl. degree of polymerization Për polietilen shkalla e polimerizimit, DP ka vlerë 3500 deri 25000 Prej nga shihet se polimeret janë të konstruktuara nga makromolekulat të cilat janë të ndërtuara nga një numër shumë i madh i monomereve Shkalla më e lartë e polimerizimit – d. t. th. veti më të mira mekanike të polimereve


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

8.1. Masa molekulare e polimereve Polimeret jo vetëm që kanë dallime në strukturë (rregullimi makromolekular) por kanë edhe shpërndarje të ndryshme të masave molekulare (gjegjësisht numër të monomereve për molekulë të polimereve – shkallë të polimerizimit, DP).

Fig 8.1– Forma e llogaritjes së masës molekulare mesatare

Masa molekulare mesatare,

Ni – numri i molekulave të shkallës së polimerizimit i, Mi – masa molekulare nga i Raporti në mes të dhe indeks i polidisperzitetit (PDI):

, quhet

Nëse PDI = 1 atëherë të gjitha molekulat e polimereve janë me shkallë të njëjtë të polimerizimit dhe kanë masë të njëjtë – d.m.th. nuk ka polidisperzitet PDI është zakonisht 1,5 deri në 2,5 që d.m.th. polimeri nuk është disperziv Nga polidisperziteti varen vetitë mekanike – sa më e vogël shkalla PDI, vetitë më të mira të polimereve është çdo herë më e madhe se FSHTA - Ferizaj, 2012

përveç kur është polidisperziteti i barabartë me 1 29

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig. 8.2 Shpërndarja e masave të molekulave të polimereve

8.2. Homopolimerët (tip i njëjtë i monomereve): Shtesa poli vehet para monomerit Shembuj: monomeri: etilen → polimeri: Polietilen (PE) monomeri: etilen tereftalat → polimeri: poli etilen-tereftalat

8.3. Kopolimerët (dy ose më shumë tipa të ndryshme të monomereve): Nuk përdoret shtesa poli por monomeret përbërës ndahen me vija të pjerrëta Shembull: Monomerët: akrilonitril, butadien, stiren →kopolimeri: akrilonitril/butadien/stiren

(ABS)

30


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Tab. 2 - Polimeret më të përdorshme

Shenja

Emri

Lloji

Shenja

Emri Poliizobutilen Pol(metl-metakrilat) (pleksiglas) Poli(oksimetilen) Polipropilen Poli(fenilen-oksid) Poli(fenol-sulfid) Polistiren(polistirol) Polisulfon Poli(tetrafluor-etilen) (teflon) Poliuretan (linear) Poli(vinil-klorid) Poli(viniliden-fluorid) Poli(stiren/akrilonitril) Stiren-butadien kauçuk Poliuretan (elastoplastomer) Rrëshirë e poliesterit

ABS BR

Akrilonitril/butadien/stiren Kauçuk butadieni

P,K E

PIB PMMA

CA CN CR EP NBR NR PA PBT PC PE PEEK PET PF

Acetati i celulozës Nitrati i celulozës(celuloidi) Kauçuku i poliklorprenit Rrëshirë epoksidi Akrilonitril/butadien/kauçuk Kauçuk natyral Poliamid (najlon) Poli(butilen-teraftalat) Polikarbonati Polietileni Poli(eter-eter-keton) Poli(etilen-tereftalat) Rrëshirë Fenol-formaldehidi(bakeliti) Poliimid

P P E D E,K E P P P P P P D

POM PP PPO PPS PS PSU PTFE PUR PVC PVDF SAN SBR TPUR

P

UP

PI

P-plastomer,


D-duromer,

E-elastomer,

EP-elastoplastomer,

Lloji P P P P P P P P P EP P P P,K E,K EP D

K-kopolimer

31

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

9. Përfitimi i materialeve polimere Përfitimi i materialeve polimere është i bazuar në sintezën e makromolekulave e cila do të kryhej me veprimet e mëposhtme: - polimerizim, - polikondenzim dhe - poliadicionim.

9.1. Polimerizimi Polimerizimi është një proces kimik i cili konsiston në lidhjen e një numri të madh të molekulave të vogla të pangopura (monomere) në makoromolekula të mëdha nën veprimin e nxehtësisë, presionit dhe disa katalizatorëve. Polimerizimi fillon me prodhimin e zinxhirëve të gjatë, në të cilët atomet janë të lidhura fort me lidhje kovalente. Për fillimin e polimerizimit nevojitet një energji shumë e vogël aktivizuese. Përbërja procentuale e elementeve në monomer dhe polimere është e njëjtë, nuk lirohet kurrfarë nus-produkti (lidhje e thjeshtë). Kur reaksioni ndërpritet njëherë, nuk mund të vazhdohet. Shumica e polimereve të fituara me polimerizim adicional radhiten në grupin e termoplasteve. Polimerizimi:

nA → A – A – A – A − ... – A – A

Shembëll : Polietileni - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 –

Polimerizimi.avi

Dallohen dy mënyra të polimerizimit: - Polimerizimi adicional ose poliadicionimi dhe - Polimerizimi supstitucional ose polikondenzimi

9.1.1.

Polimerizimi adicional

Kur më shumë monomer të njejtë ose të ngjajshëm lidhen ashtu që të formojnë zingjirë, procesi quhet adicion. Polimerizimi me adicionim bëhet nëpërmjet të reaksioneve të monomerëve-molekulave me lidhje dyfishe dhe quhet poliadicion. Shembëll i adicionit është fitimi i polietilenit nga etileni.

32


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Figura 9.1: Polimerizimi adicional i etilenit, duke përdorur Ziegler-Natta katalizatorin Etileni në gjendje të gazët është hedhur nën presion në një reaktor, ku polimerizohet nën ndikimin e një katalizatori Ziegler-Natta në prani të një tretësi. Nga suspenzioni polietilen, etilen jo reaktiv, katalizator dhe tretës që dalin nga reaktori. etileni jo reaktiv ndahet dhe kthehet në reaktor, ndërsa katalizatori është neutralizuar nga një lavazh alkooli dhe filtruar jashtë. Tretësi është rikuperuar(rigjeneruar) nga një dush me ujë të nxehtë dhe riciklohet. Ndërsa polietileni pasi të ndahet nga uji në tharëse del i terur në formë të thërmiave.

Poliadicionimi është një reaksion kimik që bashkon një numër të madh të molekulave të ndryshme (monomereve) në polimer pa produkte anësore për dallim nga polikondenzimi. Reakcioni mund të ndodhë vetëm te monomeret të cilat përmbajnë lidhje të pangopura, të tilla si për shembull lidhjet e dyfishta. Molekulat e polimereve kanë të njëjtën përbërje si të molekulave të vogla (monomereve). Me këtë rast dukshëm rritet gjatësia e zinxhirëve dhe masa e molekulës. Poliadicionimi:

nA + nB → A – B – A – B – A ... – B

Reaksionet e poimerizimit me adicionim zhvillohen me ndihmën e mekanizmave të ndryshëm, siç janë:  Polimerizimi radikal  Polimerizimi kationik dhe  Polimerizimi anionik  Polimerizimi katalitik Ziegler-Natta, etj


33

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Monomeri i etilenit është i ndërtuar nga dy mere të lidhur me lidhje të dyfisht. Nën veprimin e nxehtësisë dhe presionit hapet një lidhje e monomereve, ato lidhen në zingjirë dhe kështu formohet polietileni. Nga gjatësia e zingjirëve varet dendësia e polietilenit.

polimerizimi i etilenit.avi

Fig 9.2– Polimerizimi i etilenit

Me polimerizim adicional të monomerit të vinil-klorurit fitohet një zingjirë i gjatë i polivinil-klorurit (PVC).

vinil-kloruri

34

polivinil-kloruri (PVC)


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Procesi i polimerizimit të PVC.avi Fig 9.3– Polimerizimi i vinil-klorurit

9.1.1.1.

Polimerizimi radikal

Zhvillohet nëpër disa faza: a) Formimi i radikalit:

b) Atakimi i molekulës monomereve nga radikali:

c) Fillimi i zgjerimit të vargut:

d) Përfundimi i reaksionit:

**) Fig 9.4– Polimerizimi radikal i etilenit


35

Fatmir Çerkini

9.1.1.2.

MATERIALET POLIMERE

Polimerizimi kationik

Shembull i polimerizimit kationik është sinteza e poliizobutilenit. Nismëtar i këtij reaksioni është kationi. Zakonisht për këtë qëllim përdoret kompleksi ujor i klorurit të aluminit. Kationi lidhet me atomin e karbonit të metil-2-propenit në lidhjen dyfishe, me ç rast formohet karbokationi reaktiv i cili e zhvillon reaksionin:

Fig 9.5– Polimerizimi kationik i izobutilenit

Poliizobutileni ka veçori elastomeri: është gomë sintetike, nuk e lëshon ajrin, përdoret si gomë e brendshme e topave sportiv dhe artikujve tjerë. **)

**) - M.Bicaj, R.Hoti, S.Jusufi – Kimia, gjimnazi i shkencave natyrore,...Prishtinë, 2011

36


Fatmir Çerkini

9.1.1.3.

MATERIALET POLIMERE

Polimerizimi anionik

Polimerizimi anionik zhvillohet me inicimin e anionit që del nga butil litiumi, i cili zakonisht është i jonizuar në kation të litiumit dhe në anion butilik. Gjatë reaksionit të anionit, çifti elektronik i anionit butilik lidhet me njërin atom të etenit, me ç rast çifti elektronik i lidhjes dyfishe zhvendoset në karbonin tjetër të etenit. Në këtë rast formohet karbanioni i ri i cili e vazhdon reaksionin më tej. Në fund, reaksioni vargor ndërpritet duke e ç aktivizuar me ndonjë komponim që reagon me karbanion. Për këtë qëllim, zakonisht përdoret uji. **)

Fig 9.6– Polimerizimi kationik i etilenit

**) - M.Bicaj, R.Hoti, S.Jusufi – Kimia, gjimnazi i shkencave natyrore,...Prishtinë, 2011


37

Fatmir Çerkini

9.1.1.4.

MATERIALET POLIMERE

Polimerizimi katalitik Ziegler-Natta

Një nga zbulimet më të mëdha në kiminë e polimereve ndodhi në fillim të viteve 1950 kur kimisti gjerman Karl Ziegler zbuloi një grup të katalizatorëve që në mënyrë efikase mund të polimerizojnë etilenin. Në të njejtën kohë, italiani Giulio Natta e prodhoi për herë të parë polietilenin izotaktik (dhe të kristaltë). Zieglar-Natta katalizatorët, revolucionarizuan kiminë e polimereve duke bërë të mundur kontrollimin e këtyre molekulave gjigante. Të dy këta, në vitin 1963 muarën Çmimin Nobel për Kimi. Ziegler-Natta katalizatorët - një përzierje e komponimeve kimike të ndryshme të përdorura si katalizatorë për polimerizim. Të dy katalizatorët më të popullarizuara janë: TiCl3 x [AlCl (C2H5) 2]2 dhe (CP) 2TiCl2 x AlCl3

Fig 9.7– Polimerizimi katalitik Ziegler-Natta

38


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Nga monomeri i cili përmban unazën e benzenit (C6H5) me polimerizim adicional formohet polistireni, i cili në gjendje shkume është i njohur si stiropen. Prodhimet e fituara me polimerizim adicional bijnë në grupën e termoplasteve.

Fig 9.8– Polimerizimi adicional i stirenit

9.2. Kopolimerizimi Është proces i lidhjes së dy apo më shumë monomereve të ndryshme në makromolekula. Shumë monomere nuk munden të pavarura me u lidhë në molekula të mëdha, por munden së bashku me monomeret tjerë, duke formua në këtë rast kopolimeret. Kështu për shembull, monomeret e vinilacetatit dhe vinil-kloridit shkëmbejnë elektronet valente dhe formojnë polimerin zingjiror. Produktet e kopolimerizimit dallohen për nga vetitë e tyre nga vetitë e substancave nga të cilat janë fituar.

Vinil-acetati

vinil-kloruri

kopolimeri i tyre

Fig 9.9 – Kopolimerizimi i vinil acetatit dhe vinil klorurit


39

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 9.10 - Shumë goma sintetike janë kopolimere

9.3. Polikondenzimi Polikondenzimi është përgjithësisht procesi kimik i lidhjes i së paku dy molekulave të ndryshme në zinxhirin polimer të rrjetëzuar dhe krijimit të mëtejshëm të disa produkteve anësore (uji, alkooli, etj). Zakonisht reagimi është i ngadalshëm, bëhet gradualisht, mund të ndërpritet sipas dëshirës dhe të vazhdoj përsëri, kështu që veprimi i polikondenzimit është i përshtatshëm për fitimin e ngjitësve, ngjyrave dhe llakeve. Produktet e polikondenzimit (rrëshirat sintetike) janë komponentet kryesore (lidhëse) te materialet për trajtim sipërfaqësor të drurit. Procesi i polikondenzimit vazhdon me tharje, nxehje ose me shtimin e katalizatorëve. Me polikondenzim mund të fitohen poliamidet (najloni), aminoplastet, fenolplastet, rrëshirat karbamide dhe llaket, poliesteret, etj. Varësisht nga vetitë fizike shumica e polimereve të fituara me polikondenzim radhiten në grupin e duroplasteve. Polikondenzimi: nA + nB → A – B – A – B – A ... – B + H2O Shembëll: Fenolplasti fenol + formaldehid = rrëshirë e fenolit + uji Një nga produktet më të vjetra të kondenzimit është galaliti- plastikë e fituar nga kazeini i qumshtit duke i shtuar edhe disa kemikale dhe ngjyra. Detalet e punuara më përpara mbahen një kohë të gjatë në tretje të formaldehidit, thahen dhe eventualisht edhe një herë presohen në temperaturë 1000C. 40


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Etini ose acetileni Etini ose acetileni dhe produktet e tij përdoren për qëllime praktike. Reaksion praktik dhe i leverdishëm, është reaksioni i polimerizimit: Me acid klorhidrik dhe me katalizator fitohet kloreteni (kloruri i vinilit), i cili kur të polimerizohet na jep poliklorur vinilin (PVC):

Fig 9.11- Përfitimi i klorurit të vinilit dhe poliklorur vinilit

Prej këtij polimeri prodhohen shumë lloje të artikujve plastik duke fillua nga fletët, linoleumi, tubat, veshja e telave të kabllove elektrike, etj..., deri te lodrat për fëmijë. Etini, me reaksione të adicionimit, formon edhe shumë produkte të tjera të rëndësishme për industrinë dhe për sinteza organike.**)

**)M.Bicaj,R.Hoti, S.Jusufi ,,KIMIA”


41

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 9.12 - Lëndët e vlefshme industriale që përfitohen nga etini **)

42


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 9.13 - Eteni dhe produktet nga reaksionet e tij **)

**)M.Bicaj,R.Hoti, S.Jusufi ,,KIMIA”


43

Fatmir Çerkini

10.

MATERIALET POLIMERE

Produktet e polimerizimit

Veti të përbashkëta të plastomereve janë:  Janë të ndërtuara nga molekulat lineare dhe të degëzuara, të lidhura ndërmjet vedi me forca të dobëta të Van der Waals-it.  Ndërtim amorf (kristalor),  Formësohen lehtë me presim në produkte të ndryshme, me ekstrudim ( fibra, tuba, pllaka, foli, profile) dhe me derdhje.  Me nxehje zbuten ashtu që marrin forma të reja, ndërsa pas ftohjes e ruajnë formën e re,  Janë të rezistueshme ndaj ndikimit të një numri të madh të kemikalieve, por mund të shkrihen në tretës të ndryshëm.

• 

Në vend të komponentëve metalike dhe makinave, pjesë instaluese të automobilave,... Si plastomere më të rëndësishme mund të numërohen:

Polieteni, polietileni (PE) 



Polipropileni (PP) 



Vula, fytëza speciale, pjesë përbërëse të qëndrueshme ndaj korrozionit dhe temperaturës, sende shtëpiake,...

Polimetilmetakrilat (PMMA) /pleksiglas/ 



Për tuba, pajisje, sende shtëpiake, izoluese elektrike, parket, lloj pëlhurash, tavolinë, mbrojtëse për rroba, lodra, lëkurë, ngjitëse, fibra sintetike,...

Politetrafluoretilen (PTFE) /teflon/ 



Material izolues në inxhinieri elektrike, produkte shtëpiake, lodra, mbushje për paketim dhe për izolim të ngrohjes,...

Polivinilkloridi (PVC) 



Vaj izolues, material izolues,...

Polistireni (PS) /stiropor/ 



Për foli, lëndë e parë për fibra sintetike, tuba,...

Poliizobutileni (PIB) 



Për foli, për sende shtëpiake, shishe, tuba, izolim të kabllove,..

Xhama, syze, orë të xhamit, për objekte që përdoren në mjekësi, materiale për veshje,...

Poliakrilnitril (PAN) 

Tekstil, kauçuk sintetik, trikotazh, ngjitës,...



Polioksimetilen (POM)  Poliuretani linear (PUR) 44


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.1. Polietileni – PE

Polietileni (PE), është materiali polimer më i thjesht. Homopolimeri fitohet me polimerizimin e monomerit të etenit (emërtimi i vjetër i etenit ,,etilen”), duke i shkëputë lidhjet dyfishe të atomit të karbonit:

Makromolekula e polietilenit ka formulë të përgjithshme:

Tg = –78°C, Tm = 100°C. Prodhimi i PE Prodhimi i PE bëhet në presione të larta dhe presione të ulëta. Me zgjedhjen e metodës së prodhimit, presionit, temperaturës, si dhe iniciatorëve dhe katalizatorëve përcaktohet masa molekulare, ndarja e tyre, degëzimi i makromolekulës dhe shkalla e kristalitetit. Me polimerizim në presion të lartë gjatë presionit 100 – 300 MPa dhe temperaturës 180 – 300 0C fitohet PE-LD. Rritja e presionit përcakton rritjen e vargut, ndërsa rritja e temperaturës përcakton formimin e vargjeve anësor më të shkurtë apo më të gjatë. Mekanizmi i polimerizimit është mekanizmi i radikaleve të lira. Iniciatorët e polimerizimit janë: • Peroksidi organik • Oksigjeni atomik Etileni nuk është kimikisht shumë i fortë, ashtu që për të shpejtua polimerizimin nevojitet presion dhe temperaturë e lartë. Në fillim, reaksioni është shumë egzoterm. Reaktorët për polimerizimin e etilenit mund të jenë: - autokllavë ( kazanorë) dhe - tubular (gypor). Në një kalim nëpër reaktor polimerizohen 25% përzierje reaktive. Për një ton PE nevojiten 1,2 – 1,3 ton etilen. FSHTA - Ferizaj, 2012

45

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Etapat e polimerizimit me presion të lartë CH2=CH2 janë: 1) komprimimi 2) dozimi i iniciatorit 3) ngrohja e përzierjes reaktive 4) ndarja e polimerit nga monomeret e pareaguara 5) granulimi dhe homogjenizimi Monomeret e pareaguara duhet ftohë dhe kthye në procesin e polimerizimit. Me polimerizim në presion të ulët gjatë presionit 20 MPa fitohet PE-HD, shkalla e kristalitetit të të cilit është 80 – 90%. Polimerizimi kryhet me ndihmën e katalizatorëve organometalik. Me rritjen e temperaturës zvogëlohet madhësia e makromolekulave, ndërsa shpërndarja e masave molekulare varet nga lloji i katalizatorit. Llojet e polietilenit Varësisht nga dallimi në dendësi, gjegjësisht masës molekulare mesatare, polietileni si material teknik radhitet në disa tipe. 1. Polietilen i dendësisë së ulët (angl. Low density polyethylene, LDPE) 2. Polietilen linear i dendësisë së ulët (angl. Linear low density polyethylene, LLDPE) 3. Polietilen i dendësisë së lartë (angl. High density polyethylene, HDPE) 4. Polietilen me masë molekulare ultra të lartë (angl. Ultra high molekular weight polyethylene, UHMWPE)

46


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.1 –Shpenzimi botëror (milion ton/vit)

10.1.1. LDPE (Low-density polyethylene) Është një termoplastikë e fituar nga nafta. Kjo ishte klasa e parë e polietilenit, të prodhuar në vitin 1933 nga Imperial Chemical Industries (ICI) duke përdorur një proces të presionit të lartë nëpërmjet të polimerizimit të lirë radikal. Edhe sot prodhohet me të njëjtën metodë. LDPE zakonisht riciklohet [duhet theksohet] dhe ka numrin "4", si simbol të tij të riciklimit. Pavarësisht konkurrencës nga polimeret më moderne, LDPE vazhdon të jetë një lëndë plastike e rëndësishme. Në vitin 2009 në mbarë botën tregu i LDPE ka arritur një vëllim prej 15.9 miliardë euro.

Fig 10.2 - LDPE , granulat


47

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.3 - Struktura kimike e LDPE

Karakteristikat LDPE është përcaktuar nga një dendësi 0.910-0.940 g/cm3. Nuk është reaktive në temperaturë të dhomës, përveç nga agjentë të fortë oksidues. Ky mund të përballojë temperaturën 80°C pa ndërpre dhe 95°C për një kohë të shkurtër. Punohet në variacione të tejdukshëm ose i errët, është mjaft fleksibil, i fortë por i thyeshëm. LDPE ka më shumë degëzime (në rreth 2 për qind të atomeve të karbonit) se HDPE, ashtu që forcat e tij ndër molekulare janë më të dobëta, fuqia e tij elastike është më e ulët dhe viskoziteti më i lartë. Gjithashtu, për shkak se molekulat e tij janë më pak të mbushura dhe më pak të kristaltë për shkak të degëve anësore, dendësia e tij është më e ulët. LDPE përmban si elemente kimike karbonin dhe hidrogjenin.

Fig 10.4 – Forma e strukturës së LDPE

Rrezistenca kimike Rezistencë të shkëlqyer ndaj acideve të përqendruara, alkooleve, bazave dhe estereve Rezistencë të mirë ndaj aldehideve, ketoneve dhe vajrave bimore 48


Fatmir Çerkini

-

MATERIALET POLIMERE

Rezistencë të kufizuar ndaj hidrokarbureve, vajrave minerale, dhe agjentëve oksidues, Rezistencë të dobët, dhe nuk rekomandohet për përdorim me hidrokarbure halogjene. Përdorimi LDPE përdoret gjerësisht për prodhimin e: - kontejnerëve të ndryshëm, - shisheve, - tubave, - qeseve plastike, - komponentët e kompjuterit, - pajisjet e ndryshme laboratorike. Përdorimi i tij më i zakonshëm është në qese plastike. Produktet e tjera të bëra prej tij përfshijnë: - Tabaka dhe konteinerë me qëllim të përgjithshëm, - Sipërfaqe punuese- rezistente ndaj korrozionit, Pjesë që mund të saldohen dhe të përpunohen me makina, Pjesë që kërkojnë fleksibilitet, Pjesë të pajisjeve kompjuterike, të tilla si hard disqet, kartelat grafike, dhe disqet optike.

Fig 10.5 - Produkte nga LDPE


49

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.1.2. HDPE (High-density polyethylene) ose polyethylene high-density (PEHD) është një termoplastikë polietileni gjithashtu e fituar nga nafta.

Fig 10.6 – Struktura e HDPE

Nevoitet 1.75 kilogram naftë (në aspektin e energjisë dhe të lëndëve të para) për tu fitua një kilogram i HDPE. Edhe HDPE zakonisht riciklohet, dhe ka numrin "2", si simbol të tij të riciklimit. Në vitin 2007, tregu global i HDPE ka arritur një vëllim prej më shumë se 30 milion ton.

Fig 10.7 - Granulati i HDPE

50


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.8 - Struktura kimike e HDPE

Karakteristikat Dendësia në masë e polietilenit me densitet të lartë mund të sillet nga 0.93 - 0.97 g/cm3. Megjithëse densiteti i HDPE është vetëm pak më i lartë se ai i polietilenit me densitet të ulët, HDPE ka pak degëzime, duke i dhënë më të forta forcat ndër molekulare dhe forcën elastike më të lartë se LDPE.

Fig 10.9 – Forma e strukturës së HDPE

Dallimi në forcën e tejkalon dallimin në dendësinë, duke i dhënë HDPE një forcë më të lartë të veçantë. Ky është edhe më i fortë dhe më i padepërtueshëm dhe mund të përballojë disi temperaturat e larta (120 ° C për periudha të shkurtra dhe 110 ° C pa ndërpre). Polietileni me densitet të lartë, ndryshe nga polipropileni, nuk mund të përballojë kushtet normalisht të kërkuara-në kazan. Mungesa e degëzimit sigurohet nga një zgjedhje e duhur e katalizatorit (p.sh., Ziegler-Natta katalizatorë) dhe kushtet e reagimit. HDPE gjithashtu përmban si elemente kimike karbonin dhe hidrogjenin.


51

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Përdorimi HDPE është rezistent ndaj tretësve të ndryshëm dhe ka një shumëllojshmëri të gjerë të kërkesave, duke përfshirë: - Pllaka balistike - Kapak për shishe - Shishe, të përshtatshme për përdorim si shishe ri mbushëse - Sistemet e tubacioneve kimikisht rezistent - Kontejnerët - Kanta të karburantit për automjete - Shishe për detergjent - Mbrojtës nga korrozioni për tubacione çeliku - Karrigë palosëse - Tavolina palosëse - Sisteme të tubacioneve për transferimin e ngrohjes gjeotermale - Sisteme të tubave të shpërndarjes së gazit natyror - Qese plastike - Aplikime të kirurgjisë plastike (rekonstruime skeletore dhe të fytyrës) - Kanalet e telekomit - Gypat e ujit, për furnizimin me ujë të brendshëm Një nga përdorimet më të mëdha për HDPE janë kompozitet dru - plastikë dhe kompozitet e drurit me polimere që riciklohen. Shishet e qumështit dhe mallrat e tjera prodhuar përmes derdhjes me injektim janë zona më e rëndësishme e aplikimit për HDPE - Më shumë se 8 milion ton, ose gati një e treta e prodhimit në mbarë botën, u aplikua këtu.

52


Fatmir Çerkini


MATERIALET POLIMERE

53

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.10 - Produkte nga HDPE

10.1.3. LLDPE (Linear low density polyethylene) Polietileni linear i dendësisë së ulët (LLDPE) fitohet me kopolimerizimin e etilenit dhe shtuesit 5 deri në 10% i ndonjërit nga alfa olefinët. Të shumtën këto janë1- buteni, 1-hekseni dhe 1-okteni. Kështu fitohet polietileni linear makromolekular me shumë degëzime të vogla anësore.

Fig 10.11 – Forma e strukturës së LLDPE

Edhe pse dendësia e këtij tipi të polietilenit është e ulët (nga 0,917 deri në 0,925 g/cm3), megjithatë ai për shkak të strukturës lineare është më i ngjashëm me polietilenin e dendësisë së lartë. Makromolekulat e tij kanë shkallë më të lartë të kristalitetit prej nga rritet edhe pika e shkrirjes, ndërsa dallohen edhe disa veti të mira të polietilenit të dendësisë së ulët dhe atij të dendësisë së lartë, si p.sh. zhdërvjelltësi e mirë pa iu zvogëlua fortësia.

54


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.12 - LLDPE në formë granule

LDPE dhe LLDPE kanë veti unike reologjike dhe të indeksit të shkrirjes. LLDPE është më pak i ndjeshëm në këputje për shkak të shpërndarjes më të ngushtë të masës molekulare dhe degëzimeve më të shkurta zingjirore. Gjatë përzierjes në procesin e ekstrudimit, LLDPE mbetet më shumë viskoz, ashtu që përpunohet më vështirë se sa LDPE me indeks ekuivalent të shkrirjes. Përdorimi - Gradualisht është duke zëvendësua LDPE, kryesisht në ambalazhim - Për shkak të fortësisë më të madhe mundësohet punimi i filmave të hollë - Përdoret për qese plastike dhe foli ku mundësohet shfrytëzimi i trashësive më të vogla në krahasim me ato nga LDPE, - Punimin e thasëve, lodrave, mbulesave, kapakëve, tubave, mbështjelljen e kabllove dhe kryesisht për punimin e tubave fleksibil.


55

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.13 – Produkte nga LLDPE

10.1.4. UHMWPE (Ultra-high-molecular-weight polyethylene) Polietileni me peshë molekulare ekstreme të lartë (UHMWPE ose ndonjëherë me shkurtesë UHMW), gjithashtu i njohur si polietilen me modul të lartë (HMPE), është nën grup i polietilenit termoplastik. Ka vargje shumë të gjata, me peshë molekulare me numër milionëshe, zakonisht në mes 2 dhe 6 milionave. Më shumë vargje shërbejnë për transmetimin e ngarkesave më të mëdha. Kjo e bënë materialin shumë të rëndë, me fuqinë më të lartë nga të gjitha termoplastet e punuara sot. Ky material është shumë rezistues në kemikalijet korrozive në veçanti në thartirat oksiduese. Ka absorbim shumë të ulët të lagështirës dhe koeficient shumë të ulët të fërkimit, është vet lubrifikues, prej nga del shumë rezistues ndaj konsumit, në disa forma është deri në 15 herë më rezistues ndaj konsumit nga çeliku karbonik. Koeficienti i tij i fërkimit është dukshëm më i ulët se sa najloni dhe acetalet, ashtu që krahasohet me teflonin, por ka rezistencë më të mirë ndaj konsumit. Është pa erë, pa shije dhe nuk është helmues. Pikën e shkrirjes e ka 144 deri në 1520C, ndërsa nuk preferohet të shfrytëzohet në temperaturë më të lartë se 80 deri në 1000C për kohë të gjatë. Në temperaturën nën – 1500C ngurtësohet Para kalitja Kur UHMWPE të kalitet, materiali nxehet 135 deri në 1380C në furrë ose në vaskë me lëng në vaj silikoni ose glicerinë. Materiali pastaj ftohet nga 50C/h deri në 650C ose më pak. Në fund, materiali mbështillet në një batanije izoluese për 24 orë për ta sjellë në temperaturën e dhomës.

Referencat

.

1. Stein, H. L. (1998). Ultrahigh molecular weight polyethylenes (uhmwpe). Engineered Materials Handbook, 2, 167–171.

56


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

2. Tong, J., Ma, Y., Arnell, R. D., & Ren, L. (2006). Free abrasive wear behavior of uhmwpe composites ﬁlled with wollastonite ﬁbers. Composites: Part A, 37, 38-45. doi: 10.1016/j.compositesa.2005.05.023 3. Hoechst: Annealing (Stress Relief) of Hostalen GUR

Përdorimi

Fig 10.14 - Produkte nga UHMWPE

Përdorimi i polietilenit PE-LD – tuba, shishe, lodra, kontejnerë, topa, vula, rezistencë kimike nuk plotësojnë. PE-HD – tuba, foli, qese, lodra, enë, shishe, cisterna, kontejnerë, topa. PE-LLD – rezervuar për ujë të pijshëm, thasë, lodra, mbulesa, kapakë, tuba, mbështjellje të kabllove dhe kryesisht për punimi i tubave fleksibil.


57

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

PE-UHMW – pllaka për nevoja të industrisë kimike dhe industrisë së letrës, pjesë për nevoja të industrisë ushqimore (pjesë të pompave, pjesë të filtrave, dhëmbëzor), pjesë të automjeteve dhe mekanizmave bujqësorë.

58


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.15 - Produkte të polietilenit


59

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Tab 3 - Vetitë e polietilenit POLIETILENI ME DENDËSI TË ULËT – LDPE

VETITË

3

POLIETILEN I ME DENDËSI TË MESME – MDPE

POLIETILENI ME DENDËSI TË LARTË – HDPE

Dendësia

g/cm

0,91 – 0,935

0,93 – 0,94

0,93 – 0,94

0,94 – 0,97

Qëndrueshmëria në tërheqje

MPa

4 - 16

8 - 20

8,8 - 25

21,5 – 28,5

Zgjatimi gjatë këputjes

%

90 – 800

500 – 900

Qëndrueshmëria në shtypje

MPa

Shtalbësia në goditje (Izod)

J/m

2

Nuk thehet

27 – 86

27 –108

Moduli i elasticitetit

GPa

0,09 – 0,25

0,17 – 0,35

0,42 – 1,26

Moduli në prerje

GPa

0,15 – 0,35

19 – 25

–

D 41 – D 46

Indeksi i thyerjes

D 50 – D 60

D 60 –D 70

2,0 – 2,3

2,1 – 2,5

0,35 – 0,42

0,32 – 0,40

1,51 -1 -1

Kapaciteti specifik i nxehtësisë

JK g

Transmetimi i nxehtësisë

WK m

-1

-1

Koeficienti i zgjerimit termik

K

Temperatura e përdorimit të përhershëm

0

Temperatura maximale e përdorimit

0

Temperatura e zbutjes apo shkrirjes

0

Temperatura qelqore

0

Absorbimi i ujit në 3 mm

20 – 130

–

Fortësia (Rockwell)

60

POLIETILENI LINEAR ME DENDËSI TË ULËT – LLDPE

C

-1

0,38 – 0,51 (10 – 22) ∙ 10

-5

-5

20 ∙ 10

(11 – 13) ∙ 10

60 – 75

C C

1,54

2,1 – 2,7

-5

70 – 80 50

110 - 120

122 - 127

C

-110

- 125 – (-70)

%

0,015

0,01

130 - 140 -100 0,01

0,01


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.2. Polipropileni – PP

Polipropileni është plastomer me makromolekula lineare me formulë të përgjithshme

Tg = –10°C, Tm = 173°C. Në bazë të renditjes së atomeve të supstituentëve në raport me vargun themelor mund të dallohen tre tipe të polipropilenit: PP izotaktik (kristalor) a)

b)

PP sindiotaktik

c)

PP ataktik (amorf)

Fig 10.16 - Tipet e polipropilenit


61

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

PP homopolimer PP kopolimer Fig 10.17 - Lënda e parë në formë granulat e polipropilenit

Polipropileni është ndër materialet polimere më të lehtë me dendësi 0,90 deri 0,91 g/cm3. Pika e shkrirjes e lartë mundëson përdorimin e polipropilenit në një hapësirë më të gjerë temperature (tab.). Kështu pika e shkrirjes së polipropilenit të pastër është 176 0C, ndërsa polipropileni teknik shkrihet në intervalin mes 160 dhe 170 0C. Masa molekulare mesatare e tipave standarde të polipropilenit është nga 200 000 deri 500 000. Polipropileni dallohet me stabilitet të mirë të vetive të tij mekanike, termike dhe elektrike. Shumë veti i ka të ngjashme me vetitë e polietilenit me dendësi të ulët. Megjithatë, polipropileni ka fortësi dhe qëndrueshmëri në tërheqje më të madhe, është më elastik, është më poroz dhe ka shkëlqim më të madh me rrjedhje të njëjtë të gazrave dhe avujve. E metë e polipropilenit është shtalbësia e vogël në goditje, sidomos në temperatura më të ulëta se të dhomës. Kjo e metë mund të zbutet me kopolimerizim me elemente tjerë, më së shumti me etilenin, i cili i shtohet në sasi nga 5 deri në 20%. Polipropileni i pastër është izolator i shkëlqyer. Si edhe shumica e poliolefinëve kristalor, polipropileni është shumë stabil ndaj ndikimit të ujit, tretësve organik, lyerësve dhe reagjentëve tjerë të ngjashëm, por edhe kemikaliet inorganike nuk ia ndryshojnë vetitë deri në 120 0C. Mirëpo, është jo rezistues ndaj oksidantëve të fortë, kështu që i nënshtrohet degradimit nga oksidet, sidomos në temperatura të larta nëpër të cilat kalon gjatë përpunimit. Prodhimi dhe përdorimi i polipropilenit Në praktikë përdoren afër 100 lloje të polipropileneve të cilët në mes vedi dallohen sipas masës molekulare, llojit dhe sasisë së monomereve, shtuesve dhe mbushësve, aftësisë për ngjyrosje, metalizim e tj. Me presim injektues fitohen shumë lloje të produkteve, nga më të voglat dhe precize e deri te ato të mëdhatë siç është trupi i ndonjë barkeje. 62


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Me ekstrudim polipropileni më së shumti përpunohet në material teknik të formave të ndryshme si pllaka, foli, fije sintetike dhe tuba. Folitë janë të tejdukshme dhe fiziologjikisht të sigurta kështu që përdoren si ambalazhë e shkëlqyer në shumë lëmi, e edhe për paketimin e ushqimit. Tab. 4 - Vetitë e PP VETITË

POLIPROPILENI 3

Dendësia

g/cm

0,90 – 0,91


MPa

31 – 41


%

100 – 600


MPa

38 – 55


J/m

21 – 53


GPa

1,1 – 1,5

Moduli në prerje

GPa

0,8


R 80 – 100

Indeksi i thyerjes

1,49

Kapaciteti specifik i nxehtësisë Transmetimi i nxehtësisë

-1 -1

JK g

-1

WK cm -1

2 -1

12∙10

-4


K

(8,1 – 10) ∙ 10


0

120 – 160

Temperatura e zbutjes ose shkrirjes

0

175

Temperatura qelqore

0

-10

C C C

-5

2

1MPa = 1N/mm


63

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.18 - Produkte nga PP

64


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE



65

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE


66


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE



67

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.3. Poliizobutileni – PIB ose Butil Goma

C4H8 Fig 10.22 - Struktura kimike e poliizobutilenit

Fig 10.23 - Modeli molekular për izoprenin amorf

Poliizobutileni është një gomë sintetike, ose elastomer. Është e veçantë sepse është gomë e vetme që mund të mbajë ajër të ngjeshur për periudha të gjata kohore. Pasi që poliizobutileni do të mbajë ajrin, përdoret për të punua gjëra të tilla si goma të brendshme të automobilave dhe pjesën e brendshme të topave. Poliizobutileni, i quajtur nganjëherë butil gomë, dhe herave të tjera PIB, është një polimer vinil. Është shumë i ngjashëm me polietilenin dhe polipropilenin në strukturë, me përjashtim që çdo i dyti karbon zëvendësohet me dy grupe metil. Poliizobutileni fitohet nga monomerët e izobutilenit me polimerizim vinil kationik.

Fig 10.24 – Polimerizimi i izobutilenit

Izobutileni kishte qenë shpikur shumë kohë para luftës nga Kimistë në Gjermani. Por ky nuk ishte shumë i dobishëm deri sa kimistët amerikanë dolën me një mënyrë për të rrjetëzua atë. Atë që 68


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

bënë ata ishte kopolimerizimi i izobutilenit me pak, të themi, rreth një për qind, izopren. Ky është izopreni:

Kur izopreni të polimerizohet me izobutilenin fitojmë një polimer që duket kështu:

Rreth një ose dy nga çdo njëqind njësi të përsëritur është një njësi izopren, shfaqen në ngjyrë blu. Këto kanë lidhje të dyfishtë, që do të thotë polimeri mund të rrjetëzohet, mu sikur vullkanizimi i gomës natyrale. Karakteristikat Temperatura qelqore: -75 0C Temperatura e shkrirjes: 2 0C Dendësia në gjendje amorfe në 250C: 0,84 g/cm3 Dendësia në gjendje kristalore në 250C: 0,94 g/cm3 Pesha molekulare: 56,11 g/mol

Fig 10.25 – Produkte nga poliizobutileni


69

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.4. Polistireni – PS

Fig 10.26 – Përfitimi i polistirenit me polimerizimin e stirenit

Tg = 95°C, Tm = 240°C.

Polistireni është plastomer me molekula lineare dhe ka formulën:

10.27 - Formula strukturale e polistirenit

70


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.28 – Format e strukturës së polistirenit

Polistireni është polimer shumë i rëndësishëm për shkak të vetive shumë të mira dhe çmimit të ulët. Përpunohet shumë lehtë dhe ka shumë veti të mira të rëndësishme për përdorim praktik. Molekulat e PS-it industrial janë me konfigurim linear ataktik, që d.m.th. janë të shpërndara në hapsirë në makromolekula dhe të vendosura në mënyrë statike, prej nga PS ataktik është amorf. PS amorf, ataktik (PS-GP, polystyrene general purpose) është i fortë, i tejdukshëm, i ngjashëm me qelqin, material me indeks të lartë të thyerjes. Për shkak të tejdukshmërisë kristalore, edhe pse ka strukturë amorfe, shpeshë quhet edhe PS kristalor (PS-GP ka temperaturën e qelqit Tg 80 – 1000C dhe dendësinë 1,05 – 1,07 g/cm3). PS-GP përdoret në temperatura deri në 700C, ndërsa në temperaturë më të lartë se 3000C vie deri te depolimerizimi i shpejtë dhe shkatrrimi i polimerit. Është i varur nga degradimi fotokimik për shkak të absorbimit të rrezeve UV: në fillim merrë ngjyrë të verdhë pas së cilës zvoglohet vlera e vetive mekanike. Qëndrueshmëria e PS-GP-së nga dekompozimi termik dhe fotokimik rritet me shtimin e antioksiduesve. PS-GP është me karakter jopolar ashtu që është plotësisht stabil në ujë dhe izolator shumë i mirë elektrik.


71

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

PS – Prodhimi dhe përdorimi Polistireni fitohet me polimerizim radikal të stirenit të pastër si homopolimer të cilit sipas nevoje i shtohen antistatik, stabilizues ndaj dritës, ngjyra dhe pigmente, mjete kundër djegies e tj. Prodhohet kryesisht me proceset në masë dhe suspension, dhe më pak me proceset në tretje dhe emulsion. Me polimerizim të stirenit në masë fitohet PS-GP me pastërti të madhe, tejdukshmëri dhe veti të shkëlqyeshme elektrike. Polimerizimi në masë është i vështirë për shkak të nxehtësisë reaktive (reaksioni është shumë ekzoterm) dhe për shkak të viskozitetit të madh. Zhvillohet me ose pa inicues radikal në temperatura të larta dhe me sasi të vogël të tretësve neutral, që zakonisht është etil-benzeni. Në veprimet në vazhdim përzierja e stirenit dhe etilen-benzenit (5 – 15%) kalon nëpër nxehjet graduale. Masa polimere e shkrirë përcillet në aparatin me avull-vakum, ku gjatë temperaturës 230 – 2500C avullohen tretësit dhe monomeret që nuk kanë reaguar, të cilët pastaj kthehen në procesin e polimerizimit, ndërsa PS-GP i pastër shtrydhet nëpër ekstruder, ftohet dhe granulohet. Me modifikimin e polistirenit me kauçuk krijohet sistemi dyfazor dhe kështu përfitohet kopolimeri me shumë monomere në mes të cilëve më i rëndësishmi është stiren-akrilonitrili (SAN) i cili gjithashtu mund të modifikohet me kauçuk dhe të jep një termopolimer shumë të përdorshëm akrilonitril-butadien-stirenin (ABS). SAN-i është kimikisht më rezistent nga polistireni dhe ka disa veti mekanike më të mira, ndërsa ABS-i posedon ngurtësi dhe fortësi më të madhe si dhe përpunueshmëri më të lehtë.

72


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.29 - konfigurime të ndryshme të stirenit, të butadienit dhe Akrilonitrilit në strukturat kopolimere të ndryshme


73

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.4.1. Stiren akrilo nitril – SAN Stiren Akrilonitril kopolimer (SAN) ka transparencë të shkëlqyer dhe rezistencë kimike. SAN përdoret kryesisht si lëndë e parë e ABS. Për më tepër, SAN përdoret për dorëzat e furçave të dhëmbëve, pjesë për enë shtrydhëse frutash e perimesh dhe mikser, etj. Tab 5-.Vetitë e SAN-it dhe aplikimi

74


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.4.2. Akrilo nitril butadien stiren – ABS

Fig 10.30 – Lloje të ndryshme të lëndës së parë të ABS

Fig 10.31 – Struktura tre dimensionale e ABS

Akrilonitril butadien stiren (ABS) është një termoplast i zakonshëm. Tranzicioni i tij në temperaturën e qelqit (ABS është amorf dhe për këtë arsye nuk ka asnjë pikë të vërtetë të shkrirjes) është afërsisht 105 ° C. Ky është një kopolimer i fituar nga polimerizimi i stirenit dhe akrilonitrilit në prani të polibutadienit. Raportet mund të variojnë nga 15 deri 35% akrilonitril, 5-30% butadien dhe 40 deri 60% të stirenit. Rezultati është një zinxhir i gjatë i polibutadienit në kombinim me zinxhirë të shkurtër të (stirenit bashkë me akrilonitrilin). Grupet nitrile nga zinxhirët fqinje, duke qenë polare, të tërhequr njëri me tjetrin dhe të lidhur së bashku, e bëjnë më të fortë lidhjen se ABS plastik i pastër. Stireni i jep plastikës një sipërfaqe me shkëlqim. Butadieni, një substancë gome, siguron elasticitetin edhe në temperatura të ulëta. Për shumicën e kërkesave, ABS mund të përdoret midis -20 dhe 80 ° C. FSHTA - Ferizaj, 2012

75

Fatmir Çerkini

Fig 10.32 – Përfitimi i ABS

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.33 – Produkte nga ABS

-Vetitë e tij mekanike ndryshojnë varësisht nga temperatura. -Prodhimi i 1 kg ABS kërkon rreth 2 kg naftë si lëndë të parë dhe energji. -Ky gjithashtu mund të riciklohet. -ABS plastike është i paqëndrueshëm nga rrezet e diellit. ABS e ka prejardhjen nga akrilonitrili, butadieni dhe stireni. Akrilonitrili është një monomer sintetik i prodhuar nga propileni dhe amoniaku. Butadieni është një hidrokarbur i naftës; monomeri i stirenit është fitua nga dehidrogjenizimi i benzenit etilik, një hidrokarbur i fituar me reagimin e etilenit dhe benzinës. Avantazhi i ABS është se ky material kombinon forcën dhe ngurtësinë e polimereve të akrilonitrilit dhe stirenit me rezistencën e gomës polibutadiene. Polimeret ABS janë rezistente ndaj acideve ujore, acidit klorhidrik të koncentruar dhe acidit fosforik, alkooleve dhe vajrave bimore, shtazore dhe minerale. Ato janë të tretshme në estere, ketone, në diklorid etilen dhe aceton.

76


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Tab 6 – Vetitë dhe aplikimi i ABS


77

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.34– Produkte nga ABS

10.4.3. Polistireni me rrezistencë të lartë në goditje (HI-PS) HI-PS (High Impact Polystyrene) është polistiren i modifikuar. Ky është një përbërës dy komponentësh polistirenit – si plastomer dhe polibutadienit – si elastomer. Polibutadieni (3 – 12%) ia përcakton përbërjes elasticitetin dhe rezistencën në goditje. PS-GP pëlcet gjatë zgjatjes deri në 1% të gjatësisë fillestare, gjersa HI-PS pëlcet vetëm gjatë zgjatjes deri në 60% nga gjatësia fillestare. Rrezistenca në goditje e HI-PS varet nga: a) Përqindja e elastomerit b) Forma, madhësia dhe shpërndarja e grimcave të elastomerit brenda bazës së PS Madhësia optimale e grimcave të elastomereve është 1-5 μm. Polistireni komercial i modifikuar përmban nga 3-12% elastomer të polibutadienit (gomës sintetike). HI-PS prodhohet: - Me përzierjen e polistirenit dhe butadienit në shkrirje ose - Me kopolimerizim coptues të polibutadienit në stiren.

78


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Përzierja teknologjikisht e thjesht, mirëpo HI-PS i prodhuar në këtë mënyrë ka veti të dobëta fizike(Fig 10.35).

Fig 10.35 – Karakteristikat fizike të llojeve të HI-PS Tab 7 – Karakteristikat e HI-PS dhe aplikimi

Fig 10.36 - Produkte nga HI-PS


79

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.4.4. Polistireni shkumor, celular ose i ekspanduar (EPS) Polistireni i ekspanduar (EPS) i cili është më i njohur si styropor është material termoizolues me veti karakteristike fiziko-kimike. Është prodhua për herë të parë në Gjermani në vitin 1954 me emrin mbrojtës ,,Styropor”. Arkitektët në këtë mënyrë fituan një material ndërtimor me përcjellshmëri të ulët termike dhe masë të vogël, gjë që ka mundësua punimin e konstruksioneve të holla dhe të lehta. EPS është material me veti shumë të mira termo-izoluese (λ=0,041 deri në 0,035 W/mK) dhe mekanike, çmime të ulëta dhe përdorim të lehtë dhe të shpejtë, kështu që shumë shpejtë ka pushtuar tregun botëror dhe deri më sot ka ngelur në pozitë të parë me pjesëmarrje më të madhe se 40%. Prodhimi i EPS-së ndahet në tre faza: Lënda e parë duket në formë të kokrrizave të sheqerit të madhësisë 0,2-1,5 mm dhe në përbërje ka afër 94% elemente hidrokarbure dhe 4-6% pentan. Pentani është hidrokarbur i cili gjendet në natyrë dhe nuk është i dëmshëm për rrethinë. Në fazën e parë granulati i polistirenit i nënshtrohet avullit të ujit të quajtur paraekspandues; struktura e granulatit zbutet, ndërsa hidrokarburi pentani kalon në gjendje të gazët. Gjatë kësaj kokrrat e granulatit ekspandojnë duke rritur vëllimin e vet 20 deri në 50 herë duke zvoglua të njejtën kohë dendësinë nga 600 kg/m3 në 15 deri 30 kg/m3 (40 kg/m3). Në fazën e dytë kokrrizat e paraekspanduara transportohen me transporter pneumatik në sillos me avull lëshues ku nxehen 6-24 orë dhe stabilizohen. Me këtë veprim zhvillohet difuzioni i tepricës së pentanit nga kokrrat e paraekspanduara. Në fazën e tretë kokrrat e rritura transportohen në kallëpet metalike, të quajtura bllok forma speciale të aluminit, në të cilat, nga veprimi i avullit të thatë të ngjeshur të ujit të tejnxehur (120130 0C), vjen deri te ekspandimi përfundimtar i kokrrave të EPS-nit. Këto kokrra sërish zbuten, e pasi që rritja e mëtejme e vëllimit në kallëpet e mbyllura metalike nuk është e mundur, bëhet ngjitja në mes tyre, duke formua material kompakt të qelive të mbyllura. Blloqet e prodhuar në mënyrën e përshkruar, pas periudhës së stabilizimit të dimensioneve, me anë të telave të nxehtë priten në pllaka.

80


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.37 – Prerja e bllokut të EPS në pllaka

14052010088.mp4

Përfitimi i styroporit.avi Fig 10.38 – Dalja e bllokut të EPS nga forma

Dendësia (kg/m3) më së tepërmi ndikon në vetitë e styroporit. Prodhohet në 6 dendësi të ndryshme nga 12 kg/m3 deri në 30 kg/m3 (edhe deri në 40 kg/m3), ashtu që sipas dendësive edhe deklarohet, ndërsa sot në bazë të EN deklarohet më së shpeshti sipas qëndrueshmërisë në shtypje (kPa). Çdonjëri prej këtyre tipave ka fushën e vet të përdorimit, që është shumë me rëndësi. Thithja e ujit te styropori është shumë e vogël, gjë e cila i ka mundësua përdorim aq të madh. Në 1m3 ka përmbajtje 98% të ajrit dhe 3 – 6 milion qeli të mbyllura, gjë e cila e bënë izolator të shkëlqyeshëm të nxehtësisë. Gjatë ngarkesave të vazhdueshme është rezistues deri në +750C, ndërsa gjatë ngarkesave në kohë më të shkurtë iu qëndron temperaturave deri rreth 1000C. Polistireni i ekspanduar (EPS) është kimikisht jo stabil në prezencë të mbetjeve organike të cilat e shkatërrojnë strukturën, gjegjësisht e tretin polistirenin (PS). Tretësit organik janë prezent në përzierësit e ngjyrave, në disa tipe të ngjitësve dhe në disa tipe të ngjyrave. FSHTA - Ferizaj, 2012

81

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

EPS nuk vihet mbi bitumen të nxehtë, por duhet pritë që të ftohet pak. Tab 8 - Vetitë mekanike dhe fizike të polistirenit VETITË

NJËSIA

PS

HIPS

SAN

ABS

Dendësia

g/cm


MPa

1,05 – 1,06

1,05 – 1,07

1,08

1,03 – 1,06

35 – 55

22 – 34

50

41 – 56

Zgjatimi gjatë këputjes Qëndrueshmëria në shtypje

%

1–2

13 – 60

–

5 – 35

MPa

80 – 110

28 – 62

–


75 – 85

J/m

13 – 20

25 – 600

18

160 – 320


GPa

2,4 – 3,3

1,8 – 3,2

3,6 – 3,8

2 – 2,8

M 65 – 80

M 20 – 80

–

R 107 – 115

1,59

–

–

–

1,3

1,3

–

3

2

Fortësia (Rockwell) Indeksi i thyerjes -1 -1


JK g


WK cm


K

(6 – 8) ∙ 10

0

Temperatura e zbutjes ose shkr. Temperatura qelqore

Temperatura përhershëm

e

-1

përdorimit

të

32 ∙ 10

(8 – 10) ∙ 10

-5

(6 – 8) ∙ 10

(8 – 10) ∙ 10

70

65

85

70 – 90

0

175

85 - 90

110

90 - 100

0

90

C C C

-4

1,3 – 1,7

-4

-1

-1

(10 – 14) ∙ 10 -5

(4 – 13) ∙ 10

-4

-4

(19 – 33) ∙ 10 -5

-5

Fig 10.39– Produkte nga styropori(polystyreni EPS)

82


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.40– Produkte nga polistireni


83

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.5. Poli(vinil-kloruri) – PVC

Poli(vinil-kloruri), PVC (emërtimi i vjetër i etenit pa një atom të H ,,vinil”=vinil-klorur). Vinilkloruri është gaz i cili në 80C kalon në gjendje të lëngët. Polimerizohet duke shkëputë lidhjen C=C:

Polimeri prodhohet në formë të pluhurit të imët. Ka ndërtim amorf (është transparent).

Tg = 85°C, Tm = 240°C. Dallohen dy lloje:

Fig 10.41 – Molekula e PVC

Poli(vinil-kloruri)i fortë (pluhuri+stabilizatori+ngjyra) është i ngurtë dhe i fortë, ndërsa nën temperaturën nga – 5 deri në – 250C bëhet i thyeshëm. Është i ndjeshëm nga gërvishtjet. Poli(vinil-kloruri) i butë fitohet me shtimin e zbutësve. 84


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Të gjithë llojeve të PVC duhet shtua stabilizues, të cilët i bëjnë të rezistueshëm ndaj rrezeve UV dhe nxehtësisë. Gjithashtu bëhet edhe shtimi i mbushësve dhe përforcuesve me qëllim të arritjes së vetive të dëshiruara. PVC mund ta ngjyrosim. Karakteristikat e PVC së fortë janë paraqitë në tab. më poshtë (karakteristikat e PVC-së elastik varen në masë të madhe nga sasia e zbutësve që i shtojmë): Poli(vinil-kloruri) është polimeri më i përhapur dhe për nga sasia më i shfrytëzuari.. Kimikisht është rezistues (acidet, bazat dhe numër i madh i tretësve organik), ka veti vetëfikëse, është rezistues ndaj konsumit, nuk e thithë ujin dhe nuk i rrjedhë gazrat. Vetitë e PVC mund të iu përshtaten kërkesave me kopolimerizim dhe duke e përzier me polimerët tjerë. PVC i fortë shfrytëzohet për punimin e: Tubave të ujë sjellësit (p = 6, 10, 16, etj. bar), tubave të kanalizimit, ulluqeve, pjesëve lidhëse për tuba, pjesë të pompave, kontejnerëve, pjesëve izoluese elektrike, folive, shisheve, ambalazheve për industrinë ushqimore. PVC i butë shfrytëzohet për punimin e: Shtresave të dyshemesë, lëkurave sintetike - ,,skajit”, tubave për ujitjen e kopshteve, izolimin e kabllove elektrike, folive filmike, lodrave, profileve të ndryshme, veshjeve të metaleve. Prodhimet e PVC-s mund përpunohen dhe ripërpunohen me metoda të ndryshme, për shembull:  Me presim injektues, me ekstrudim,  Me ripërpunim në të nxehtë, me ngjitje dhe saldim,  Me përpunim me heqje ashkle. Tab 9 - Vetitë mekanike dhe fizike të polivinil klorurit

VETITË 3

PVC I FORTË

PVC I BUTË

1,38 – 1,55

1,16 – 1,35

Dendësia

g/cm


MPa

40 – 60

10 – 25


%

30 – 70

250 – 450


MPa

55 –90

6 – 12


J/m

–

25 –1000


GPa

3,32

–

D 65 – 85

A 40 – 100

1,52 – 1,55

–

Fortësia (Shore) Indeksi i thyerjes Kapaciteti specifik i nxehtësisë

-1 -1

JK g

-1

0,8 – 1,1 -1

1,3 – 2


WK cm


K

(5 – 10) ∙ 10


0

65 - 85

50 – 70

Temperatura e shkrirjes

0

75 – 90

75 – 90

Temperatura qelqore

0

85

80


-1

C C C

(15 – 20) ∙10

-4

-5

(13 – 17) ∙10 (7 – 25) ∙ 10

-4

-5

85

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.42 – Struktura kimike e PVC dhe

dukja tredimensionale

Fig 10.43 – Produkte nga PVC

86


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.44 – Produkte nga PVC


87

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.6. Politetrafluoretileni (tefloni) – PTFE

atomi i karbonit

atomi i fluorit

Fig 10.45 – Dukja e strukturës tredimensionale e PTFE

Fig 10.46– Lënda e parë nga PTFE

,,Teflon” është emërtim i zakonshëm për polimerin poli(tetrafluoretilen), PTFE. Është kombinim i shkëlqyer i vetive të përshtatshme. Në temperaturë të dhomës është i butë, mjaft viskoz dhe me 88


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

zgjatueshmëri të madhe (shiriti për mbështjelljen e filetave te gypat e ujësjellësit). Ka faktor shumë të vogël të fërkimit, është mjaft rezistues ndaj lëndëve kimike (rezistues më i mirë nga të gjithë polimeret) dhe ndaj rrezeve UV. Pikën e shkrirjes e ka mjaft të lartë, temperaturë maksimale punuese në 260 0C, dhe mbetet duktil deri në 0 K. Shumica e vetive të PTFE është rezultat i përbërjes kimike të tij – lidhjet kimike të karbonit dhe fluorit, si dhe karbonit me karbon janë ndër lidhjet më të forta në kiminë organike. PTFE përdoret për punimin e kushinetave rrëshqitëse vetë lyerëse, unazave të pistonave, kontejnerëve, tubave dhe valvolave për kemikalie të rrezikshme, izolator të kabllove elektrike të ekspozuar veprimit të temperaturave të larta, mbështjellës të pjesëve të brendshme të enëve të kuzhinës dhe pjesëve të makinave për larjen e enëve, si dhe për rroba të njerëzve. Tab10 - Vetitë mekanike dhe fizike të PTFE VETITË

POLITETRAFLUORETILEN 3

Dendësia

g/cm


MPa

21 – 41


%

300


MPa

38 – 55


J/m

21 – 53


GPa

0,49

Moduli në prerje

GPa

800


2,1 – 2,3

R 80 – 100

Indeksi i thyerjes

1,49 -1 -1


JK g

2


W/(mK)

0,25

-1

-6


K

135 ∙ 10


0

120 – 160


0

320 – 340

Temperatura qelqore

0

-110


C C C

89

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.47– Produkte nga PTFE

90


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.48– Produkte nga PTFE


91

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.7. Polimetilmetakrilat - (PMMA) /pleksiglas/ Lucite, Perspex

Fig 10.49– Struktura e PMMA dhe dukja tre dimensionale

Tg = 114°C, Tm = 120-160°C

Fig 10.50– Granulati i PTFE dhe struktura

Poli(metil-metakrilat) –PMMA është material amorf polimerik nga grupi i plastomereve, është i njohur si xham organik ose akril. Ky material është zbulua në vitin 1872, ndërsa është përdorë për herë të parë më 1933. Përdorimi i parë i rëndësishëm ka qenë për punimin e xhamave te aeroplanët luftarak gjatë luftës së dytë botërore. Qëndrueshmëria në ujë të detit ka bë që të punohen dritaret në nëndetëse, si dhe për punimin e akuariumeve dhe mureve të tejdukshme te hotelet nënujor. Kompania kimike Rohm dhe Haas bën dritaret nga PMMA dhe e quajtën atë Plexiglas. INEOS Acrylics gjithashtu e bën atë dhe e quan atë lucite. Kur është fjala për të bërë dritaret, PMMA ka një tjetër përparësi nga qelqi sepse është më transparent se qelqi. Nëse dritaret prej qelqi bëhen shumë të trashë, ata bëhen të vështira për të parë përtej. Ndërsa PMMA dritaret mund të bëhen edhe më të trashë se 13 inç (33 cm), dhe ato mbesin ende krejtësisht transparente. Kjo e bën PMMA një material të mrekullueshëm për të bërë akuariume të mëdha, dritaret e të cilëve duhet të jenë të trashë në mënyrë që të durojnë presion të lartë miliona galon të ujit. Në fakt, dritarja e madhe e vetme në botë, një dritare vëzhgimi në Monterrey Aquarium Kalifornia Bay, është punua nga një copë e madhe e PMMA e cila është 54 metra e gjatë, 18 metra e lartë dhe 33 cm e trashë. PMMA është polimer i pangjyrë dhe përdoret gjerësisht në vend të qelqit. Rezistenca e madhe dhe pesha e lehtë i japin shumë përparësi. PMMA kopolimerizohet normalisht me substanca të 92


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

tjera për të përmirësuar vetitë e veta. Dritaret për aeroplanë, shenjat plastike, dhe panelet e ndriçimit janë aplikime shumë të zakonshme. Pajtueshmëria e saj me indet njerëzore ka çuar në aplikacione të ndryshme mjekësore, të tilla si pjesë zëvendësime për gjymtyrët ashtore te pacientët katarakt. Akril, PMMA, është relativisht i fortë dhe i thyeshëm në krahasim me polimeret tjerë, ka mundësi të polirohet, por është i ndjeshëm në koncentrimin e sforcimeve. Gjithashtu mund të laminohet me PVC-në me qëllim të rritjes së viskozitetit. Si gjysmë produkt mund të blihet në formë të pllakave, shufrave ose tubave. Ka mundësi të prodhohen panele të tejdukshme ose me ngjyra me trashësi edhe deri në 10 cm. Pllakat e tejdukshme dhe me ngjyra të PMMA është e mundur të përpunohen edhe më tutje relativisht lehtë me anë të veprimit të nxehtësisë.

Fig 10.51– Polimerizimi i PTFE

Fig 10.52– Aplikimi i PTFE për proteza në trupin e njeriut

Fiksimi i protezës me çimento Gjatë operacionit përzihen dy komponente: një pluhur (methacrylate polymethyl) dhe një e lëngshme (monomeri i saj në gjendje të lëngshme). Nga kjo përzierje formohet një pastë-si substancë (çimento) e cila vihet në mes protezës dhe të kockave. Pastaj, për rreth 10 minuta kohë ajo bëhet e qëndrueshme ashtu që formon një fiksim të shkëlqyer të protezës dhe të kockave. FSHTA - Ferizaj, 2012

93

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Kjo metodë e fiksimit protezë mbetet "standardi i artë" dhe është e preferuar nga ortopedistët në shumicën e rasteve. Varësisht nga dendësia e këtyre kockave, njerëzit mbi 60 vjeç e aplikojnë këtë metodë të fiksimit. Përbërja kimike: Termoplastik Monomeri: metil metakrilati Polimerizimi: polimerizimi radikal i lirë i vinilit Morfologjia: amorf 1MPa = 1N/mm2 Tab 11 - Vetitë mekanike dhe fizike të PMMA VETITË

Polimetilmetakrilat 3

Dendësia

g/cm


MPa

48,3 – 79,6

Kufiri i rrjedhshmërisë

MPa

53,8 – 72,4


%

2 – 10


MPa 2

1,16 – 1,20

72,4 – 131


J/m


GPa

2,24 – 3,8

Moduli në prerje

GPa

0,803 – 1,37

Fortësia (Vikersit)

HV

16,1 – 21,9

Indeksi i thyerjes optike

0,7 – 1,6

1,49 – 1,56 3


J/kgK

(1,49– 1,61) x 10


W/mK

0,0837 – 0,251


K

72 – 162

Temperatura maksimale punuese

0

62

Temperatura minimale punuese

0

- 73,2

Temperatura qelqore

0

105


0

120 - 160

Rrezistenca elektrike

μΩ/cm

3,3 x 10 – 3 x 10

Izolimi elektrik

-1

C C C C

23

24

Izolator i mirë

Vetitë optike Transparenca tejdukshmëria optike Indeksi i thyerjes 1,49 – 1,56 Qëndrueshmëria Në ujë deti shumë e mirë Në rrezet UV shumë e mirë Emrat komercial: Acrile, Acrylite, Acrytex, Altuglas, Cyrolite, Diakon, Glasflex, Goldrex, Lucite, Lucryl, Optix, Oroglas, Plexiglas, Plexit, Sumiplex.

94


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.53 - Elemente të punuara nga xhami i akrilatit


95

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.54 – Produkte nga PMMA 96


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.8. Poliakrilnitril– PAN


Tm = 318 (oC)

Tg = 85 (oC)


97

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.56 – Pjesë e molekulës së PAN

Polyacrylonitrile (PAN) është një material sintetik, rrëshirë polimere organike, me formulën lineare (C3H3N)n. Edhe pse është termoplastike, kjo nuk shkrihet në kushte normale. Degradon para shkrirjes. Ajo shkrihet mbi 300 gradë Celsius vetëm nëse normat e ngrohjes janë 50 gradë për minutë ose më shumë. Pothuajse të gjitha rrëshirat poliakrilonitrile janë kopolimerë të fituara nga përzierjet e monomereve me acrilonitrilin si komponent kryesor. Ky polimer është i gjithanshëm, përdoret për të prodhuar lloje të ndryshme të produkteve përfshirë fibrat për tekstile, fibrat e karbonit, etj. Fibrat PAN janë ndihmesë kimike të cilësisë së lartë të fibrave të karbonit. PAN oksidohet termikisht në ajër në 230 gradë për të formuar PANOX dhe pastaj për tu karbonizuar mbi 1000 gradë në atmosferë inerte për të fitua fibra të karbonit që gjenden në shumë aplikacione të teknologjisë së lartë dhe në përdorime të zakonshme të përditshme të tilla si strukturat e aeroplanëve civil dhe ushtarak, raketa, enëve nën presion, shufra të peshkimit, të teknologjisë së lartë të biçikletave, etj. Ajo është një përsëritje e komponenteve njësi në disa kopolimerë të rëndësishëm plastik, si Stiren Akrilonitril (San) dhe Akrilonitril Butadien stirenit (ABS). Homopolimerët e poliakrilonitrilit përdoren edhe si fibra në sistemet e filtrimit të gazit. Por kryesisht kopolimerët që përmbajnë poliakrilonitrile përdoren si fibra për të thurur veshje, si çorape dhe xhempera, si dhe produkteve në natyrë si tenda dhe të tilla. Nëse në etiketën e ndonjë pjese të veshjeve shkruan "akrilik", atëherë ajo është punuar nga disa kopolimerë e poliakrilonitrile. Zakonisht ata janë kopolimerët e akrilonitrilit dhe metil akrilatit, ose akrilonitrilit dhe metil metakrilatit:

Gjithashtu, nganjëherë punohen kopolimerët e akrilonitrilit dhe vinil kloridit. Këto janë kopolimerët flakë-zjarrdurues, ndërsa fibrat e bëra prej tyre quhen fibra modacrylic.

98


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Poliakrilonitrili është një polimer vinil, dhe një derivat i familjes acrylate të polimereve. Është fituar nga monomeret e akrilonitrilit me polimerizimin radikal të lirë të vinilit.

Fig 10.57 – Produkte nga PAN


99

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.58 – Produkte nga PAN

100


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

10.9. Polioksimetilen – POM


Polyoxymethylene (POM), i njohur gjithashtu si acetal, poliacetal, dhe poliformaldehide, është një termoplast inxhinierik që përdoret në pjesë precize që kërkojnë ngurtësi të lartë, fërkim të ulët dhe stabilitet të shkëlqyer dimensional. Është zbulua nga Hermann Staudinger, një kimist gjerman i cili ka marrë më 1953 Çmimin Nobel në Kimi. Ai studioi polimerizimin dhe strukturën e POM në vitin 1920 gjatë hulumtimit në teorinë e makromolekulës, të cilën ai e karakterizoi si polimere. Për shkak të problemeve fillestare me stabilitet termik, POM nuk ishte komercializuar.

POM

POM me ndikim të lartë

Fig 10.60– Granulati i polioksimetilenit (POM)


101

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Karakteristikat POM karakterizohet me fortësi të lartë dhe ngurtësi deri në -40 ° C. POM duket në thelb e bardhë, për shkak të përbërjes së lartë kristalore, por ajo është në dispozicion në të gjitha ngjyrat. POMH homopolimeri është një polimer gjysmë-kristalor (75-85% kristal) me një pikë të shkrirjes 175 °C. Kopolimeri i POM ka një pikë pak më të ulët të shkrirjes 162 - 173 ° C. POM dekompozohet në temperatura të larta (mbi 2380C). - Stabilitet të lartë - Ngurtësi të lartë - Fortësi të lartë - Rezistencë të lartë në konsumim - Koeficient të ulët të fërkimit - Rezistencë të lartë nga nxehtësia - Veti të mira elektrike dhe dielektrike dhe - Niveli i ulët i absorbimit të lagështisë (të ngopjes 0.8%) - Stabilitet të lartë dimensional - Fiziologjikisht i sigurt Fushat e përdorimit - Inxhinieri të përgjithshme të makinave - ndërtimin e automjeteve - mekanikë precize - industri elektrike - teknologji të informacionit Efektet klimatike POM nuk është rezistuese ndaj rrezeve UV. Rrezet UV, në kombinim me oksigjenin atmosferik, i oksidojnë sipërfaqet dhe dëmtohet koloriteti i sipërfaqes. Nëse materiali është subjekt i pasojave të rrezeve UV për një kohë të gjatë, ai tenton të bëhet i brishtë. Rezistenca kimike POM është rezistues ndaj acideve të dobëta, lidhjeve të dobëta dhe të forta alkaline, të tretësirave organike të tilla si nafta, benzina, vajrat dhe alkoolet. POM-C nuk është rezistues ndaj acideve të forta (pH <4) ose materialeve oksiduese. 102


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Sjellja në zjarr POM-C është vlerësuar si normalisht i ndezshëm. Kur burimi i ndezjes hiqet, POM vazhdon të digjet, duke formuar pikat. Gjatë dekompozimit termik, mund të krijohen formaldehidet. Indeksi i oksigjenit (= koncentrimin e oksigjenit të nevojshëm për djegie) në 15 për qind është shumë i ulët në krahasim me masat plastke tjera. Përpunimi Injektimi në kallëpe duke përdorur një temperaturë të shkrirjes prej 180°C deri max. 230 ° C. Temperatura e kallëpit duhet të jetë midis 50°C dhe 120°C. POM ka një tkurrje relativisht të lartë (rreth 2 për qind) për shkak të kristalitetit të lartë. POM mund të pikturohet dhe të ngjitet me metoda të ndryshme. Tab 12 - Vetitë mekanike dhe fizike të POM VETITË 3

POMH

POM

Dendësia

g/cm

1,42

1,41


MPa

70

73


%

40 – 75

65


MPa

31 – 90

31 – 90


J/m

75 – 130

69


GPa

2,9 – 3,1

2,58

Moduli në prerje

GPa

-

-

92 – 94

RR117

0,53 – 1,2

0,53 – 1,2

1500

-

0,22 – 0,24

0,23 – 0,37

Fortësia (Rockwell) Indeksi i thyerjes

J/cm


JK kg


-1

-1

-1

WK m

-1

-6 -1


X10 K

122

122


0

80 – 120

80 – 120


0

175

162 - 173

Zgjërimi linear


C C 0

-5

(/ Cx10 )

11

103

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.61– Produkte nga polioksimetileni (POM)

104


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 10.62– Produkte nga polioksimetileni (POM)


105

Fatmir Çerkini

11.

MATERIALET POLIMERE

Produktet e polikondenzimit

 Aminoplastet (rrëshirat melamine dhe karbamidet)

   

Fenoplastet (rrëshirat fenole dhe resorcinole) 



Mekanikisht të fortë, materiale të rezistueshëm në ujë dhe ndaj elementeve kimike, për ngjitës dhe veshje speciale,...

Poliamidet (PA) /perlon, najlon/ 

Tuba, pajisje, foli për ambalazhe, orendi shtëpiake, fibra sintetike,...(materiale shumë të rezishtueshëm mekanikisht),...

Polietilen tereftalati (PET) 



Materiale të fortë, me qëndrueshmëri mekanike, jo të qëndrueshëm në lagështi dhe në ujë, për ngjyra dhe llake.

Shishe për lëngje, shishe për kozmetikë , foli të ndryshme,..

Poliesteret (PES) 

Ngjitës(zamka), materiale nivelizuese, elemente bartës dhe ndërtues, lëndë e parë për fibra sintetike,...

Polikarbonatet (PC)



Pjesë me saktësi precize, për orendi shtëpiake, foli, mobile, tuba,...

 Poliuretanet e rrjetëzuara (PUR)

11.1. Aminoplastet (rrëshirat melamine,..)

Fig 11.1 - Struktura e rrëshirave melanine

Rrëshirat melamine fitohen me kondensimin e melamineve dhe aldehideve. Për tu bërë më të qëndrueshme ndaj dëmtimeve mekanike shfrytëzohen në prodhimin e laminateve, enëve dhe izolatorëve elektrik. Polikondenzimi i formaldehid diaminit është 2 llojesh: 106


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

 Rrëshirat melamine o Polikondenzimi i melamineve me formaldehid o Rezistuese ndaj temperaturave të ngritura dhe elementeve të ndryshme kimike o Pa erë, punimi i enëve, kutive të ndryshme për produktet ushqimore, detaleve të ndryshme të nevojshme në elektroteknikë Përzierjet e rrëshirave melamine dhe alkide përdoren te llaket të cilat fortësohen në temperatura të larta. Këto rrëshira kryesisht nuk përdoren të vetme, por modifikohen me rrëshirat tjera sintetike. Përzierjet e rrëshirave melamine dhe alkide, të cilat aplikohen te llaket, japin shtresa të holla të cilat kanë elasticitet të mirë (duke iu falënderua rrëshirave alkide) dhe rezistencë të shkëlqyeshme dhe fortësi (për shkak të prezencës së rrëshirave melamine). Rrëshira melamine paraqet lëndën rrjetëzuese në përzierje dhe shtohet në sasi më të vogla se rrëshira alkide. Tharja e shtresës lyerëse me bazë të përzierjeve të rrëshirave alkide dhe melamine kryhet me rrjetëzim përmes grupeve funksionale në rrëshira, në temperatura të larta.

Fig 11.2 - Rrëshirat melamine të gatshme për përpunim


107

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 11.3 - Aparatura për përfitimin e rrëshirave melamine

108


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 11.4 - Sipërfaqe dekoruese nga rrëshira të impregnuara melamine

Fig 11.5 - Dru bredhi i dekoruar me rrëshirë të përzier me rërë

Fig 11.6 - Sipërfaqet melanine të përforcuara


Fig 11.7 - Rrëshirë melamine 99,8% min

109

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

 Rrëshirat karbamide

Fig 11.8 - Strukturat e karbamid peroksidit

•

Polikondenzimi i karbamidit dhe formaldehidit duke ndarë amoniakun (katalizator acidik ose bazik) • Të qëndrueshme ndaj dritës dhe rezistuese në nxehtësi • Punimi i pjesëve dekorative, impregnimi i letrës dhe pëlhurës, ngjitësve për shperpllaka Karbamid peroksidi, i quajtur edhe si peroksid ure, është një agjent oksidues, i përbërë nga peroksidi i hidrogjenit i përzier me ure. Formula molekulare është CH6N2O3, ose CH4N2O.H2O2. Është material i bardhë kristalor që lëshon oksigjen në kontakt me ujin. Kjo përzierje kimike haset shpesh në kozmetikën stomatologjike, ku përdoret si "zbardhues" i dhëmbëve. Përbërës aktiv është peroksid hidrogjeni, i cili vepron në errësirë brenda smaltit të dhëmbit.

Fig 11.9 – Aplikimi i karbamid peroksidit për zbardhimin e dhëmbëve

110


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

11.2. Fenoplastet (rrëshirat fenole,...) Dendësia: 1,26 – 1,28 g/cm3

Fig 11.10 - Strukturat e rrëshirave fenole

Fig.11.11 – Fenoplastet (granulat)- Në kohën e sotme renditen me metalet e zeza dhe me ngjyra

 

Përfitohen me polikondenzim të fenolit dhe formaldehideve me katalizator (ndahet uji) Fenoli : formaldehidi = 1 : 1,  Katalizator bazik – rrëshira resole (,,Bakeliti”) o Me nxehje të sërishme forcohet  Katalizator acidik – rrëshirë fenolformaldehide (,,novolak”) o Nuk forcohet me nxehje Përdoren për prodhimin e laminateve, ngjitësve, pjesëve për motora dhe në industrinë elektrike. Vetitë e fenoplasteve - Fenoplastet kanë veti të vlefshme fizike, mekanike dhe kimike të cilat përcaktojnë përdorimin e tyre në ekonomi. - Kanë peshë të ulët specifike 1,0-1,8 g/cm3 dhe një mesatare prej 1.4 g/cm3. Nëse kemi parasysh se pesha specifike e duraluminit është 2.8, çelikut – 7,8 g/cm3, Cu - 8 g/cm3, atëherë pesha e fenoplasteve është 5 herë më e vogël se mesatarja e përqindjes së metaleve me ngjyra, dhe sa gjysma e peshës së aluminit. - Kanë rezistencë të lartë ndaj korrozionit. Është e njohur se fenoplastet nuk i nënshtrohen korrozionit elektrokimik. - Produktet nga fenoplastet kanë rezistencë të mirë ndaj lagështisë, vajit dhe benzinës si dhe rezistencë mjaft të lartë ndaj acideve dhe kimikalieve të tjera. Këto përdoren gjerësisht si dielektrik kualitativ dhe në këtë aspekt janë materiale shumë të mira të cilat shfrytëzohen në radio komunikacion, etj.

Ngjyra Fenoplastet mund të ngjyrosen me çfarëdo ngjyre. Te përdorimi i vazhdueshëm i ngjyrave, ato mund të mbajnë atë për një kohë të gjatë. Në sipërfaqe të fenoplasteve mund të bëhen vizatime, në të cilat prodhime produkti mbulohet nga një film transparent dhe i qëndrueshëm. Kjo mundëson të bëhen jo vetëm imitime të cilësisë së lartë të llojeve të vlefshme të drurit, ose të FSHTA - Ferizaj, 2012

111

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

mineraleve, por gjithashtu të krijojë materiale të reja dekorative. Fenoplastet i lëshojnë rrezet e dritës në gjatësi valore të ndryshme dhe, në veçanti, pjesë të spektrit ultravjollcë, duke i bërë ato shumë më të mëdha se xhami silikat. Vetitë mekanike Fenoplastet, si të gjitha masat plastike, kanë veti të mira mekanike. Në varësi të përbërjes dhe mbushësve mund të fitohen në formë të materialeve të ngurta dhe të qëndrueshme, ose filma fleksibël, shumë fleksibël dhe të fibrave. Ka një numër fenoplastesh të cilat, për nga forca e tyre krahasohen me hekur dhe çelik. P.sh. raporti i rezistencës në tërheqje të gravitetit të veçantë, për çeliqet strukturore, është rreth 1.600 kg, si dhe për fenoplaste - 1650kg. Kështu, pothuajse e njëjta peshë në strukturën e fenoplasteve do të përputhet me forcën e çelikut. Vetitë kundër fërkimit Shumë prej fenoplasteve e kanë të lartë vetinë kundër fërkimit. Rezistenca ndaj konsumit e disa fenoplasteve në ngarkesa të larta të veçanta është disa herë më e lartë se rezistenca e bronzit antifriksion. Ka fenoplaste që mund të veprojnë pa vajosje për një periudhë të gjatë kohore. Veti të padiskutueshme termo izoluese Të gjitha fenoplastet zakonisht janë përcjellës të dobët të ngrohjes. Përçueshmëria termike e tyre është 0.3 W/mK.

112


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

11.3. Bakeliti

Fig 11.12 – Bakeliti i gatshëm pluhur dhe struktura e tij

Fig 11.13 – Reaksionet e përfitimit të bakelitit


113

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Produktet sintetike rrëshinore të fituara me reaksionin e fenolit dhe formaldehidit me ndihmën e katalizatorëve kanë qenë të njohura qysh në vitet e shtatëdhjeta të shekullit të kaluar. Atëherë shkencëtari A.von Bayer, duke hulumtua mundësinë e sintezës së ngjyrave me bazë fenoli, fitoi një produkt rrëshire pa ngjyrë. Megjithatë kaluan 20 vite dhe nuk u vërejt kurrfarë mundësie e aplikimit praktik të këtyre rrëshirave. Në vitin 1907 dr. Leo Hendrik Baekeland, pas hulumtimit tre vjeçar të reaksionit të polikondenzimit, paraqiti patentën për mënyrën e përfitimit të produkteve të kondensimit nga fenoli dhe formaldehidi. Nga produktet e tilla rrëshinore të përfituara duke përdorë presionin e lartë dhe temperaturën, mund të punoheshin detale të ndryshme, të cilat për shkak të vetive të tyre siç janë fortësia, pa shkrishmëria dhe patretshmëria, mundën me zëvendësua materialet e shfrytëzuara deri atëherë, drurin dhe metalin, për të punua detale të njohura dhe të reja. Fabrika e parë që shfrytëzoi zbulimet e një pas njëshme të Baekelandit ishte Rutgers-werke Aktiengesellschaft, e cila në atë kohë kishte përvojë 60 vjeçare në distilimin e qymyr gurit. Ata e vërejtën se patenti i Baekelandit mund të aplikohej për shfrytëzimin e fenolit, i cili zhvillohej gjatë fitimit të koksit. Kështu filloi punën fabrika e parë komerciale e këtyre rrëshirave sintetike, Bakelite GmbH, e cila filloi së punuari në pranverën e vitit 1910 në kuadër të Rutgerswerkte AG në rrethinën e Berlinit, ndërsa në vjeshtën e atij viti u themelua edhe në SHBA Bakelite Comp.  Rrëshira me qëndrueshmëri të madhe, rezistencë në nxehtësi dhe veti të mira elektrike  Punimi i tubave, kutive për radioaparate, dëgjueseve të telefonave, ndërprerësve të pjesëve të ndryshme elektroteknike, ambalazhet në industrinë kimike dhe kozmetike

Fig 11.14 – Produkte nga bakeliti

114


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 11.15 – Produkte nga bakeliti


115

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

11.4. Poliamidet– PA / perlon, najlon/ o o o o

 

Polikondenzimi i acideve adipine dhe heksametildiamineve Nylon (fije të tekstilit) – produkti më i njohur Masë shumë viskoze, shkrihet vrullshëm në T = 150 – 2700C Me shtrydhjen e masës së nxehtë nëpër grykë fitohen fije të cilat njëkohësisht shtrihen në gjatësi  Aplikimi në industrinë e tekstilit Nëse i shtohen fije qelqi, prodhohen pjesë për aparate shtëpiake, zorrë për benzinë, pulexha, unaza shtrënguese, tuba, fibra, foli për ambalazh, Sot është arrijtë që të prodhohen numër shumë i madh (mbi 3000)i poliamideve të ndryshme (PA), ndërsa më së shumti shfrytëzohen: PA 6, PA 66, PA 610, PA 11 dhe PA 12.

Fig 11.16 - Strukturat e poliamidit

Me numrat prapa shenjës së poliamidit (PA) shënohet numri i atomeve të karbonit në monomer, për shembull, atomi N te monomeri PA 66 gjendet në mes dy vargjeve me nga 6 atome të C, ndërsa monomeri PA 12 përfshinë vargun nga 12 atome të C.

116


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Nylon (polyamide)

Tg = 50°C, Tm = 255°C

Fig 11.17 – Produkte nga Nylon (Polyamide 6/66)


117

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 11.18 – Produkte nga poliamidi

PA shumë herë quhet ,,najlon”. Ka viskozitet të lartë dhe qëndrueshmëri në konsum. Qëndrueshmërinë në tërheqje ka mundësi me rritë me tërheqje, gjegjësisht duke i drejtua fijet e PA. Në masë të konsiderueshme PA e thithë ujin, për këtë nuk përdoret për punimin e pjesëve izoluese-elektrike. Përmirësimi i rezistencës ndaj rrezeve UV dhe nxehtësisë arrihet me shtimin e stabilizuesve. Është i qëndrueshëm ndaj veprimit të shumicës së shkrirësve organik dhe acideve të dobëta. 118


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Shfrytëzohet për prodhimin e pjesëve të ndryshme makinerike: rrotave, dhëmbëzorëve, rrotëve për zingjirë, pjesë të reduktorëve dhe xhuntove për automobila, kushinetave rrëshqitëse (nuk nevojitet mirëmbajtje), pajisje shtëpiake. Tab 13 - Vetitë mekanike dhe fizike të PA VETITË

NJËSIA 3

PA 6

PA 66

PA 12

1,12 – 1,14

1,13 – 1,15

1,01 – 1,02

Dendësia

g/cm


MPa

90 – 165

90 – 99

35 – 69


%

30 – 100

15 – 80

250 – 390


MPa

89 – 110

66 – 99

25 – 51


GPa

2,6 – 3,2

1,7 – 3,8

1,2 – 1,4

Fortësia (Vikersi)

HV

26 – 28

17 – 25

6 – 13

-1 -1


JK g


WK cm

-1

-1

1,6 – 1,67 -1

2,18 – 2,22 -4

1,73 – 1,79 -4

(23 – 25) ∙ 10

-4

(23 – 25) ∙ 10 -5

(22 – 31) ∙ 10 -5

-5


K

(14,4 – 14,9) ∙ 10

(14,1 – 14,7) ∙ 10

Temperatura e zbutjes ose shkr.

0

210 - 220

255 - 265

160 – 209

Temperatura e lartë punuese

0

73 - 87

73 – 87

63 – 77

Temperatura e ulët punuese

0

(-125) ÷ (-75)

(-125) ÷ (-75)

(-125) ÷ (-75)

C C C

(11 – 18) ∙ 10

Temperatura qelqore

11.5. Poli(etilen-teraftalat) – PET

(C10H8O4)n

Tg = 76°C, Tm = 250°C.

Fig 11.19 – Struktura e PET dhe dukja tredimensionale

Fitohet nga reakcioni i polikondenzimit të acidit tereftalik ose të di-metil tereftalatit dhe etilen glikozës:


119

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 11.20 – Skema e përfitimit të PET-it

Fig 11.21 – Lënda e parë për përfitimin e PET

Fig 11.22 – Vargu i polimerizuar i PET

 

I përket grupit të poliestereve të ngopura alifatiko-aromatike Polimerizimi kryhet zakonisht mbi pikën e shkrirjes të poliesterit, dhe shkrirja e fituar ekstrudohet në fije (Terilen, Dacron) ose në formë granulat për prodhimin e filmave dhe pllakave Struktura molekulare e polyethyleneterephthalate mund të prodhohet ose si një termoplastik amorf apo gjysmë-kristal. Lloji amorf është kristal i pastër me stabilitet më të ulët të vetive mekanike dhe veti të mira në tërheqje. Struktura gjysmë-kristalore, nga ana tjetër, ka një nivel të lartë të fortësisë, ngurtësi dhe stabilitet të shkëlqyer në rrëshqitje dhe veti të ulëta ndaj konsumimit gjatë fërkimit. Për shkak të 120


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

rezistencës së saj të mirë në rrëshqitje, nivelit të ulët të absorbimit të lagështisë dhe stabilitetit të shkëlqyer dimensional, materiali është i përshtatshëm në mënyrë ideale për pjesë komplekse me kërkesat më të larta në stabilitetin dimensional dhe sipërfaqet përfundimtare. Për arsyet e përmendura më sipër, vetëm lloji gjysmë-kristalor është i përshtatshëm për aplikime rrëshqitëse. Tab 14 - Vetitë mekanike dhe fizike të polietilentereftalatit VETITË Dendësia Qëndrueshmëria në tërheqje Zgjatimi gjatë këputjes Qëndrueshmëria në shtypje Shtalbësia në goditje (Izod) Moduli i elasticitetit Moduli në prerje Fortësia (Rockwell) Indeksi i thyerjes optike Kapaciteti specifik i nxehtësisë Transmetimi i nxehtësisë Koeficienti i zgjerimit termik (α) Temperatura e përdorimit Temperatura qelqore Temperatura e zbutjes ose shkrirjes Absorbimi i ujit


POLIETILENTEREFTALAT g/cm MPa % MPa 2 J/m GPa GPa

3

kJ/(kg∙K) -1 -1 WK m -1 K 0 C 0 C 0 C ASTM

1,37 – 1,455 55 – 75 50 – 170 38 – 55 13-35 1,35 0,8 M94-101 1,57 – 1,58 1 0,15 – 0,4 −5 7 x 10 120 – 220 (folitë për pjekje) 75 Rreth 265 0,16

121

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 11.23 – Produkte nga PET-i

Fig 11.24 – Produkte nga PET-i

122


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

11.6. Poliesteret – PES o Polikondenzimi I alkooleve shum valentësh dhe acideve organike të pangopura  Poliestere të ngopura dhe të pa ngopura o Poliesteret e pangopura = duroplastet  Përdorimi: lidhëset, impregnuesit dhe masat për presim, ngjitës, masa rrafshuese, lëndë e parë për fije artificiale,…  Me shtimin e mbushësve (fije qelqi) = trupi I automobilave dhe anijeve  Industria e llakeve

Fig 11.25 – Produkte nga PES

11.7. Polikarbonatet – PC

Tg = 145°C, Tm = 225°C. Ky polimer u zbulua në mënyrë të pavarur në Gjermani dhe në SHBA në vitin 1953. Lexani është jashtëzakonisht i qëndrueshëm dhe i fortë, ne e shohim atë më së shpeshti në formën e kompakt disqeve. Ai përdorej më parë gjerësisht në shishe të ujit, por shqetësimet për kullimin e monomerit të paredaktuar ka bë që të mos përdoret për këtë qëllim. Përdorimi: - Pjesë precize për instrumentet matëse, pjesë për orendi shtëpiake, foli, mobile, tuba,... Vetitë fizike - Densiteti (ρ) - Absorbimi i ujit Vetitë mekanike - Moduli i Yongut (E) FSHTA - Ferizaj, 2012

1,20 – 1,22 g/cm3 0.16 – 0,35 % 2,0 – 2,4 GPa 123

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Sforcimi në zgjatje (σt) 55 – 75 MPa Sforcimi në shtypje (σc) >80 MPa Zgjatimi (ε) 80 – 150% Fortësia – Rockwell M70 Sforcimi në thyerje – Izod 600 – 850 J/m Koeficienti i fërkimit (μ) 0,31 Shpejtësia e zërimit 2270 m/s Vetitë termike - temperatura e shkrirjes (Tm) 267 oC - temperatura e kalimit në qelq (Tg) 150 oC - temperatura e lartë punuese 115 – 130 oC - temperatura e ulët punuese - 40 0C - koeficienti i zgjerimi linear 65 – 70 x 10-6/K termik (α) - kapaciteti specifik i nxehtësisë (c) 1,2 – 1,3 kJ/(kg∙K) - Transmetimi i nxehtësisë (k) 0,19 – 0,22 W/(m∙K) Vetitë elektrike - Konstanta dielektrike 2,9 MHz - Sforcimi dielektrik 15 – 67 kV/mm - Rezistenca sipërfaqësore 10 15 Ω/sq - Rezistenca vëllimore 1012 – 1014 Ω∙m -

124


Fatmir Çerkini

12.



MATERIALET POLIMERE

Produktet e poliadicionimit

Poliuretanet (PUR) 

Masë shkumore plastike e butë dhe e fortë, mobilieri, rrëshirë për spërkatje, llake,...

12.1. Poliuretanet – PUR

Fig 12.1 – Produkte nga PUR


125

Fatmir Çerkini

13.

MATERIALET POLIMERE

Polimerët tjerë natyror përpunues

Polimere natyrale konsiderohen lidhjet makromolekulare, masat molekulare nga disa mijëra deri në disa qindra mijëra, të cilat në natyrë gjenden si pjesë të mbetjeve bimore apo shtazore. Ndryshe quhen edhe biopolimere. Për këto materiale thuhet se kanë prejardhje nga burime regjeneruese. Këto janë lidhje shumë të ndryshme ndërmjet veti dhe të përbëra. Duke u bazua në njësitë që përsëriten në makromolekula mund të klasifikohen në disa grupe: 1. Polisaharide 2. Lignin 3. Proteine 4. Kauçuk natyral 5. Rrëshira natyrale Shumica e polimereve natyrale janë degraduese (polimere biodegraduese) d.m.th mund të degradohen nga veprimi i mikroorganizmave(baktereve, kërpudhave, algjeve) deri te dyoksidi i karbonit dhe ujit në kushte aerobe, gjegjësisht dyoksidit të karbonit dhe metanit në kushte anaerobe për një periudhë të caktuar kohore (e cila dallohet nga polimeri në polimer). Në shpejtësinë e biodegrabilitetit ndikojnë faktorët e ambientit si dhe nga materiali polimer (struktura, morfologjia, kristaliteti, funksionaliteti, shkrishmëria dhe masa molekulare).

13.1. Polisaharidet Polisaharidet janë hidrokarbure natyrale polimere të ndërtuara nga 10 e më shumë njësi monosaharide (sheqer). Monosaharidet varësisht nga numri i atomeve të karbonit ndahen në pentoze (5 atome) dhe heksoze (6 atome), e varësisht nga grupet funksionale në aldoze (grupet aldehide) dhe në ketoze (keto grupe). Polisaharidet më të njohura janë niseshteja, celuloza, etj.

13.1.1. Niseshtja (amidoni) Burimet bazë të niseshtes janë drithërat e ndryshëm dhe patatet. Fitimi i niseshtes nga materialet bimore fillon me imtësimin e masës bimore në ujë. Kjo masë filtrohet që të fitohet suspensioni i granulatit të niseshtes, vihet në centrifugë dhe thahet. Nëse ky suspenzion i amidonit ngrohet në 60-800C, kokrrat bymehen dhe pëlcasin, që rezulton krijimin e disperzionit viskoz koloidal. Me ftohjen e disperzionit fitohet një gell. 126


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Amidoni përdoret në industrinë e letrës dhe tekstilit (ngjitësi, përpunimi sipërfaqësor), industri ushqimore si dhe si shtues te shumë polimere sintetike ku si polimer biodegradues provokon dezintegrimin e materialit polimer dhe mundëson degradim më të lehtë nga drita dhe nxehtësia të polimereve sintetike. Struktura morfologjike e granulatit të niseshtes varet nga origjina. Kështu, p.sh. granulati i niseshtes së patateve ka sipërfaqe të lëmuet të rrumbullakët, deri sa sipërfaqja e granulatit të niseshtes së misrit është e parregullt dhe me zbrazëtira. Pikërisht këto zbrazëtira mundësojnë shkapërderdhje më të shpejtë (hidrolizë) të niseshtes së misrit. Si material polimer niseshteja në vete nuk ka veti mekanike të kënaqshme, nëse më parë nuk zbutet, modifikohet kimikisht ose të kombinohet me ndonjë material tjetër. Niseshteja me ekstrudim, gjegjs. me procesin e përpunimit nën ndikimin e nxehtësisë dhe energjisë mekanike, duke iu shtua zbutës shndërrohet në material termoplastik. Në prodhimin e niseshtes termoplastike zbutësit kanë për detyrë me zvogëlua ndikimin e lidhjeve intramolekulare të hidrogjenit duke formua lidhje intramolekulare të hidrogjenit niseshte-zbutës për të kontribua në stabilitetin e vetive të prodhimit.

13.1.2. Celuloza

Fig. 13.1-Struktura e celulozës


Fig.13.2- Celuloza-e papërpunuar

127

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig.13.3- Molekula e celulozës

Celuloza është polisaharid strukturën e së cilës e përbën, ashtu si te niseshteja, vargu i njësive të glukozës të lidhura me lidhje glukozike. Por, për dallim nga niseshteja, celuloza ka konfigurim poliβ-glukozike. Shkalla e polimerizimit të glukozës mund të jetë nga 2000 deri në 6700. Me analizë rentgenologjike është vërtetua se celuloza përbëhet nga zingjirë të gjatë paralel të lidhur me lidhje hidrogjene, pasojë e së cilës është struktura kristalin e celulozës.

Fig 13.4- Struktura e celulozës

Fig 13.5- Përfitimi i celulozës 128


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Dendësia e celulozës kristalin është rreth 1,63 g/cm3 , e asaj amorfe 1,47 g/cm3 . Druri përmban 40 – 50% celulozë, ndërsa pambuku dhe fijet e lirit mbi 90%. Tërësitë e fijeve të celulozës quhen fibrile. Rezistenca kimike e celulozës është në lidhje pikërisht me strukturën e saj fibrile. Shumica e reagensëve thjesht nuk mund të depërtojnë nëpër sipërfaqen e fijeve. Me acetolizimin e celulozës fitohet disaharidi i celobiozës, fig 13.6. Siç po shihet celuloza në të vërtetë është e përbërë nga vargu i njësive celobioze.

Fig. 13.6- Struktura e celobiozës

Fig 13.7- Struktura e celulozës


Fig 13.8- Nitroceluloza

129

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 13.9- Produkte nga celuloza

Fig. 13.10-Acetati i celulozës

Me hidrolizë të plotë të celulozës fitohet D-glukoza. Hidroliza e celulozës (saharifikimi) është me interes gjatë prodhimit të bioetanolit dhe prodhimit të ushqimit për kafshë. Kjo mund të bëhet në tri mënyra: - Në një shkallë, me thartirë të koncentruar (HCl, H2SO4, HF) - Në dy shkallë, në thartirë të holluar - Enzimatik Lignini, i cili fitohet si nusprodukt i hidrolizës së celulozës, mund të shërbej si burim energjie për procesin e hidrolizës ashtu që bënë procesin më ekonomik. 130


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Dekompozimi enzimatik i celulozës bëhet në prezencë të enzimave të ndryshme me emërtimin celulozë, të cilët janë prezentë në disa baktere dhe kërpudha të cilat mund të shkëpusin lidhjen βglukozike. Në masën drunore gjendet edhe 5 – 16% celulozë me shkallë të polimerizimit më të vogël se 200. Ky polisaharid quhet hemicelulozë.

13.1.2.1.

Fijet natyrale celuloide

Qysh nga parahistoria njeriu përdoroi fijet nga celuloza të cilat i gjeti në natyrë: pambuku, liri, konopi, … Pambuku Pambuku është bimë nga familja Gossypium e cila kultivohet kryesisht në SHBA, Indi, Pakistan, Brazil, Egjipt, Turqi, Rusi, ...Gjatësia e fijeve është 2 – 5 cm, ndërsa trashësia 5 – 20 μm. Pas mugullimit pambukut i duhen 3 – 4 muaj për të lulëzua, ndërsa pas lulëzimit duhen 2 – 3 muaj që të piqet fara. Një të treten e masës e përbëjnë fijet e pambukut, pjesën tjetër fara.

Fig. 13.11-Molekulat e pambukut

Fig. 13.12-Bima e pambukut

Mbledhja e pambukut bëhet me dorë ose me makinë, pastaj pambuku ndahet nga fara dhe përpunohet mëtutje. Pambuku i mbledhur me dorë është më i pastër se sa ai i mbledhur me makinë. Një fije pambuku jep deri në 1250 g pambuk. Fijet e pambukut me trajtime dhe përpunime të posaçme kimike, shndërrohen në tekstil për të fitua produkte tekstile, pëlhura, etj. të cilat vlerësohen si më të çmuarat.


131

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig. 13.13- Mbledhja me dorë e pambukut

132


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig. 13.14- Produkte nga pambuku

Fijet e lirit Nuk fitohen nga frutet por nga lëvorja e një lloji të bimëve Linum usitatissimum. Nga farat fitohet vaji i lirit që shërben për impregnimin e drurit dherave dhe llakeve. Kërcellët e këtyre bimëve zhyten në ujë 3 – 6 ditë, gjë e cila shkakton dekompozimin oksidik të ligninit. Pjesa drunore ndahet nga fijet celuloze të cilat përpunohen. Nga 100 kg kërcell i tharë fitohen rreth 12 kg fije të lirit. Liri kultivohet në Rusi, Ukrainë, Poloni, Gjermani, Francë, Belgjikë,... Kërcelli është i lartë (30 – 80 cm), i drejtë, me prerje rrethore, me fletë, në pjesën e sipërme është e degëzuar. Fletët janë të shpërndara alternativisht, të gjata 2 – 3 cm, të gjëra 2 – 4 mm. Lulet i ka në maje të degëve më të larta. Liri kositet ose nduket, ndërsa fara ndahet me të rrahura. Përdorimi Fara e lirit është një nga burimet më të rëndësishme të vajrave. Ekzistojnë të dhëna, që liri në këtë aspekt është kultivua qysh para 6000 viteve. Përmbajtja e vajit në far është nga 32% deri në 43%. Vaji i lirit kryesisht përdoret për prodhimin e ngjyrave, llakut, sapunit të butë dhe ngjyrave të shtypit. Vaji i lirit gjithashtu përdoret për prodhimin e disa preparateve farmaceutike. Rusia është prodhuesi më i madh i fijeve tekstile të lirit me 70% të pjesëmarrjes në tregun botëror. Fijet e lirit janë jashtëzakonisht të forta, të qëndrueshme dhe zgjatuese. Përdoren për punimin e rrobave prej liri, penjve, letrës kualitative, materialit izolues. Histori Liri dikur ka qenë bima kryesore për tekstil, ndërsa sot vjen pas pambukut. Origjina e lirit nuk është plotësisht e qartë, nga se është i njohur si bimë kulturore qysh nga parahistoria. Egjiptianët e vjetër kanë bartë veshjet nga liri, i kanë mbështjellë mumiet me pëlhurë të lirit, ndërsa fotot e bimës së lirit mund të shihen në muret e varreve. Grekët e vjetër e kanë sjellë lirin herët para paraqitjes së krishterimit.


133

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 13.15 -Vaji i lirit dhe farat e tij

Fig 13.16 -Liri

Fig 13.17 - pëlhura prej liri

Fijet e konopit (Cannabis sativa) kultivohet përafërsisht në viset e njëjta si edhe liri, por edhe në Italinë veriore, në Lindjen e afërt dhe të mesme. Kultivimi i konopit po bie shpejt sepse po e zëvendësojnë fijet sintetike. Tekstili, rrobat, mbathjet, pëlhura, konopi, letra, materiali ndërtimor janë vetëm disa nga produktet të cilat mund të prodhohen nga fijet e konopit, deri sa nga farat mund të fitohet vaj i shkëlqyer.

134


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 13.18 -Farat e konopit

Fig 13.19 -Vaji i konopit nga farat

Fig 13.20 – Produkte nga konopi


135

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 13.21 - Bimët e konopit

13.2. Fijet nga proteinat Duke marrë parasysh formën proteinat mund të ndahen në dy grupe: Proteinat globulare dhe proteinat fijore. Proteinat globulare janë të lidhura me lidhje të forta hidrogjene intramolekulare në forma sferike ose eliptike (enzime, hormone, albumine nga vezët, hemoglobine). Forcat intermolekulare të tyre janë më të dobëta, janë të shkrishme në ujë dhe disa tretës kripërash. Proteinat fijore janë molekula të gjata që përbëjnë strukturën e indeve shtazore. Këtij grupi i takojnë fibroini (mëndafshi), keratini (leshi, flokët, thonjtë, brirët, pendlat), kolagjeni (lëkura) dhe miozin (muskujt).

13.2.1. Mëndafshi

Fig. 13.22 - Struktura primare e fibroin mëndafshit 136

Fig. 13.23 - Struktura molekulare e mëndafshit FSHTA - Ferizaj, 2012

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Mëndafshi natyral është proteinë fijore të cilën e prodhon krimbi i mëndafshit. Mëndafshi zakonisht është i përbërë nga më tepër se 70% të aminoacideve. Mëndafshi përdoret për prodhimin e pëlhurave të çmuara dhe luksoze. Varësisht nga lloji i aminoacideve, gjegjësisht nga lloji i bubave të mëndafshit, ndërron edhe shkalla e kristalitetit të fibroinit. Në mënyrë që të fitohet mëndafshi, lavrat mbyten me avull ose me ajër të nxehtë. Me zhytjen e predhave ngjitësi i mëndafshit zbutet. Brushat rrotulluese kapin fundin e fijeve të mëndafshit dhe mbështjellin 4 – 10 fije së bashku. Nga 3000 – 4000 m fije për predhë, vetëm rreth 90 m mbetet e padëmtuar dhe për tu shfrytëzuar. Fijet e mëndafshit zbuten duke i futë në vaj, e pastaj pastrohen me sapun me sa më pak përbërje alkalike. Me këto veprime mëndafshi humbë në peshë rreth 25%, kështu që duhet të përforcohet (me mbushës). Mbushja bëhet duke i trajtua fijet me tretjet ujore SnCl4 dhe Na2HPO4, të cilat iu japin fijeve Sn – fosfat. Sn- fosfati me ndihmën e Na-silikateve kthehet në Sn-silikat. Kjo mënyrë e përpunimit të mëndafshit përmirëson butësinë në prekje dhe shkëlqimin. Trajtimi me tanin bëhet vetëm në rastet kur mëndafshi duhet të ngjyroset me të zezë. Përmbajtja e zakonshme e lagështirës në mëndafsh është rreth 11%, ndërsa aftësia e thithjes së lagështirës është deri në 30%. Mëndafshi gjithashtu dallohet me aftësi të madhe të ënjturit gjatë së cilës prerja tërthore e fijeve rritet 30 – 40%. Për shkak të karakterit të theksuar acidik ka afinitet ndaj ngjyrave bazike.

Fig. 13.24 - Produkte nga mëndafshi


137

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig. 13.25- Produkte nga mëndafshi

138


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

13.2.2. Leshi

Fig. 13.26- Struktura e keratinës dhe karakteristikat

Leshi është keratinë me strukturë fijore, proteinë shtazore e patretshme që përmban kopolimer me rreth 17 monomer të ndryshëm amino-acid. Ka strukturë keratine α – spirale. Këto peptide helikoidale janë të lidhura në bashkësi me nga tre zingjirë dhe formojnë protofibrile. Njëmbëdhjetë protofibrile formojnë mikrofibrilin nga të cilët nëntë protofibrile rrethojnë dy. Në hapësirën në mes protofibrileve në mikrofibril gjendet matrica proteine me pjesëmarrje të lartë të squfurit (6%). Më shumë mikrofibrile formojnë një makrofibril të ngjashëm me fijet në konop, fig. 13.27. Produktet prej fijeve të leshit, të pambukut, të mëndafshit janë shumë të shëndetshme për njeriun. Për rritjen e cilësisë këtyre fijeve shpeshherë u shtohen edhe fije sintetike, siç janë ato poliesterike.


139

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig. 13.27- Skema e fijeve të leshit

Një nga karakteristikat e cilësisë së leshit është trashësia e fijeve dhe pastërtia. Trashësia e fijeve është specifikuar me mikrona. Fibrat e leshit kanë trashësi të ndryshme, edhe nëse ato vijnë nga delja e njëjtë. Leshi i deleve merino ka një trashësi prej 15 – 25 mikron, kurse i deleve normale shkon nga 30 – 50 mikron. Për krahasim një fije floku i njeriut është 50 – 100 mikron.

140


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig. 13.28 - Produkte të leshit


141

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

13.2.3. Vetitë e fibrave natyrale Me qëllim të përmirësimit të qëndrueshmërisë fijet i nënshtrohen procesit të tërheqjes së ftohtë. Në temperaturë të caktuar fijet nga veprimi i forcës tërhiqen dhe në këtë mënyrë zingjirët polimer të tërhequr në një masë të caktuar orientohen. Në këtë mënyrë morfologjia fizikale e orientuar bëhet stabile dhe ruhet edhe në produktin përfundimtar ( e pakthyeshme, deformim ireversibil). Qëndrueshmëria e fibrave matet me dinamometër (këputëse), gjatë së cilës përcaktohet forca gjatë së cilës fijet e gjatësive të caktuara këputen (qëndrueshmëria këputëse). Njësia për qëndrueshmërinë këputëse të fijeve është cN/dtex (cN = e qinta pjesë e Njutonit, centi njuton). Për punimin e produkteve përdoruese fijet duhet të kenë qëndrueshmërinë këputëse më së paku 2,5 cN/dtex. Qëndrueshmëria këputëse e disa fijeve është tregua në tab. më poshtë Tab. 15 – Qëndrueshmëria këputëse e fibrave natyrale

Fibrat Pambuku Liri konopi leshi mëndafshi

Qëndrueshmëria këputëse cN/dtex 3,0 – 4,9 2,6 – 7,7 5,8 – 6,8 1,0 – 1,7 2,4 – 5,2

Transmetimi i nxehtësisë dhe temperatura e degradimit të këtyre fijeve natyrale më të rëndësishme janë tregua në tab. më poshtë. Transmetimi i nxehtësisë shprehet me sasinë e nxehtësisë në kJ për minutë që e bënë shtresa e materialit me trashësi 0,5 mm gjatë 20 0C. Tab. 16 – Transmetimi i nxehtësisë dhe temperatura e degradimit

Fibrat Pambuku Leshi Mëndafshi

Trans,nxeh. kJ/min 0,255 0,197 0,180

Temper. e degrad. 0C 150 135 150

Fijet, në mes tjerash, duhet të kenë veti që të marrin mirë ngjyrën. Pas ngjyrosjes vetitë e fijeve nuk guxojnë të ndryshojnë dukshëm. Fijet natyrale në mes veti mund të dallohen sipas shpejtësisë dhe mënyrës së djegies, erës dhe mbetjes pas djegies. Fijet e celulozës digjen shpejtë dhe vazhdojnë të digjen edhe pas largimit të flakës. Gjatë kësaj ndihet erë e letrës së djegur. 142


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fijet proteine (leshi dhe mëndafshi) digjen ngadalë dhe pas largimit nga flaka pushojnë së djeguri. Ndihet aromë e flokëve dhe pendlave të djegura.

Fig. 13.29 - Testimi i fibrave

13.3. Kazeini Kazeini (nga lat. Caseus = djathë) është proteina kryesore në qumështin e bagëtive (p.sh. në qumështin e lopës). Kazeini jep një qëndrueshmëri të fortë pas koagulimit në gjizë, djathë e produkte tjera.

Fig. 13.30 - Kazeini pluhur

Fig. 13.31 - Struktura e kazeinit

Paraqet 80% nga të gjitha proteinat e qumështit dhe i përbërë nga 21 amino thartira të ndryshme. Përzierja e kazeinit dhe formaldehideve është patentua në vitin 1899 dhe paraqet një prej materialeve të para polimere sintetike të quajtur galalit. Është përdorë për punimin e ndërprerësve elektrik të tensionit të ulët, të pendave të shkrimit dhe pullave. Materialet moderne polimere plotësisht e kanë zëvendësua galalitin i cili sot përdoret kryesisht për punimin e pullave speciale. Kazeini ka aplikim në FSHTA - Ferizaj, 2012

143

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

kozmetikë, në industrinë e ngjitësve, ngjyrave dhe tekstilit. Ngjitësit nga kazeini përveç kazeinit përmbajnë zbutës (p.sh. glicerol) dhe shtues kundër prishjes. Këta ngjitës bëjnë pjesë në grupin e ngjitësve ekologjik. Shërbejnë për ngjitjen e tiketave prej letre në ambalazhet plastike dhe prej xhami.

Fig. 13.32 - Pulla nga galaliti /kazeini

Fig. 13.33 - Produkte plastike - të kazeinit

Fig. 13.34 - Fije të kazeinit

Fig. 13.35 - Alfa struktura e kazeinit

144


Fatmir Çerkini

14.

MATERIALET POLIMERE

Gjendjet fizike të materialeve polimere

Gjendjet agregate (fazore) të materieve, në përgjithësi janë: - E ngurtë - E lëngët - E gaztë - Plazmatike Lidhjet makromolekulare nuk është e mundur plotësisht me i përshkrua me gjendjet e mësipërme. Polimeret në gjendje të ngurtë janë pjesërisht kristalore ose plotësisht amorfe, ndërsa në gjendje të lëngët janë në lëng shumë të trashë (shumica amorfe, por mund të jenë edhe struktura të rregulluara. Polimeret nuk kalojnë në gjendje të gaztë, por në temperatura shumë të larta dekompozohen. Për shkak të madhësive të makromolekulave, konfiguracionit, simetrisë dhe lidhjeve sekondare, varësisht nga temperatura e me te edhe fleksibilitetit të segmenteve dhe tërë makromolekulave, polimeret mund të hasen në katër gjendje fizike ose deformuese (1 kristalore dhe tre amorfe): - Kristalore - Qelqore - Gjendje gome - Lëngu të trashë (amorfe) Janë të definuara tri gjendje të veçante agregate të masave plastike: 1. Qelqore – sikur edhe te qelqi, deformimet janë relativisht të vogla, të cilat për një moment ndodhin, mund të përshkruhen përafërsisht me ligjin e Hookut dhe janë të kthyeshme, 2. Gome – deformimet janë relativisht të mëdha, nevojitet një kohë e caktuar për paraqitjen dhe zhdukjen e tyre (përfundimi i ngarkesës) dhe janë të kthyeshme, 3. Gjendje e rrjedhjes – masa rrëshqet në drejtim të veprimit të ngarkesave duke u deformua pa kthim(rrjedhje). Temperatura e kristalizimit, Tg – kalimi nga gjendja qelqore në gjendje gome Temperatura e shkrirjes, Tm – kalimi nga gjendja kristalore në amorfe Temperatura e rrjedhjes, Tf – kalimi nga gjendja e gomës në gjendje rrjedhëse Kalimet karakteristike shihen më së miri me lakoret termo mekanike - tregojnë varshmërinë e deformimeve ose vëllimit specifik nga temperatura.


145

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig. 14.1 – Varësia e deformimeve dhe temperaturave kalimtare për polimere

Nëse gjendja qelqore është nën temperaturë të dhomës (temp. e përdorimit) thuhet se materiali ka fazën amorfe gomore (PE, PP). Nëse gjendja qelqore është mbi temperaturë të dhomës (temp. e përdorimit) thuhet se materiali ka fazë amorfe qelqore (PMMA, PS).

146


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

14.1. Vetitë mekanike -

sjellja e materialit nën ndikimin e sforcimeve mekanike te materialet polimere varen nga natyra dhe struktura e makromolekulave lloji dhe sasia e shtuesve për shkak të molekulave të mëdha të polimereve këto veti varen nga koha

Më së shpeshti përcaktojnë vetitë sforcim – deformim. DEFORMIMET – ndryshimi i formës ose madhësisë së kampionit të materialit nga veprimi i forcës Deformimet elastike – tipi i deformimeve kthyese: pas ndërprerjes së veprimit të forcës trupi kthehet në formën e mëparshme (elastomeret). Deformimet plastike – deformimet e pakthyeshme: pas ndërprerjes së veprimit të forcës trupi nuk kthehet në formën e mëparshme. Në zonën e deformimeve plastike janë prezentë edhe deformimet elastike ashtu që trupi për këtë vlerë (pjesërisht) kthehet në formën e parë.


147

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Thyerjet – tip i deformimeve të pakthyeshme pasi që materiali të kalojë nëpër deformimin elastik (ose elastik dhe plastik). Në pikën e thyerjes forcat e akumuluara janë të mjaftueshme për të shkaktua ndarjen e makromolekulave dhe thyerjen. Forca e sforcimit (σ) përcaktohet duke marrë parasysh zgjatimin e tërë (ε):

  (l  l0 ) / l0 l – gjatësia e kampionit gjatë një sforcimi të caktuar l0 – gjatësia fillestare e kampionit

σ = E∙ε E-moduli i elasticitetit Format kryesore të lakoreve sforcimi – zgjatimi

Fig. 14.2 – Diagrami sforcimi-zgjatimi për polimere të ndryshme

148


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 14.3- Lakoret tipike sforcimi-deformimi për tipa të ndryshme të polimereve PMMA-Polimetilmetakrilat, PA6-Poliamide/Nylon, ABS- Akrilonitril Butadien Stiren PP-Polipropilen, HDPE- Polietilen i dendësisë së lartë, LDPE- Polietilen i dendësisë së ulët

Fig 14.4- Trekëndësh i ndarjes së materialeve polimere në kristalore dhe amorfe


149

Fatmir Çerkini

15.

MATERIALET POLIMERE

Shtuesit te polimeret

Polimerët një komponentësh rrallë përdoren në teknikë. Në të vërtetë, me qëllim që vetitë e polimereve të iu përshtaten sa më mirë kërkesave si dhe zvogëlimit të çmimit dhe zgjatjes së afat shërbimit të produktit, komponenti kryesor përzihet me shtues të përshtatshëm. Për shembull, për të përmirësuar lakueshmërinë komponentit themelor i shtohen plastifikatorët - tretës organik shumë të paqëndrueshëm.

polimerët + shtuesit = masat plastike Sipas natyrës së shtuesit dallohen këto grupe të shtuesve: Emri i grupit të shtuesëve

Qëllimi

Materie aktive kimike

Rrjetëzues, shkumëzues, shtues për zvogëlimin e djegshmërisë

Modifikues të vetive kimike

Shtues për rritjen e: Rm, E dhe zbutjes

Modifikues të vetive sipërfaqësore

Shtues për zvogëlimin e parrafshirave, rregullues të athezionit, antistatik

Modifikues të vetive të përgjithshme

Ngjyrë, pigmente

Përmirësues të formësimit

Rregullator të viskozitetit, stabilizues termik, ndarës

Përmirësues të qëndresës

Stabilizator të dritës, antioksidues, biocide

Shtues për zvogëlimin e çmimit

Mbushës (pluhur druri dhe guri)

Shtues tjerë

Aromë, dezodorant

15.1. Mbushësit Janë elemente organike ose inorganike që iu shtohen masave plastike me qëllim të përmirësimit të vetive mekanike dhe të formësimit – zvogëlimit të çmimit të produktit Mbushësit inorganik  Pluhurat: lidhjet inorganike pluhur (CaCO3, MgCO3, CaO dhe ZnO),  Fibra: minerale, të xhamit  Gëlqerja, etj. Mbushësit organik  Pluhurat: dru, mbetje plastike, letra e grimcuar,  Fibra: natyrale, sintetike,  Celuloza, etj. Te përdorimi i mbushësve shtrohen kërkesat që ato të iu qëndrojnë ngarkesave termike dhe mekanike të cilat paraqiten gjatë përpunimit të masave plastike. Mbushësit inorganik shtohen në formë të pluhurit gjatë kohës së përzierjes me shtuesit tjerë si: zbutësit, stabilizatorët, ngjyrat, që të homogjenizohen mirë me to.

150


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Mbushësit, masës plastike ia rrisin rezistencën ndaj fërkimit, ia rrisin peshën vëllimore, absorbojnë ujin, e në shumicën e rasteve ia rrisin fortësinë. Zakonisht sasia e mbushësve që u shtohen masave plastike sillet prej 10 deri 20 %.

15.2. Stabilizatorët Ngadalësimi i vjetrimit – dekompozimit të polimerit me kalimin e kohës. Stabilizatorët janë substanca të cilat sigurojnë qëndrueshmërinë e polimereve në rast të veprimit të faktorëve të jashtëm siç janë temperatura, rrezatimi ultraviolet etj. Mbrojtja e PVC nga ndikimi i veprimit të temperaturave të larta dhe rrezatimit ultraviolet arrihet me sapunë, me kompozime organike të kallajit ose të metaleve të rënda. Mbrojtja e materieve me bazë të butadienit (gomës) nga vet oksidimi në ajër arrihet me shtimin e kompozimeve fenole. UV stabilizatorët – pengojnë ndikimin e dëmshëm të rrezatimit ultraviolet (Dielli), Antioksiduesit – pengojnë ndikimin e dëmshëm të oksigjenit (atmosfera). Masat plastike kanë prirje të oksidohen në temperatura të larta, kjo d.m.th më së shumti gjatë kohës së përpunimit. Oksidimi i masave plastike është shumë i padëshirueshëm, sepse ndikon negativisht në vetitë mekanike të prodhimeve. Oksidimin e shkakton prezenca e oksigjenit në ambient. Me qëllim që të pengohet procesi i oksidimit të masave plastike gjatë kohës së përpunimit përdoren elemente të përshtatshme, të cilat duhet shtua para fillimit të përpunimit të plastmasave. Në shumicën e rasteve lënda e parë vjen me antioksidues, por varësisht nga kushtet e përpunimit, nëse paraqitet nevoja përpunuesi mund ti shtojë vet në sasi më të mëdha. Këto elemente janë konsumues të fortë të oksigjenit dhe për këtë nuk lejojnë që ai të harxhohet në oksidim të plastmasave, por e harxhojnë për nevoja të veta dhe kështu e mbrojnë masën plastike nga oksidimi. Meqenëse pengojnë oksidimin e masave plastike quhen antioksidues. Përdorimi i antioksiduesve në sasi prej 0,2 deri 0,3 % është e mjaftueshme për të mbrojt çfarëdo materiali plastik nga çdo oksidim termik. Sot ekzistojnë tipa të caktuara të antioksiduesve për mbrojtjen e masave plastike të caktuara.

15.3. Akceleratorët Akceleratorët (përshpejtuesit) iu shtohen materialeve polimere me qëllim të shpejtimit të fortësimit të tyre gjatë përpunimit. Zakonisht shtohen gjatë prodhimit të ngjyrave dhe ngjitësve.

15.4. Ngjyrat Përmirësimi i pamjes vizuale të produktit (e tërë masa e materialit ose sipërfaqja e produktit). Ngjyrosja e masave plastike nga aspekti dekorativ ka rëndësi të thellë dhe në të shumtën e rasteve është lëmi e dizainerëve. Procesi i ngjyrosjes mund të kryhet ose gjatë prodhimit ose gjatë përpunimit të masave plastike. FSHTA - Ferizaj, 2012

151

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Teknika e ngjyrosjes së masave plastike mund të kryhet në dy forma: a)ngjyrosja masive dhe b)ngjyrosja sipërfaqësore Teknika e fundit e ngjyrosjes përdoret më rrallë, zakonisht në rastet kur temperaturat e përpunimit të masave plastike janë aq të larta sa që ngjyra nuk mund të mbetet e pa ndryshuar. Ngjyrosja masive është teknikë e cila më së shumti përdoret, ku ngjyrat në formë pluhuri ose në formë kokrrizash, si koncentrat, i shtohen masës plastike gjatë kohës së përpunimit. Ngjyrat të cilat përdoren për ngjyrosje të masave plastike, me teknikën e ngjyrosjes në masë, mund të jenë të tretshme ose transparente dhe zakonisht janë me prejardhje organike, por mund të jenë edhe të patretshme(pigmentet). Ngjyrat transparente përdoren për ngjyrosjen e masave plastike nëse edhe ato janë transparente dhe kur nga prodhimi i gatshëm kërkohet tejdukshmëri. Ngjyrat për ngjyrosjen e masave plastike në treg gjenden në formë pluhuri, të pastave dhe si koncentrat. Për zgjedhjen e ngjyrave, në praktikë zakonisht vendosin kërkesat për gjallëri dhe qëndrueshmëri të ngjyrosjes ndaj dritës, ujit, kemikalieve, nxehtësisë etj. Kështu që duhet pasur kujdes në to. Rrjedhimisht, ngjyrat që do të përdoren, duhet të mos jenë toksike, të kenë një granulometri të përshtatshme dhe të mos thithin lagështirën.

15.5. Pigmentet Pigmentet shtohen me qëllim që produkti të merr ngjyrën e duhur dhe në princip nuk ndikon në vetitë fizike të tij.

15.6. Lubrifikuesit Pengojnë ngjitjen e produktit për sipërfaqe të veglës që përdoret për punimin e tij (vaji dhe dylli). Gjatë përpunimit të masave plastike në temperatura të larta vjen deri te një fazë kur masa plastike bëhet viskoze, kështu që fillon të ngjitet për sipërfaqet metalike të makinës për përpunim. Kjo dukuri e vështirëson punën normale. Që të mënjanohen shkaktarët e ngjitjes së masës për sipërfaqet metalike, përdoren mjetet për lubrifikim, të cilat i shtohen masës në sasi të vogël. Këto mjete zakonisht nuk përzihen me masën plastike, por e lehtësojnë rrjedhjen dhe përcjelljen më të mirë të masës nëpër makinë. Si lubrifikues kryesisht përdoren rrëshirat polietilene, pastaj parafina dhe sapunët e ndryshëm metalik. Një lloj special i mjeteve lubrifikuese përdoret për lyerjen e sipërfaqeve të zbrazëtirave në kallëpe me qëllim që më lehtë të ndahen pjesët e fituara plastike. Këso mjetesh janë: sapuni, detergjentet, vajrat minerale, etj. Lubrifikuesit mund të jenë: Mineral (të prodhuar me përpunimin e naftës), dhe Natyral ( me origjinë bimore dhe shtazore)

152


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

15.7. Plastifikatorët -(zbutësit) Janë kompozime kimike, kimikisht aktive, të cilat nganjëherë shtohen në sasi shumë të mëdha me qëllim të rritjes së plasticitetit të produktit dhe të lehtësojnë shkallën e përpunueshmërisë. Përdorimi i kësaj lënde ndihmëse në sasi të tepruara jo vetëm që do të rrisë shpenzimet materiale, por edhe mund të shkaktojë reduktim të rrezikshëm të karakteristikave mekanike të masave plastike. Si plastifikatorë kryesisht përdoren thartirat organike, amoniaku, alkooli.

15.8. Antistatikët Masat plastike janë izolator të fuqishëm elektrik, që d t th. nuk e përcjellin rrymën elektrike. Për këtë arsye gjatë kohës së përpunimit të tyre, gjatë fërkimit, orientimit dhe proceseve të ngjashme vjen deri te grumbullimi i elektricitetit në sipërfaqet e prodhimit të gatshëm. Ky është elektriciteti statik i cili pengon prodhimin normal, e krahas kësaj shkakton tërheqjen e grimcave të pluhurit në sipërfaqet e pjesës prodhuese, që i jep pamje estetike të keqe prodhimit. Që fenomeni i elektricitetit statik të mënjanohet duhet që sipërfaqen e masës plastike ta bëjmë të rrjedhshme. Kjo mund të arrihet në dy mënyra dhe atë: ose ta lyejmë sipërfaqen me tretje kripërash ose në vet masën të shtojmë substanca të caktuara që ia rrisin përcjellshmërinë masës plastike. Elementet të cilat përdoren për këtë qëllim quhen antistatik. Zakonisht këto janë kripërat amonjake të thartirave me shumë yndyrë. Njihen me emrat komercial si: antistatikum, stateksan etj.

15.9. Elementet për shkumëzim Në shumicën e rasteve të përdorimit kërkohet që prodhimi të ketë strukturë me zbrazëtira ose siç thuhet strukturë celulare. Me fjalë tjera, prerja e pjesës prodhuese duhet të duket me zbrazëtira sikur sungjeri. Veprimi me të cilin fitohet kjo strukturë njihet me emrin ekspandim ose shkumëzim, ndërsa elementet që e mundësojnë ekspandimin –shkumëzues. Ekzistojnë elemente fizike dhe kimike për shkumëzim. Industria e materialeve ndihmëse prodhon lëndë kimike për shkumëzim në formë të pluhurit të cilat posedojnë vetinë që nën ndikimin e nxehtësisë, gjegjësisht në temperatura të caktuara, kalojnë gati përnjëherë nga gjendja e ngurtë në gjendje të gaztë. Këto lëndë termikisht shndërrohen në gaze, kështu bëjnë zgjërimin, gjegjësisht fryerjen e masës plastike. Procesi i shkumëzimit fillon në cilindër të makinës, por ekspandimi i përfundimtar dhe më i madhi bëhet në kallëp. Kur tretja e ekspanduar e masës plastike të ftohet dhe të ngurtësohet ajo e ruan strukturën e tillë të zgjeruar. Me anë të shkumëzimit arrihet që prodhimi i gatshëm të FSHTA - Ferizaj, 2012

153

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

zvogëlojë peshën e vet dhe të kursehet material. Në treg gjenden shumë preparate për shkumëzim ndër të cilët janë të njohura Genitron dhe Porofor. Produktet gazore të lëndëve të mësipërme ekspanduese janë: azoti, dyoksidi i karbonit, amoniaku dhe një sasi e monoksidit të karbonit. Shkumëzuesit janë materie në formë pluhuri të cilat u shtohen granulateve të masës plastike në fazën e përzierjes me aditivët tjerë në sasi prej 0,2 deri 2 %, varësisht nga efekti që dëshirohet të arrihet. Me këto lëndë mund të ekspandohen: polietileni, polistireni, PVC, polipropileni etj. Reduktimi i peshës së prodhimit të gatshëm mund të shkojë edhe deri në 60 %.

16.

Vjetrimi i materialeve polimere

Ashtu siç korrodohen metalet nga ndikimi i ambientit, ashtu edhe materialet polimere vjetrohen gjatë kohës së shfrytëzimit të produkteve, gjatë veprimit të agjentëve degradues, vjen deri te ndryshimet e padëshiruara të vetive të materialeve polimere. Vjetrimi i materialeve polimere përfshinë procese të ndryshme fizike dhe kimike: a) Dekompozimi i polimereve duke iu ndryshua struktura e tyre, b) Deformimet dhe lajmërimi i plasaritjeve të imëta, c) Nxjerrja e pigmenteve dhe ndryshimi i ngjyrës, d) Turbullimi i tejdukshmërisë së materialeve polimere, e) Grimcimi dhe shkrirja. Për shkak të ndërtimit të komplikuar të polimereve dhe numrit të madh të agjentëve degradues, mekanizmat e vjetrimit nuk mund të sqarohen plotësisht. Në vjetrimin e elastomereve ndikojnë: rrezet e diellit, lagështia, oksigjeni, ozoni dhe agjentët e ndryshëm kimik. Gjatë vjetrimit: • Përkeqësohen vetitë mekanike dhe lajmërohen deformimet, • Sipërfaqet e lëmueta e humbin shkëlqimin, ndërsa elastomeret e ngjyrosura e humbin ngjyrën, • Produktet deformohen dhe lajmërohen plasaritjet e vogla. Procesi i vjetrimit të elastomereve mund të ngadalësohet me magazinim adekuat. Depoja duhet të jetë e ftohtë, e thatë, pa pluhur dhe e ajrosur si duhet. Temperaturën në deponi duhet mbajtur në kufijtë -100C ˂ T ˂ 200C, ndërsa produktet duhet të jenë të larguara nga trupat ngrohës më shumë se një metër. Lagështia e ajrit duhet të jetë rreth 65 0C. Me qëllim që të zvogëlohet ndikimi i dëmshëm i rrezeve të dritës dritaret e deponisë duhet të ngjyrosen me ngjyrë portokalli ose të kuqe. Në të njëjtën hapësirë nuk lejohet të ruhet lëndë djegëse, shkrirës e as kemikalie të ndryshme.

154


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

16.1. Ndryshimi i vetive mekanike me kalimin e kohës Gjatë përdorimit ndryshojnë vetitë mekanike të polimereve, ndërsa dinamika e ndryshimit varet nga lloji dhe tipi i materialit.

Polietileni HD-PE Poli (vinilkloruri) PVC i fortë Fig 16.1- Ngarkesa e lejuar në varësi nga koha e përdorimit dhe temperatura punuese

16.2. Ruajtja e ambientit Shfrytëzimi optimal i resurseve natyrore nënkupton afat shërbimin më të gjatë të materialeve (materiali i njejtë polimer të shfrytëzohet më shumë herë). Masat që duhet ndërmarrë janë:


155

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Kur depozitimi i materialeve polimere është i pashmangshëm, kjo nuk guxon të shkaktojë ndryshime të dukshme të ambientit. Në këso raste duhet dallua tre lloje të polimereve degraduese:

POLIMERET DEGRADUESE

degraduese

biodegraduese

kompostibile

Fig 16.2- Një ndarje e polimereve degraduese

16.2.1. Polimeret degraduese Në natyrë nën ndikimin fiziko-kimik të ambientit (rrezatimi i diellit, oksigjeni, nxehtësia, lagështia) dekompozohen deri në grimca të imëta të cilat pak a shumë e ndotin ambientin.

16.2.2. Polimeret biodegraduese Në kushtet natyrale nën ndikimin biokimik të mikroorganizmave pak ose shumë plotësisht dekompozohen. Dekompozimi është i ngadalshëm, për 60-180 ditë dekompozohen 60-90%.

16.2.3. Polimeret kompostibil Për kohën prej 2-3 muajve dekompozohen në komposto. Masat plastike kanë fuqi termike të madhe kështu që prodhimet nga masat plastike pas kalimit të afat qëndrueshmërisë së tyre, nëse nuk janë biodegraduese dhe as kompostibile, mund të shfrytëzohen edhe si lëndë djegëse për ngrohje.

156


Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Fig 16.3 - Fuqia ngrohëse e disa lëndëve plastike

Mirëpo, duhet pasur kujdes. Produktet e djegies të vet hidrokarbureve të disa polimereve (p.sh. PE,PP) janë të parrezikshme (CO2 + H2O), por ndikimi i shtuesve (gjatë prodhimit të masave plastike) është vështirë me u konstatua. Produktet e djegies të vet polimereve të cilat përveç C dhe H përmbajnë edhe elemente tjerë mund të jenë mjaft helmuese, siç është një pjesë e dioksineve (është fjala për grupin prej rreth 250 lidhjesh) të cilat formohen gjatë djegies së PVC-së.


157

Fatmir Çerkini

MATERIALET POLIMERE

Literatura: [1] Čatić I.: Proizvodnja polimernih tvorevina, BIBLIOTEKA POLIMERSTVO – SERIJA ZELENA, Zagreb, 2006. [2] Andričić B.: Prirodni polimerni materijali (Priručnik), Split, 2009 [3] M.Nadj: Polimerni materijali, Zagreb. [4] Strong A.B: Plastics, materials and processing, Prentice Hall, Ohio, 2000. [5 ] M.Bicaj, R.Hoti, S.Jusufi.:Kimia”, gjimnazi i shkencave natyrore, gjimnazi matematikë dhe informatikë, gjimnazi i përgjithshëm, Libri Shkollor, Prishtinë, 2011 [6] Rapajić B.: Prerada plastičnih masa ekstrudiranjem, Privredni pregled, Beograd, 1976. [7] N.Qehaja.:Polimeret I(Ligjerata të autorizuara), Prishtinë, 2011 [8] F.Çerkini,:Teknika e përpunimit të materialeve polimere (Ligjerata të autorizuara), Ferizaj, 2005 [9] Interneti,

158


MATERIALET POLIMERE

Recommend Documents