Materiale industriale

CURS 8

MATERIALE ORGANICE

Universitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea de Chimie Aplicat i tiina MaterialelorCatedra de tiina i Ingineria Materialelor Oxidice i Nanomateriale

tiina materialelor este un domeniu interdisciplinar ce

studiaz structura, obinerea, proprietile, metodele de

procesare (creare de noi materiale, transformare a celor

existente) i aplicaiile materialelor.

Materialele sunt n general solide, dar nu neaparat.

(ex. materiale lichide - fluidele hidraulice)

ex. nemateriale - materiile prime - minereuri - solide

petrol (lichide)

Introducere

tiina materialelor anorganice (metale i aliajemetalice, materiale silicatice (ceramic, sticle, etc)).

tiina materialelor organice - studiaz materialele ncare componentul cu ponderea cea mai mare estede natur organic.

tiina materialelor-clasificare

Materialele organice sunt materiale ce au la baz

polimeri, dar n componenta lor pot intra i materiale

anorganice (ex. fibre de sticl, silice) sau compui cu

molecul mic organici sau anorganici.

tiina materialelor organice

Funcie de proveniena, materialele organice se

mpart n 3 categorii:

materiale organice naturale - se ntlnesc n natur:

lemn, piele natural, cauciuc natural;

materiale organice semi-sintetice (artificiale) - provin

din modificarea chimic sau mecanic a materialelor

organice naturale. ex.: vscoza, hrtia;

tiina materialelor organice

materiale organice sintetice - conin materiale

rezultate n urma unui proces de sintez realizat de

om. ex.: polimeri sintetici, materiale compozite

polimerice, etc.

tiina materialelor organice

Evoluia materialelor

10000 i.e.n.

Piatra i lemnul

1000 i.e.n.

Fierul

0

Cimentul

1800

Oelul

1900

Polimeri

&

Compozite

2000

Nanomateriale

&

Nanocompozite

Noile clase de materiale compozite nanostructurate vor dominapeisajul industrial al secolelor viitoare

Wolfgang Herrman, U. Munich

1939 - Gordon i De Bryne: - rina fenolic + fibrede in = GORDONAEROLITE (ca o alternativ laaliajele de Al)

1942-1943 - rini poliesterice + fibre de sticl =materiale compozite pentru ecranele transparente aleradarelor

1966: - fibre de bor; 1968: - fibre de carbon; 1972: -fibre aramidice; 1976: - fibre polietilenice

2000: - 60 milioane tone compozite se produc peglob

Apollo-11 - (75% din MC); Discovery (87% din MC !)

Scurt istoric

Materiale compozite

32%

3%

27%

6%

2%

26%

2%

2%America deNordAmerica deSudEuropa de Vest

Europa de Est

OrientulMijlociuAsia-Pacific

Rusia

- dimensiunea pieii pentru fiecare regiune a globului -

Materiale compozite

AustriaBelgiaDanemarcaFinlandaFrantaGermaniaGreciaIrlandaItaliaLuxemburgMarea BritanieOlandaPortugaliaSpaniaSuedia

- distribuia pieii n rile Europei de Vest

Materiale compozite

- distribuia pe sectoare a produselor finite de compozite pentru rile europene -

Materiale organice naturale.LEMNUL

Clasificare: de esen moale (pinul,

molidul, santalul) de esen tare (nucul,

stejarul)

Lemnul ca material organiceste un material compozit-nalt anizotrop

Lemnul poate fi descris att prin MACROSTRUCTURsa ct i prin MICROSTRUCTURA sa.

Macrostructura lemnului

scoartaexterioara

scoarta interioara

cambiu

alburn

inima lemnului

miezul

Apa

Adsorbia n pereii celulelor fibrelor lemnoase

Nelegat, n diverse caviti i spaii libere

Coninutul n umiditate al lemnului (%) = (Masa de ap din prob) / (Masa probei uscate) x 100

Dup uscare timp ndelungat, lemnul mai conine 8 - 16% ap

Coninutul n umiditate al lemnului

Coninutul n umiditate depinde de zona considerat ncopac i de tipul lemnului (de ex. Lemn esen moale -zona alburn-150%, zona de inim-60%; lemn de esentare - ambele zone conin circa 80%).

Coninutul n umiditate al lemnului

Punctul de saturare al fibrei (PSF) = coninutul de

umiditate la care peretele celulei este saturat i nu exist

ap liber; n medie PSF = 28%; proprietile mecanice

ale lemnului cresc sub PSF iar peste PSF sunt constante.

Dup tierea copacului, lemnul pierde apa i se contract

(10 - 15% pe transversal i 0,1% pe longitudinal).

Obiect Coninut de umiditaterecomandat (%)Mobil, decoraiuniinterioare 6 - 10

Parchet 7 - 11

Ferestre, ui exterioare 10 - 15

Influena coninutului n umiditate al lemnului

Principalul constituent al pielii i deci i al

pielii naturale este reeaua de fibre de

colagen.

Colagenul este o protein (polimer rezultat

din policondensarea aminoacizilor) cu o

structura caracteristic (n total 14 tipuri de

colagen; n piele doar 4 tipuri).

Elementele constitutive ale pielii

Reeaua fibroas este compus din fibrile

de colagen (groase de 100nm), fiecare

coninnd aproximativ 7000 de molecule

de colagen.

Aproximativ 50 de fibrile se grupeaz

mpreun i formeaz fibrele elementare.

Fibrele elementare la rndul lor formeaz

mnunchiuri, ce realizeaz o reea

tridimensional.

Elementele constitutive ale pielii

Aceast structur ntreesut confer

proprietile mecanice ale pielii: rezistena,

elasticitatea, flexibilitatea, porozitatea i

rezistena la strpungere cu instrumente

ascuite

Elementele constitutive ale pielii

Este un produs de origine vegetal care se gsete n

latexul (emulsia apoas) secretat de unele plante (cca

1000 specii), dintre care cea mai important este

arborele de cauciuc (Hevea brasiliensis).

Acesta furnizeaz >99% din producia mondial de

cauciuc natural. Plantaii de arbori de cauciuc se gsesc

n Asia de Sud-Est (Tailanda, Indonezia, Malaiezia),

Africa i Brazilia.

Materiale organice naturale. Cauciucul natural

n prezent se exploateaz doar n Asia de Sud-Est

(principalul productor) i Africa, deoarece plantaiile

braziliene au fost distruse de un parazit.

Arborele de cauciuc ncepe s produc latex la 5-7 ani

de la plantare i furnizeaz latex o perioad de 25-30 de

ani.

Materiale organice naturale. Cauciucul natural

Latexul (numit i lapte) este produs de aa-numitele

celule de lapte ce se afl localizate ntre scoara i

cambiu.

Latexul se extrage din arborele de cauciuc prin creterea

coajei acestuia i colectarea lichidului care se scurge.

Materiale organice naturale. Cauciucul natural

Universitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea de Chimie Aplicat i tiina MaterialelorCatedra de tiina i Ingineria Materialelor Oxidice i NanomaterialeIntroducereSlide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Evoluia materialelorScurt istoricMateriale compoziteMateriale compoziteMateriale compoziteMateriale organice naturale.LEMNULMacrostructura lemnuluiSlide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22