A felületi kölcsönhatások

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A felületi kölcsönhatások"

Attila Balla
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 A felületi kölcsönhatások 3. hét Adhézió: különbözı, homogén testek közötti összetartó erı ragasztóanyag faanyag; bevonat faanyag Kohézió: homogén anyag molekulái, részecskéi közötti összetartó erı elsırendő kémiai kötések másodlagos kölcsönhatások A felületi kölcsönhatások Adszorpció: felületen történı megkötıdés Abszorpció: valamilyen anyag belsejében történı megkötıdés, elnyelıdés, diffúzió Kolloid rendszerek határfelületi tulajdonságai Határrétegben a részecskékre ható erı különbözik a fázis belsejében ható erıktıl A gáz - folyadék határfelületen lévı molekulák a kohéziós erı miatt a folyadék felület csökkentésére hatnak felületi feszültség: 1 m 2 új felület létrehozásához szükséges munka a molekulákra anizotróp erıtér hat 1

2 Kolloid rendszerek határfelületi tulajdonságai Folyadék - szilárd határfelületeken a felületi feszültségek függvényében a folyadék szétterülése A nedvesedés mértéke a kohéziós és az adhéziós erık nagyságának viszonyától függ Kolloid rendszerek határfelületi tulajdonságai fafelület folyadékcsepp γ lv γ sl θ γ sv γ sv γ sl cosθ = γ lv ragasztó vagy lakk-csepp θ< 90 θ = 90 θ > 90 nedvesítés és spontán szétterülés nedvesítés, de nincs szétterülés, beszivárgás lehetséges minimális nedvesítés, csak erıhatásra van beszivárgás Kolloid rendszerek határfelületi tulajdonságai az oldószer elpárolgása, beszivárgása hatással van a molekuláris szintő kölcsönhatások kialakulásának lehetıségére 2

3 A ragasztó kötés kialakulásának lépései ragasztó csepp fafelület felvitel nedvesítés beszivárgás Szétoszlatás felvitel és szétterülés a felületen Nedvesítés a ragasztóanyag molekulák adszorpciója a felületi rétegen Van der Waals kölcsönhatások Beszivárgás a ragasztóanyag molekulák abszorpciója a felületi rétegben diffúzió A ragasztó kötés kialakulásának lépései Áthelyezıdés felületek közötti hézag kitöltése Nedvesítés Beszivárgás Megkötıdés a ragasztóanyag molekulák rögzülése állapotuk vagy összetételük megváltozása miatt a molekulák mozgása gátolt nedvesítés és adszorpció beszivárgás a felszíni rétegbe kötés kialakulása Fafelület - kolloid rendszer kölcsönhatása rost a nedvesedést és a beszivárgást befolyásolja a felület elıkészítése, valamint ragasztó-felvevı képessége a nedvesítéshez elegendı anyag felvitele, az optimális cseppméret meghatározása a lakk vagy ragasztó kémiai sajátsága 3

4 a felület elıkészítése megszabja a nedvesítés mértékét csiszolatlan durva fafelület kétirányban csiszolt fafelület négyszeresen csiszolt fafelület a polimer kémiai sajátságai kötések kialakulása Elsırendő kémiai kötés kovalens kötés Másodlagos kémiai kölcsönhatások (fizikai kötés) hidrogén-kötés Van der Waals kötés Mechanikai kapcsolat Elsırendő kémiai kötés kovalens kötés a ragasztó funkciós csoportjai és a fafelület aktív helyei között jön létre Kialakulhat pl. a PVAc alkohol végcsoport ragasztó és a fafelület cellulóz vagy lignin OH HO PVAc OH-csoportjai között fafelület kondenzációs reakció fafelület O PVAc H 2 O 4

5 Elsırendő kémiai kötés kovalens kötés a ragasztó funkciós csoportjai és a fafelület aktív helyei között jön létre izocianát végcsoport Kialakulhat pl. a pmdi ragasztó és a fafelület OH OCN NCO cellulóz vagy lignin OH-csoportjai között fafelület addíciós reakció OCONH uretán NCO Másodlagos kémiai kölcsönhatás hidrogénkötés gyengébb kapcsolat, mint a kovalens kötések Másodlagos kémiai kölcsönhatás Van der Waals nagyon gyenge orientációs hatás vagy London féle erık PVAc szegmens CH CO CH CO CH CO CH CO OCH 3 OCH 3 OCH 3 OCH 3 OH OH OH OH OH OH OH fa 5

6 Mechanikai kapcsolat a fizikai és a kémiai kötések kiegészítéseként összenyomott rétegek ragasztó-csepp fa a fafelület mikroszkópikusan egyenetlen a ragasztó nedvesít és behatol a rétegekbe amikor teljesen megszilárdul, a lemezek egymáshoz kapcsolódnak Polimerek kémiai reakciói Polimerek elıállítására irányuló reakciók Láncpolimerizáció gyökös anionos kationos Lépcsıs polimerizáció Polikondenzáció Poliaddíció A polimerizációs eljárás meghatározza a polimer jellemzıit és stabilitását Polimerek kémiai reakciói Kész polimerek reakciói Polimeranalóg reakciók: az oldalcsoportok reakciói Polimerek ojtása: a polimer láncokra elágazások felvitele Polimerek térhálósítása Polimerek bomlása 6

7 Polimerek kémiai reakciói Kondenzáció: két molekula egyesülése a fıtermék és melléktermék (általában víz) keletkezése közben Polikondenzáció bi- vagy polifunkciós monomerek lépésenkénti össze-kapcsolódása: dimerek, trimerek oligomerek polimerek képzıdése közben Polimerek kémiai reakciói A polikondenzációs reakció jellemzıi: a reakcióban melléktermék keletkezik a reakció egyensúlyra vezet, az egyensúlyi állandó nagyságától függı átalakulások minden közbensı termék stabil, akár szeparálható is lépcsıs mechanizmusú reakció, közel azonos aktiválási energiájú lépésekkel Polikondenzáció polikondenzációs polimerek polisziloxánok, szilikonok (szilanol SI) aminoplasztok (amin + aldehid: UF, MF, UMF) fenoplasztok (fenol + aldehid: PF) poliamidok (amin + sav: PA 66, PPTA kevlar) poliamidok (izocianát + sav: PA) poliészterek (alkohol + sav: PET, PLA, alkid, gliptál) polikarbonátok (fenol + foszgén: PC) epoxi-poliéter (fenol + epiklórhidrin: EP) 7

8 Polikondenzációs folyamatok felosztása a monomerek jellege alapján homo-polikondenzáció: azonos monomerek reagálnak, több funkciós csoport politejsav (PLA) polisziloxán (SI) poliamid (PA) hetero-polikondenzáció: két különbözı monomer reagál, eltérı funkciós csoportokkal UF, MF, UMF, PF PET, PA66 Polikondenzációs folyamatok felosztása a monomerek funkcionalitása alapján lineáris polimerek - bifunkciós monomerek reakciójából termoplasztikus sajátságok poliészterek (PET, PLA) polisziloxánok (SI) fenoplaszt novolak (PF) térhálós polimerek - kettınél több funkciós csoporttal rendelkezı monomerek kapcsolódásával hıre keményedı aminoplasztok (UF, MF, UMF), fenoplaszt rezol (PF) polisziloxánok (SI) Polikondenzációs folyamatok egyensúlyi folyamat D A B C az egyensúlyi állandó nagysága alapján [C] [D] K = 4 10 a polimer csak a melléktermék K = [A] [B] eltávolításával nyerhetı ki (pl. poliészter) K = a reakció a melléktermék jelenlétében is teljessé válik (pl. UF) K = a reakció nem egyensúlyi, hanem egyirányú (pl. PC) 8

9 Polikondenzációs folyamatok egyensúlyi folyamat az egyensúly és reakciósebesség befolyásolása a Le Chatelier elv alapján: [C] [D] K = a monomerek mólarányával [A] [B] a kiindulási anyagok koncentrációjával a közeg ph-jának és a reakció hımérsékletének megválasztásával Polikondenzációs folyamatok a reakciók sebessége kinetikai paraméterektıl és diffúziós folyamatoktól függ minél nagyobb (térhálósabb) a polimer annál nagyobb hatású a polimerizációs fok idıbeli változása a funkciós csoportok reakciókészsége független a lánc hosszától P = k t c o + 1 a polimerizációs fok lineárisan változik [C] [D] K = [A] [B] 9

Hasonló dokumentumok

Poliaddíció. Polimerek kémiai reakciói. Poliaddíciós folyamatok felosztása. Addíció: két molekula egyesülése egyetlen fıtermék keletkezése közben

Poliaddíció. Polimerek kémiai reakciói. Poliaddíciós folyamatok felosztása. Addíció: két molekula egyesülése egyetlen fıtermék keletkezése közben Polimerek kémiai reakciói 6. hét Addíció: két molekula egyesülése egyetlen fıtermék keletkezése közben Poliaddíció bi- vagy polifunkciós monomerek lépésenkénti összekapcsolódása: dimerek, trimerek oligomerek