Természetes polimer szerkezeti anyagok: Makromolekulák

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Természetes polimer szerkezeti anyagok: Makromolekulák"

Mária Kelemenné
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 POLIMERTECHNIKA TANSZÉK Dr. Morlin Bálint Dr. Tábi Tamás Természetes polimer szerkezeti anyagok: Makromolekulák Szeptember 9.

2 Természetes polimer szerkezeti anyagok - Természetes polimer szerkezeti anyagok (BMEGEPTMG12), tárgyfelelősök: Dr. Morlin Bálint (morlin@pt.bme.hu, T-305 szoba, ) Dr. Tábi Tamás (tabi@pt.bme.hu, MT-11 szoba, ), - Heti 1 előadás (péntek ig) + 0 gyakorlat + 0 labor, 3 kredit, félévközi jegy, - Miről lesz szó a tantárgy során? - Cellulóz, fa, papír, - Keményítő, - Fehérje, bőr, gyapjú, - Kaucsuk (gumi), - Szintetikus biopolimerek.

3 Természetes szerkezetépítő polimerek

4 Kunstsoffe 2016 (K2016) műanyagos világkiállítás K 2013 K 2004 K 2007 K 2010

5 - Politejsavak (természetes poliészterek) Természetes szerkezetépítő polimerek - Poliszacharidok (keményítő, cellulóz, fa ) - Poliizoprén - Poliaminosavak (fehérje, izom, bőr, gyapjú )

6 Polimerek felosztása eredet szerint Mesterséges (szintetikus) polimerek: -Megújuló forrásból -Nem megújuló forrásból Természetes polimerek: Általában élő szervezet vázanyagai -Cellulóz Fák, Len, Kender, Juta, Kenaf, Sisal, stb. -Fehérje Gyapjú (kecske, teve, nyúl, hód,..), Selyem, -Kaucsuk

7 Cellulóz -[C 6 H 10 O 5 ] n - anomer módosulatok α-d-glükóz β-d-glükóz

8 Cellulóz A cellulóz egy lineáris poliszacharid (β-d glükóz egységekből áll), amelynek láncmolekuláin lévő hidroxil csoportok alkotnak hidrogén kötéseket és emiatt az összes természetes szál hidrofil. A keményítő ugyanúgy poliszacharid, mint a cellulóz, csak amíg a keményítő a tartalék tápanyag szerepét tölti be, addig a cellulóz vázanyag. A cellulóz kémiai szerkezete a növényi szálakban azonos, de a polimerizációs foka jelentősen eltérő lehet (a legnagyobb körüli). A növényi sejtek szintetizálásakor először a cellulóz váz készül el és az töltődik fel ligninnel. A természetes szálak szilárdsága a cellulóz tartalommal nő.

9 Cellulóz -[C 6 H 10 O 5 ] n -

10 Cellulóz -[C 6 H 10 O 5 ] n - Megtalálható: Növények sejtfala (legnagyobb mennyiségű szerves anyag) Fák: 40-50%, Háncsrostos 60-85%, Pamut ~90% Keletkezése: Fotoszintézis CO 2 -ből Lebontása: Mikroorganizmusok által Felépítése: Kovalens kötések a főláncban Hidrogénhidak a láncok között Kristályos

11 Cellulóz -[C 6 H 10 O 5 ] n - Tulajdonságai: Kristályos Jó szilárdság Kis deformáció Nagymértékű nedvességfelvétel Lúgállóság Tömény sósav, mikroorganizmusok és kérődző állatok lebontják

12 Kristályos szerkezet Pamut 70-90% Cellulóz I (natív) Cellulóz II (Cellulóz III-IV) Cellulóz -[C 6 H 10 O 5 ] n - Földvári Csilla PhD, 2003

13 Földvári Csilla PhD, 2003

14 Cellulóz -[C 6 H 10 O 5 ] n - Lebomlása: Hő Fény Hőhatás időtartama - hőmérséklete ( o C néhány óra már károsítja, 200 o C roncsol) Bontja, fiz-kémiai folyamatok Mikroorganizmusok Baktérium, gomba: Celluláz enzim (rendszer) Mechanikai Őrlő malom Földvári Csilla PhD, 2003

15 Cellulóz alapú természetes anyagok A gyapot növény és a pamut szál A len és a lenrost 15

16 Keményítő -[C 6 H 10 O 5 ] n - - A cellulózt több glükózegység építi fel, mint a keményítőt - A cellulóz béta-glükóz -változó térállás keményítő alfa-glükóz - A cellulóz lánc alakú molekula keményítő spirális

18 Fehérjék Felépítés: aminosavak Savcsoport: -COOH Amincsoport: -NH 2 Típusra jellemző csoport: -R Amid- (peptid) kötéssel kapcsolódva

19 Fehérjék Aminosavak sorrendje!

20 Fehérjék Feladatuk: -Fajlagos aktivitású és katalizátor Biokémiai reakciók katalizálása, pl.: enzimek Transzportfehérjék, pl.: vér Tartalékfehérjék búza, kukorica, tojásfehérje Védőfehérjék antitestek -Vázfehérjék Keratin: gyapjú, haj, köröm, szőr, pata, toll, szaru Fibroin: hernyóselyem Kollagén: bőr, kötőszövet, porcok, csontok Elasztin: rostok, inak, véredények, kötőszövet

21 Fehérjék - Molekulatömeg: , - 20 olyan aminosav minden fehérjében több száz, csak bizonyos fehérjékre jellemző - Megjelenési formái, alkalmazása: állati szőrök; mirigyváladékok; bőr; Tulajdonságai: -jó szilárdság -kis hajlítómerevség, rendkívüli hajlékonyság, nagy deformáció a gyapjú a keratin spirális molekulaszerkezete: nagy rugalmas deformáció a hernyóselyem a fibroin nyújtott láncú rugalmas, kis deformációra képes -használat közben nem gyűrődnek (nedvesség!), mérettartóak, rugalmasak -hő és nedvesség jelenlétében kiválóan alakíthatóak -nedvességfelvétel, pl. gyapjú 40%, hernyóselyem 30 % még száraz tapintású -savaknak ellenállnak, lúgok károsítják, csak semleges mosószerrel szabad mosni, tisztítani korábbi műszaki alkalmazások háttérbe szorultak

22 Fehérjék

23 Kaucsuk 1.4 cisz poliizoprén 1.4 transz poliizoprén

24 Kaucsuk Kaucsuk: különböző trópusi fák nedvéből nyert rugalmas anyag, illetve térhálósítható elasztomer (szintetikus-természetes) 1.4 cisz poliizoprén: Hevea Brasiliensis, Amerika- Délkelet-Ázsia- Afrika Csapolás- Természetes latex Kaucsuk szénhidrogén vizes fázisú kolloid rendszere 30-40% Térhálósítás: -lineáris polimereket -kismolekulájú anyagok hozzáadásával -térhálós rendszerré alakítják TÉRHÁLÓSÍTOTT KAUCSUK = GUMI

25 Nedvességfelvétel Nedvességfelvétel módjai: Diffúziós közvetlen (b) közvetett (c) Kapilláris (d) Feltétel: Hidrofil csoportok -OH, -NH, -COOH, -NH 2 Cellulóz és a víz: Interkrisztallitos Intrakrisztallitos

26 Polimerek nedvességfelvétele Szálfajta Vízfelvétel, % 65% légnedv. 20 o C 95% légnedv. 24 o C Vízzel telítés esetén Pamut Len Kender Rami Juta Gyapjú Hernyóselyem 7,0 8,0 8,5 10,0 8,5 10,0 7,5 11,5 12,5 13,0 15,0 9,0 11, Viszkóz Acetát Fehérje (regenerált) 13,0 13,5 6,0 6,5 13,0 14, Polietilén (PE) Polipropilén (PP) Polivinilklorid (PVC) Polivinilalkohol (PVA) Poliakrilnitril (PAN) Poliamid (PA6) Poliamid (PA6.6) Poliészter (PETP) Poliuretán (PU) ,1 3,5 5,0 0,5 2,0 4,0 4,5 4,0 0,4 0,5 0,4 0, , ,8 1,0 0,

27 Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

Természetes polimer szerkezeti anyagok: Makromolekulák

POLIMERTECHNIKA TANSZÉK Dr Morlin Bálint Természetes polimer szerkezeti anyagok: Makromolekulák 2017. Február 07. Természetes szerkezetépítő polimerek Hét Előadás: Kedd 17-19, terem: MT-PTEA Kelt 1 Bevezetés.