Szerkezet és tulajdonságok

Átírás

1 Szerkezet és tulajdonságok Bevezetés Molekulaszerkezet és tulajdonságok Kristályos polimerek a kristályosodás feltétele, szabályos lánc kristályos szerkezet kristályosodás, gócképződés kristályosodás, olvadás, kinetika kristályos szerkezet és tulajdonságok Amorf polimerek szerkezete

2 Bevezetés Hajlékony polimer lánc Tipikus viselkedés Gyakorlati jelentőség Kölcsönhatás és szabályzása lágyítás Kristályos polimerek Heterogén szerkezetek amorf polimerekben

3 Molekulaszerkezet és tulajdonságok Jellemző hőmérsékletek: T g, T m Üvegesedési hőmérséklet: a lánc hajlékonysága Meghatározó tényezők a főláncban található kötések típusa a szubsztituensek mérete, sztérikus hatások intermolekuláris kölcsönhatások

4 Molekulaszerkezet és tulajdonságok A főlánc szerkezete Polimer Ismétlődő egység T g ( C) Poli(dimetil-sziloxán) CH Si CH 3 Polietilén CH 2 CH Polioximetilén CH 2 50 Poliamid-6 NH (CH 2 ) 5 C 50 Poli(etilén-tereftalát) CH 2 CH 2 C C 69 Polikarbonát CH 2 CH 2 C C 150

5 Molekulaszerkezet és tulajdonságok HDPE termomechanikai görbéje Rugalmassági modulus, G,G (Pa) Veszteségi tényező, tgδ Hőmérséklet ( C) A kristályos és s amorf fázis f kapcsolata.

6 Molekulaszerkezet és tulajdonságok A szubsztituensek mérete Polimer Ismétlődő egység T g ( C) Polietilén CH 2 CH Polipropilén CH 2 CH CH 3 10 Polisztirol CH 2 CH 100 Poli(vinil-karbazol) CH 2 CH 208 N

7 Molekulaszerkezet és tulajdonságok Intermolekuláris kölcsönhatások Poliizobutilén Polimer Ismétlődő egység T g ( C) CH 2 CH 3 65 C CH 3 Polipropilén CH 2 CH CH 3 10 Poli(vinilidén-klorid) CH 2 Cl 17 C Cl Poli(vinil-klorid) CH 2 CH 80 Cl Poli(akril-nitril) CH 2 CH 130 CN

8 Molekulaszerkezet és tulajdonságok Intermolekuláris kölcsönhatás víztartalmú Hidegállóság ( o C) Szakadási nyúlás (%) száraz Lágyítótartalom (sr) PA tartalom Lágyítás, másodlagos m kötések k - üvegesedés, s, hidegáll llóság.

9 Molekulaszerkezet és tulajdonságok Kristályos polimerek, T m 300 NH NH NH NH NH NH NH NH HN HN NH NH HN HN lvadási hőmérséklet ( o C) szebacinsav adipinsav NH NH 6.4. ábra H-hidak poliamidokban Amin CH 2 csoportok száma A szerkezet szabályoss lyossága - nem a H-hidak H erőss ssége.

10 Molekulaszerkezet és tulajdonságok Összefüggés a jellemző hőmérsékletek között lvadáspont ( o C) Üvegesedési hőmérséklet ( o C)

11 Feltétel lvadási hőmérséklet ( o C) Kristályosodási hő (J/g) térhálós módosított PA66 tartalom Szilán tartalom (ppm) Szabályos láncl

12 Szerkezeti elemek elemi cella krisztallit lamella szferolit termék Elemi cella: a legkisebb szabályos egység. Lamella: jellemző a vastagsága. Szferolit: mérete változik a gócképzés hatására. Kristályosság: befolyásolja a merevséget. A polimer tulajdonságait a kristályszerkezet határozza meg.

13 Elemi cella PE, PVH, cellulóz PP, peptidek Síkban kiterített tett és hélikus szerkezetek; polimorfia.

14 Lamella Egykristály, rojtozott micella, hajtogatott lamella.

15 Szferolit Lamellák k gömb g alakú halmaza; PP α módosulata.

16 Szferolit Lamellák k a szferolitban,, orientáci ció,, vastagság, g, tulajdonságok.

17 Cilindritek Sorgócok és s transzkristályosod lyosodás, s, korlátozott növekedn vekedés; hedritek, siskebab szerkezet.

18 Gócképződés, gócképzők Homogén és s heterogén n góckg cképzés; topológia szerepe, anizometrikus góckg cképzők.

19 Kristályosodás, olvadás, kinetika 140 lvadási hőmérséklet ( o C) Lamella vastagság (nm) Az olvadási hőmérsh rséklet a lamella vastagságt gtól l függ. f

20 Kristályosodás, olvadás, kinetika 0 16 Hőáram (mw) Heat flow (mw) PP kompozit Hőmérséklet ( o C) Hőmérséklet ( o C) Széles olvadási tartomány, túlht lhűtés, góckg cképzés.

21 Kristályosodás, olvadás, kinetika Növekedési sebesség (µm/min) Hőmérséklet ( o C) Szferolit növekedése: termodinamika és kinetika. Bruttó kristályosodási sebesség: α = 1 exp t ( n k t ) n a gócképződés típusától függ k sebességi állandó

22 Szerkezet és tulajdonságok 2.2 kristálymódosulat Modulus (GPa) - számolt random homo blokk E kristályosság lamellavastagság = c 0.02 T cp H a szferolitok mérete kötőmolekulák száma Modulus (GPa) - mért

23 Szerkezet és tulajdonságok 45 Szakítószilárdság (MPa) Kötőmolekulák száma x (C-C cm -2 ) Kötőmolekulák k száma arányos a lamellavastagsággal ggal.

24 rientáció 6 Rugalmassági modulus (GPa) Nyújtási arány Nagy szilárds rdság és s merevség g az orientáci ció irány nyában.

25 Amorf polimerek Rendezettség Heterogén n szerkezetek - PVC, blokk kopolimerek.