Természetes polimer szerkezeti anyagok: Makromolekulák

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Természetes polimer szerkezeti anyagok: Makromolekulák"

Domokos Barta
7 évvel ezelőtt
Látták:

POLIMERTECHNIKA TANSZÉK Dr Morlin Bálint Természetes polimer szerkezeti anyagok: Makromolekulák 2017. Február 07.

1 POLIMERTECHNIKA TANSZÉK Dr Morlin Bálint Természetes polimer szerkezeti anyagok: Makromolekulák Február 07. Természetes szerkezetépítő polimerek Hét Előadás: Kedd 17-19, terem: MT-PTEA Kelt 1 Bevezetés. A természetes polimerek jelentősége. A természetes polimerek (cellulóz, fehérje, latex), mint a növényi és állati szervezetek váz- és funkcionális anyagai. Szerkezeti felépítésük, a szintetikus polimerekhez képest eltérő tulajdonságaik Természetes polimerek mesterséges átalakítása. Szerkezeti anyagként való megjelenési formáik: fa, papír, szál, bőr, gumi. 2 Cellulóz, hemicellulóz, lignin. A fa makro- és mikroszerkezete. Fametszetek. A fa hibái, sűrűsége, fizikai és mechanikai tulajdonságai. A nedvesség és a hőmérséklet hatása. Keménység, hasítószilárdság, szeg- és csavarállóság. Súrlódási tényező Haszonfák. A fa felhasználási területei. A faanyag kiválasztásának általános szempontjai. A fa tartóssága, faanyagvédelem. Fafeldolgozás. Fűrészipari eljárások, termékek. Fakötések. Ragasztott kötések, ragasztóanyagok Furnér-, farostlemez- és forgácslap-gyártás. Fatermékek. A fa különleges alkalmazásai. A fa besugárzása. A fa és a műanyag kapcsolata. Speciális fatermékek gyártása ZH perc (természetes polimerek, fa) A papír története. A papír szerkezete. A papírgyártás nyersanyagai, folyamata, a papír tulajdonságait és minőségét meghatározó tényezők. Féltermék-gyártás (facsiszolat, cellulóz, félcellulóz). 6 Anyag-előkészítés, a papírpép előállítása. Papírgyártás, a papírgép műveletei és működése. A papír mechanikai és egyéb tulajdonságai. Papírtermékek. Szálerősített papírszerkezetek. Papírfeldolgozás. Magyarország papíripara Gumi. A gumi eredete. Természetes kaucsuk. A termelés módszerei. A latex. Féltermékek. A gumi adalékanyagai. Vulkanizálás. Gumifeldolgozás, gumiipari gépek, berendezések. Mártott gumitermékek. Gumiabroncsok Természetes bőr-anyagok, osztályozás eredet szerint. A bőr szövettani felépítése. Nyersbőr alakja, részei. A bőr elsődleges megmunkálása. Bőrgyártás. Bőrtípusok cserzés,illetve kikészítés szerint Készbőrök tulajdonságai. Szőrmék. Bőr termékek gyártása, konfekcionálás, darabolás alkatrészrögzítés ZH perc (papír, gumi, bőr) 10 A szálasanyagok fajtái, a természetes (pamut, len, gyapjú, selyem) szálak eredete, elsődleges megmunkálása, tulajdonságai. Textilipari technológiák és textiltermékek. A textiltermékek szerkezete: fonal, cérna, kötél, szőtt, kötött, fonatolt és nem szőtt kelmék. A szálasanyagok mechanikai 11 feldolgozása: fonás, szövés, kötés, fonatolás, nem-szőtt kelme előállítás. Lebontható szintetikus polimerek és helyük a természet körforgásában. Fajtái, osztályozásuk, előnyük-hátrány. Lebomlási 12 alapfogalmak, lebomlást befolyásoló tényezők. Példák megvalósult termékekre, alkalmazásokra. Megújuló erőforrás alapú, lebontható, természetes és szintetikus polimerek tulajdonságai. Keményítő. Politejsav. Előállítás, műszaki 13 alkalmazhatóság, termékjellemzők, vízfelvétel. Lebomlási mechanizmusuk. ZH perc (textil, lebomló mesterséges polimerek) 14 Természetes csontanyagok. A csont tartó és vázszerepe, integrált kompozit szerkezete, mechanikai tulajdonságai. Csontvizsgálatok. A szaru eredete, megmunkálási módjai

Mesterséges (szintetikus) polimerek: -Megújuló forrásból -Nem megújuló forrásból Természetes polimerek: Általában élő

2 Természetes szerkezetépítő polimerek - Poliszacharidok (keményítő, cellulóz, fa ) - Poliizoprén - Poliaminosavak (fehérje, izom, bőr, gyapjú - természetes poliamidok) - Politejsavak (természetes poliészterek) 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 2

3 Cellulóz anomer módosulatok α-d-glükóz β-d-glükóz Cellulóz 3

4 Cellulóz 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 Cellulóz Tulajdonságai: Kristályos (Tg alatt bomlik) Jó szilárdság Kis deformáció Nagymértékű nedvességfelvétel Lúgállóság Tömény sósav, mikroorganizmusok és kérődző állatok lebontják 4

Kristályos szerkezet Pamut 70-90% Cellulóz I (natív) Cellulóz II (Cellulóz III-IV) Cellulóz Földvári Csilla PhD, 2003 Cellulóz Lebomlása: Hő Fény Hőhatás időtartama - hőmérséklete (80-100 o

5 Kristályos szerkezet Pamut 70-90% Cellulóz I (natív) Cellulóz II (Cellulóz III-IV) Cellulóz Földvári Csilla PhD, 2003 Cellulóz 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 Vibrátor malom Földvári Csilla PhD,

6 Cellulóz alapú természetes anyagok A gyapot növény és a pamut szál A len és a lenrost 11 Keményítő - 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 6

7 Fehérjék Felépítés: aminosavak Savcsoport: -COOH Amincsoport: -NH 2 Típusra jellemző csoport: -R Amid- (peptid) kötéssel kapcsolódva Fehérjék Aminosavak (20 fehérjeépítő) sorrend Esszenciális aminosavak: emberi/állati szervezet nem képes(eleget) előállítani 7

8 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 Fehérjék - Molekulatömeg: , - 20 olyan aminosav minden fehérjében több száz, csak bizonyos fehérjékre jellemző - Megjelenési formái, alkalmazása: állati szőrök; mirigyváladékok; bőr; Tulajdonságai: -jó szilárdság, pl. gyapjú bolyhosodása -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 8

9 Fehérjék Kaucsuk 1.4 cisz poliizoprén 1.4 transz poliizoprén 9

10 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 Nedvességfelvétel Nedvességfelvétel módjai: Diffúziós közvetlen (b) közvetett (c) Kapilláris (d) Feltétel: Hidrofil csoportok -OH, -NH, -COOH, -NH 2 10

11 Polimerek nedvességfelvétele Pamut Len Kender Rami Juta Gyapjú Hernyóselyem Szálfajta Vízfelvétel, % 65% légnedv. 20 o C 95% légnedv. 24 o C 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, Vízzel telítés esetén 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, Köszönöm a figyelmet! 11

Hasonló dokumentumok

Természetes polimer szerkezeti anyagok: Makromolekulák

POLIMERTECHNIKA TANSZÉK Dr Morlin Bálint Természetes polimer szerkezeti anyagok: Makromolekulák 2017. Szeptember 07. Természetes szerkezetépítő polimerek Óraszám Hét Előadás: kedd 17-19, terem: MT-PTEA