Lépcsős polimerizáció, térhálósodás; anyagismeret



Hasonló dokumentumok
Lépcsős polimerizáció, térhálósodás; anyagismeret

Polimer kompozitok alapanyagai, tulajdonságai, kompozitmechanikai alapok

Műanyagok Pukánszky Béla - Tel.: Műanyag- és Gumiipari Tanszék, H ép. 1. em.

Szilárd anyagok. Műszaki kémia, Anyagtan I. 7. előadás. Dolgosné dr. Kovács Anita egy.doc. PTE MIK Környezetmérnöki Tanszék

Szálerősített anyagok fröccsöntése Dr. KOVÁCS József Gábor

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Szerkezet és tulajdonságok

Ragasztás, ragasztóanyagok. Kötés kialakulása kémiai úton. Kötés kialakulása kémiai úton. Kötés kialakulása kémiai úton

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

Polimerek anyagszerkezettana és technológiája

MŰANYAGOK A GÉPJÁRMŰIPARBAN

Ragasztás, ragasztóanyagok

I. ANYAGISMERET TARTALOMJEGYZÉK

A tételekhez segédeszköz nem használható.

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

HULLADÉKGAZDÁLKODÁS IV. Műanyag és gumi hulladékok feldolgozása és hasznosítása

8. Műanyag előállítási technológiák.

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

MŰANYAG RUHASZÁRÍTÓ FEJLESZTÉSE

Műanyagok tulajdonságai. Horák György

Hulladékok újrahasznosítása VI. Előadás anyag

Tartalomjegyzék. Szénhidrogének... 1

Anyagok az energetikában

Poli(etilén-tereftalát) (PET) újrafeldolgozása a tulajdonságok javításával

Műanyag- és elasztomer ragasztási útmutató

Műanyag kompozitok - 2. rész Csilla, Varga, Pannon Egyetem

Curie Kémia Emlékverseny 10. évfolyam országos döntő 2011/2012 A feladatok megoldásához csak periódusos rendszer és zsebszámológép használható!

Szigetelőanyagok. Műanyagok; fajták és megmunkálás

Tejsav alapú polimérek

1 ábra a) Kompaundálás kétcsigás extruderben, előtermék: granulátum, b) extrudált lemez vákuumformázásának technológiai lépései, c) fröccsöntés

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szerves Kémia és Technológia Tanszék. TDK dolgozat

Etalon a műanyagfeldolgozásban.

Javítókulcs (Kémia emelt szintű feladatsor)

As Met technológia közegészségügyi szempontú engedélyezési folyamata

3. változat. 2. Melyik megállapítás helyes: Az egyik gáz másikhoz viszonyított sűrűsége nem más,

6. Extrúzió szerszám, termék

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

Halmazállapot változások. Folyadékok párolgása. Folyadékok párolgása

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

Természetes és mesterséges polimerrendszerek

Tárgyszavak: autógyártás; műszaki követelmények; permeáció; üzemanyag-emisszió; mérési módszer; áteresztés csökkentése.

Polimerek. Alapfogalmak. Alapstruktúra : Természetes polimerek: Mesterséges polimerek, manyagok. Szabad rotáció

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2001

NAGYHATÉKONYSÁGÚ FOLYADÉKKROMA- TOGRÁFIA = NAGYNYOMÁSÚ = HPLC

7. hét: Műanyagok. Jellemzői. Előállítása

OTKA KUTATÁS ZÁRÓJELENTÉSE Égésgátló szereket tartalmazó műanyagok hőbomlása T047377

FÖLDMŰVELÉSTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

A termikus hasznosítók lényegesen nagyobb mennyiséget is fel tudnának venni, mint ami rendelkezésre áll, ezért virágzik az import.

Műanyagok galvanizálása

A4. Hőre lágyuló műanyagok melegalakítása

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA, UTÓMŰVELETEK

A poliolefinek bemutatása

POLIMEREK KEMÉNYSÉGE

XX. OXIGÉNTARTALMÚ SZERVES VEGYÜLETEK

AZ ÉGÉSGÁTLÁS KÖRNYEZETI HATÁSAINAK VIZSGÁLATA

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Termikus analízis alkalmazhatósága a polimerek anyagvizsgálatában és jellemzésében

A felületi kölcsönhatások

MŰANYAGFAJTÁK ÉS KOMPOZITOK

Anyagismeret a gyakorlatban (BMEGEPTAGA0) SZOFTVERES ANYAGVÁLASZTÁS

Alkímia Ma. az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával. KÖZÉPISKOLAI KÉMIAI LAPOK

SZERVES KÉMIAI REAKCIÓEGYENLETEK

Műanyag-feldolgozó Műanyag-feldolgozó

Tevékenység: Olvassa el a történeti áttekintést! Jegyezze meg a legfontosabb feltalálók nevét és a találmányok megjelenésének időpontját!

Polimerizáció. A polimerizáci jellemzőit. t. Típusai láncpolimerizáció lépcsős polimerizáció Láncpolimerizációs módszerek. Monomerek szerkezete vinil

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

Degradáció, stabilizálás

A kémiai egyensúlyi rendszerek

Anyagválasztás Dr. Tábi Tamás

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Tárgyszavak: polilaktid; biológiai lebomlás; komposztálhatóság; megújuló nyersanyagforrás; feldolgozás; tulajdonságok.

Vegyipari technikus Vegyipari technikus

Polimerek adalékanyagai Dr. Tábi Tamás

Fővállalkozó: TELVICE KFT. A projekt címe: Egységesített Jármű- és mobilgépek képzés- és tananyagfejlesztés

KÉMIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Tevékenység: Olvassa el a fejezetet! Gyűjtse ki és jegyezze meg a ragasztás előnyeit és a hátrányait! VIDEO (A ragasztás ereje)

PFERD szerszámok műanyagok megmunkálásához BÍZZ A KÉKBEN. Műanyagok

RAGASZTÓSZALAGOK. Transzfer ragasztószalagok Egyoldalúan öntapadó ragasztószalagok Kétoldalúan öntapadó ragasztószalagok.

Félvezető és mágneses polimerek és kompozitok

ALATTI INGATLANON TERVEZETT

Zöld szervezetek zöld üzletek. században

KÉMIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

ПРОГРАМА ВСТУПНОГО ВИПРОБУВАННЯ З ХІМІЇ Для вступників на ІІ курс навчання за освітньо-кваліфікаційним рівнем «бакалавр»

Építőipari ragasztó- tömítőanyagok

Anyagismeret. Polimer habok. Hab:

KONDUKTOMETRIÁS MÉRÉSEK

MŰSZAKI POLIMEREK TRIBOLÓGIAI KUTATÁSA KÜLÖNBÖZŐ RENDSZEREKBEN

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI FELVÉTELI FELADATOK 2004.

Szabadalmi oltalom megszűnése és újra érvénybe helyezése. Ideiglenes szabadalmi oltalom megszűnése díjfizetés hiányában

Polimerek fizikai és kémiai alapjai Nagy, Roland, Pannon Egyetem

OTKA KUTATÁS ZÁRÓJELENTÉSE

29. Sztöchiometriai feladatok

Műanyag lemez kereskedelmi árlista

MÉRNÖKI ANYAGISMERET AJ002_1 Közlekedésmérnöki BSc szak Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens B 403. Dr. Dogossy Gábor Egyetemi adjunktus B 408

XXIII. SZERVES KÉMIA (Középszint)

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

Hulladékgazdálkodás Előadás 15. Települési hulladéklerakók -Hulladéklerakóhelyekfajtái,kialakításilehetőségei, helykiválasztás szempontjai.

kémiai vegyület energiatartalma égési reakció során felszabadul

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Átírás:

Lépcsős polimerizáció, térhálósodás; anyagismeret Bevezetés Lineáris polimerek jellemzők reakciók kinetika sztöchiometria és x n Térhálósodás Anyagismeret hőre lágyuló műanyagok térhálós gyanták elasztomerek

Lépcsős polimerizáció Lépcsős polimerizáció típusai polikondenzáció PA, PET, PC poliaddíció - PU Polikondenzációs reakciók típusai homo-polikondenzáció n X A Y X ( A ) Y + ( n _ n 1) XY n HO R COOH H ( ORCO ) OH + (n _ n 1) H 2 O hetero-polikondenzáció n X A X + n Y B Y X AB Y + (2n _ 1) XY ( ) n n HO R OH + n HOOC R` COOH H ( OR OCO R`CO ) + ( 2n _ n OH 1) H 2 O

Lépcsős polimerizáció Szerkezet, jellemzők Lépcsős polimerek szerkezete R R R R C N O C O C N O H O O H Jellemzők Lineáris polimerek bifunkciós monomerek kondenzációjával vagy addíciójával nyerhetők. Feltételezés: a funkciós csoportok reaktivitása nem változik a polimerizáció során.

Lépcsős polimerizáció Jellemzők Konverzió, polimerizációs fok p = N 0 N 1 x n = 1 Carothers egyenlet 0 p N Konverzió Polfok (%) x n 95 50 99 100 PA móltömeg: 12000 x n = 106 116 p > 99 %

Lépcsős polimerizáció Lefutás x n = 1 p = 0 x n = 1,3 p = 0,25 x n = 2 p = 0.50 x n = 4 p = 0.75 Lépcsős s növekedn vekedés, gyakorlatban alkalmazható polimer előáll llítása csak nagy konverzióval val lehetséges ges.

Lépcsős polimerizáció Összehasonlítás Láncpolimerizáció A növekedési reakcióban csak monomer kapcsolódhat a lánchoz. A monomer koncentrációja folyamatosan csökken a polimerizáció során. Azonnal képződik nagy móltömegű polimer, a molekulatömeg gyakorlatilag nem változik a reakció alatt. A reakció idővel nő a kitermelés, de a molekulatömeg alig változik. A reakcióelegy csak monomert, polimert és kb. 10-8 % növekvő polimer láncot tartalmaz. Lépcsős polimerizáció Bármelyik két jelenlévő molekula reagálhat egymással. A monomer korán elfogy a reakció elegyből; x n = 10 értéknél már csak 1 % monomer van jelen. A polimer molekulatömege folyamatosan nő a reakció alatt. Nagy móltömeg eléréséhez hoszszú reakcióidő szükséges. A különböző móltömegű komponensek eloszlása bármely pillanatban kiszámítható.

Polikondenzáció Megvalósítás Egyensúlyi reakciók C A + B C + D K = A Reakció típusok K < 4 poliészter, melléktermék eltávolítás fontos K nagy fenolgyanta, melléktermék nem zavar Gyakorlati megvalósítás átészterezés CH 3 O CO C 6 H 4 CO OCH 3 + 2 HO CH 2 CH 2 OH 150-200 o C [ ][ D] [ ][ B] HO CH 2 CH 2 O CO C 6 H 4 CO O CH 2 CH 2 OH + 2 CH 3 OH nho CH 2 CH 2 O CO C 6 H 4 CO O CH 2 CH 2 OH o 200-275 C HO CH 2 CH 2 O ( CO C 6 H 4 COO CH 2 CH 2 O) n H + ( n _ 1) HO CH 2 CH 2 OH

Polikondenzáció Megvalósítás Gyakorlati megvalósítás só dehidratálás n NH 2 ( CH 2 ) NH 2 6 + n HOOC ( CH 2 ) COOH 4 n NH 3 ( CH 2 ) NH 3 OOC ( CH 2 ) COO Határfelületi polikondenzáció 6 6 4 o 200-275 C H [ NH ( CH 2 ) NH OC ( CH 2 ) CO ] OH (2n _ 1) H 2 O 4 n + Gyűrűs vegyületek CO HO R COOH R + H 2 O C3,4 polimerizáció; C5,6 ciklizáció O

Lépcsős polimerizáció Tipikus reakciók Poliészter Polimer n HO(CH 2 ) COOH x Reakció HO [(CH 2 ) x COO] n H + (n - 1)H 2 O Poliamid n NH 2 R COOH H [NH R CO] OH + (n - 1) H 2 O n NH 2 R NH 2 + n HOOC R' COOH H [NH R NHCO R' CO] OH (2n - 1)H 2 O + n Poliuretánok n HO R OH + n OCN R' NCO [O R OCONH R' NHCO] n Polisziloxán n HO Si(CH 3 ) 2 OH HO [Si(CH 3 ) 2 O] H + (n - 1) H 2 O n Polikarbonát n HO Ar OH + n COCl 2 H [O Ar O CO] n Cl + (2n - 1) HCl Fenol-formaldehid n HO C 6 H 5 + n CH 2 O HO C 6 H 4 CH 2 [C 6 H 4 OH CH 2 ] H 2 O n n-1 + (n - 1)

Lépcsős polimerizáció Kinetika Önkatalizált reakció Savkatalizált reakció [ COOH ] d 2 dt 2 k t = k dc = k c dt 1 = 2 c [ COOH ] [ OH ] 1 c 1 3 2 0 2 2 c0 k t = 2 ( 1 p) 1 d [ COOH ] dt = k' dc = dt [ COOH ][ OH ] k' c 1 c0 k' t = 1 1 p Feltételez telezés: a funkciós s csoportok reakcióképess pessége független a lánc l hosszától 2

Lépcsős polimerizáció Kinetika 400 100 300 75 1/(1 - p) 2 200 1/(1 - p) 50 100 25 0 0 500 1000 1500 2000 Idő (perc) 0 0 250 500 750 1000 Idő (perc) Eredmény: a feltételez telezés s igaz.

Lépcsős polimerizáció Sztöchiometria és molekulatömeg Eltérés az ekvimolaritástól adagolás, tisztaság találkozási valószínűség mellékreakció szándékosság Eltérés következménye csökkent mólsúly meghatározott végcsoport Teljes átalakulás Molekulák száma N AA + N 2 BB Végcsoportok száma N BB N AA Polimer molekulák száma = N p N 2 AA Polimerizációs fok 1 + x n = 1 r r 1 + r r

Lépcsős polimerizáció Sztöchiometria és molekulatömeg Polimerizációs fok 250 200 150 100 50 0 0.5 A felesleg B felesleg 0.7 1.0 0.7 0.5 r (komponens arány) Részleges átalakulás x 1+ r = n 1 + r 2 rp r p (%) x n 1 99,9 1000 0,952 99,9 39

Térhálósodás Feltételek, jellemzők Feltétel bifunkció lineáris többfunkció térhálós Komponensek gél: oldhatatlan sol: oldható Konverzió és x n 2 N 0 N p = N x n ( ) 0 f av 2 = 2 pf av Átlagos funkcionalitás f av 2 2 + 1,4 2 + 0,4 3 = = 3,8 2,1 f av p (%) x n 2 95 20 2,1 95 200

Térhálósodás Gélesedés; gyakorlati szempontok Gélesedés p = p 2 f G av = Feldolgozás Alkalmazás bakelit, aminoplaszt poliészter epoxi gyanta poliuretán x 2 f av n 2 f av Tömegtört, w x 0.4 0.3 0.2 0.1 w 2 w 3 w 4 w 1 w 6 w 10 1.00 0.75 0.50 0.25 0.0 0.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 w g Konverzió Tömegtört, w g

Anyagismeret Hőre lágyuló műanyagok Polietilén (PE) Monomer CH 2 =CH 2 Polimerizáció gázfázisú, koordinációs Láncszerkezet elágazott LDPE lineáris HDPE kopolimer LLDPE Szerkezet kristályos, T m = 110 140 C Feldolgozás extrúzió, fúvás, fröccsöntés Alkalmazás csomagolás, cső, műszaki cikkek, játék Polipropilén (PP) Monomer CH 2 =CHCH 3 Polimerizáció sztereospecifikus Láncszerkezet izotaktikus (szündiotaktikus, ataktikus) Szerkezet kristályos, T m = 165 C Feldolgozás extrúzió, fúvás, fröccsöntés Alkalmazás csomagolás, cső, műszaki cikkek, autóalkatrész, sportszer, szál

Anyagismeret Hőre lágyuló műanyagok Polisztirol (PS) Monomer CH 2 =CHC 6 H 5 Polimerizáció gyökös Láncszerkezet ataktikus (izotaktikus) Szerkezet amorf, T g = 100 C Feldolgozás fröccsöntés, extrúzió Alkalmazás műszaki cikkek, autóalkatrész, lemez, csomagolás, műszeripar, optikai elemek Módosítás habosítás kopolimerizáció: HIPS, ABS Poli(vinil-klorid) (PVC) Monomer CH 2 =CHCl Polimerizáció gyökös: szuszpenziós, emulziós, tömb Láncszerkezet ataktikus Szerkezet amorf, T g = 80 C Feldolgozás extrúzió, fröccs, kalanderezés Alkalmazás építőipar (padló, cső, keret) egészségügy, műbőr Módosítás lágyítás, töltés, ütésállósítás Egyéb környezetvédelem

Anyagismeret Hőre lágyuló műanyagok Poliamid (PA) Monomer változó, általában sav és amin Jellemző csoport CO NH Típusok PA6; 6,6; 6,10; 11 Polimerizáció kondenzáció, ionos Láncszerkezet lineáris Szerkezet kristályos, T m = 180 260 C Feldolgozás szálképzés, extrúzió, fröccs, mechanikai Alkalmazás gépipar, ruházat, bevonat Módosítás szálerősítés, keverék Polikarbonát (PC) Monomer dián, foszgén Építőelem C 6 H 5 C(CH 3 ) 2 C 6 H 5 OCOO Polimerizáció polikondenzáció Láncszerkezet lineáris Szerkezet mikrokristályos, T m = 220 C, T g = 150 C Feldolgozás extrúzió, fröccs Alkalmazás gépipar, műszeripar, optikai elemek, csomagolás járműipar Módosítás keverékek

Anyagismeret Hőre lágyuló műanyagok Lineáris poliészter (PET) Monomer dimetil-ftalát, etilén-glikol Polimerizáció átészterezés Láncszerkezet lineáris Szerkezet kristályos, T m = 265 C Feldolgozás extrúzió, fröccs, fúvás Alkalmazás csomagolás, gépés műszeripar Módosítás szálerősítés, keverékek Poli(metil-metakrilát) (PMMA) Monomer CH 2 =C(CH 3 )COOCH 3 Polimerizáció gyökös, tömb Láncszerkezet lineáris Szerkezet amorf, T g = 105 C Feldolgozás fröccs, extrúzió, mechanikai Alkalmazás optika - szerves üveg, gyógyászat

Anyagismeret Térhálós gyanták Fenol-formaldehid gyanták Komponensek fenol, formaldehid Típusok novolak, rezol Szerkezet novolak lineáris rezol térhálós Térhálósítás hő, formaldehid Felhasználás faipar, elektromos berendezések, repülés Előny műszaki jellemzők, ár Hátrány szín, szag Aminoplasztok Komponensek poliamin, formaldehid Térhálósítás hő Felhasználás bútoripar Előny műszaki jellemzők, szín Hátrány ár

Anyagismeret Térhálós gyanták Telítetlen poliészter gyanták Komponensek telítetlen dikarbonsav vagy anhidrid, telített dikarbonsav vagy anhidrid, diolok; sztirol Térhálósítás polikondenzáció; gyökös Módosítás szálerősítés Felhasználás járműipar, sport, tartályok Előny műszaki jellemzők, ár Hátrány szag, zsugorodás Epoxi gyanták Komponensek dián, epiklórhidrin Térhálósítás polikondenzáció; aminok, anhidridek Módosítás szálerősítés Felhasználás öntőgyanták, ragasztók, kompozitok repülés, űrhajózás, hadiipar Előny műszaki jellemzők Hátrány ár

Anyagismeret Térhálós polimerek Poliuretánok Komponensek diizocianát, diol poliéter, poliészter Térhálósítás poliaddíció Felhasználás habok: lágy, kemény; elasztomerek, ragasztók, szálképző anyagok; cipőipar, bútoripar, műszergyártás Előny változatos szerkezet és tulajdonságok, technológia Hátrány ár Elasztomerek poliizoprén polibutadién butadién-sztirol kopolimerek polikloroprén nitrilkaucsuk EPR és EPDM