Lépcsős polimerizáció, térhálósodás; anyagismeret

Hasonló dokumentumok
Lépcsős polimerizáció, térhálósodás; anyagismeret

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

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

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

Műanyagok tulajdonságai. Horák György

A felületi kölcsönhatások

Szigetelőanyagok. Műanyagok; fajták és megmunkálás

Anyagok az energetikában

Műanyagok (makromolekuláris kémia)

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

Műanyag-feldolgozó Műanyag-feldolgozó

Makromolekulák. I. Rész: Bevezetés, A polimerek képződése, szerkezete (konstitúció) Pekker Sándor

Makromolekulák. I. A -vázas polimerek szerkezete és fizikai tulajdonságai. Pekker Sándor

Polimer kompozitok alapanyagai, tulajdonságai, kompozitmechanikai alapok

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

Degradáció, stabilizálás

Kukabúvárok. Témahét 2010

Fenoplasztok. Fenol-formaldehid gyanta (PF) Reaktánsok formaldehid vizes oldata

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

MESTERSÉGES ÉS SZINTETIKUS POLIMEREK

Sztirolpolimerek az autógyártás számára

Anyagok az energetikában

Szálerősített anyagok fröccsöntése Dr. KOVÁCS József Gábor

Műanyag hegesztő, hőformázó Műanyag-feldolgozó

Mőanyagok újrahasznosításának lehetıségei. Készítette: Szabó Anett A KÖRINFO tudásbázishoz

A POLIMERKÉMIA ESZKÖZTÁRA, AVAGY HOGYAN ÁLLÍTHATÓK BE EGY ÓRIÁSMOLEKULA TULAJDONSÁGAI?

MŰANYAGOK. Egyetemi tananyag. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék

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

Rugalmas műanyagok. Lakos Tamás Groupama Aréna nov. 26.

SZERVES KÉMIAI REAKCIÓEGYENLETEK

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

Szerkezet és tulajdonságok

Tevékenység: Olvassa el a történeti áttekintést! Gyűjtse ki a polietilén előállításának a történetét!

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2000

Műanyagok alkalmazása

A műanyagok szerves anyagok és aránylag kis hőmérsékleten felbomlanak. Hővel szembeni viselkedésük alapján két csoportba oszthatók:

Szerkezet és tulajdonságok

27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

POLIMER KÉMIA ÉS TECHNOLÓGIA

Polimerek anyagszerkezettana és technológiája

Vízálló faragasztók TÍPUSOK, TULAJDONSÁGOK ÉS TAPASZTALATOK. Aktualitások a faragasztásban 2016 Sopron, szeptember 9. Dr.

- homopolimerek: AAAAAAA vagy BBBBBBB vagy CCCCCCC. - váltakozó kopolimerek: ABABAB vagy ACACAC vagy BCBCBC. - véletlen kopolimerek: AAABAABBBAAAAB

Műanyagok alkalmazása

Társított és összetett rendszerek

MŰANYAGOK A GÉPJÁRMŰIPARBAN

Ragasztás, ragasztóanyagok

A tételekhez segédeszköz nem használható.

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI FELVÉTELI FELADATOK 2004.

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VEGYIPAR ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA MINTAFELADATOK

Mérnöki anyagok. Polimerek

8. Műanyag előállítási technológiák.

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Polimertechnika Tanszék. Polimerek. Üreges testek gyártása

Házi feladat témák: Polimerek alkalmazástechnikája tárgyból, I félév

I. ANYAGISMERET TARTALOMJEGYZÉK

Veszprémi Egyetem, Ásványolaj- és Széntechnológiai Tanszék

Anyagválasztás Dr. Tábi Tamás

MŰANYAGOK Dr. Kausay Tibor

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

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I.

3. hét Fröccsöntés. Alkalmazható anyagok. Fröccsöntő szerszámok és gépek. Fröccsöntő szerszámok megoldásai. A fröccsöntés folyamata.

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Műanyagok alkalmazása

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

Az alapanyag kiválasztás rejtelmei. Grupama Aréna november 26.

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

MŰANYAG RUHASZÁRÍTÓ FEJLESZTÉSE

Mindennapi műanyagaink a környezetben Tények és tévhitek

Analitikusok a makromolekulák nyomában Bozi János MTA TTK AKI

Polimerek (Műnyagok) szerkezete, gyártása és típusai

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

Mérnöki anyagok. Polimerek

Oldószeres faipari ragasztóanyagok és környezeti hatásuk

Műanyag- és elasztomer ragasztási útmutató


Szénhidrogének II: Alkének. 2. előadás

KÉMIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

XXIII. SZERVES KÉMIA (Középszint)

Javítókulcs (Kémia emelt szintű feladatsor)

Polimer kémia. Összeállította:Leczovics Péter 2013.

Antibakteriális hatóanyagot tartalmazó kapszulák előállítása, jellemzése és textilipari alkalmazása. Nagy Edit Témavezető: Dr.

Műanyaghulladék menedzsment

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion.

7. hét: Műanyagok. Jellemzői. Előállítása

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Polimertechnika Tanszék. Polimerfeldolgozás. Melegalakítás

4) 0,1 M koncentrációjú brómos oldat térfogata, amely elszínteleníthető 0,01 mól alkénnel: a) 0,05 L; b) 2 L; c) 0,2 L; d) 500 ml; e) 100 ml

Anyagok az energetikában

Anyagtudomány BMEGEMTMK02, 4 krp (2+0+1/v)

Tejsav alapú polimérek

Hosszú szénszállal ersített manyagkompozitok mechanikai tulajdonságainak vizsgálata

Hulladékok újrahasznosítása VI. Előadás anyag

Polimer alapanyagok alkalmazásának előnyei-hátrányai Dr. Tábi Tamás

As Met technológia közegészségügyi szempontú engedélyezési folyamata

Vegyipari technikus Vegyipari technikus

Tartalomjegyzék. Szénhidrogének... 1

RBX : 2 részes granulátum gyártó gép kemény műanyagokra

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

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

Felületkezelés, felületkezelı anyagok 11. hét

Átírás:

Lépcsős polimerizáció, térhálósodás; anyagismeret Bevezetés Lineáris polimerek jellemzők sztöchiometria és móltömeg (x n ) reakciók Térhálósodás Anyagismeret hőre lágyuló műanyagok térhálós gyanták elasztomerek 1 1

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 O hetero-polikondenzáció n X A X + n Y B Y X AB Y + (n _ 1) XY ( ) n n HO R OH + n HOOC R` COOH H ( OR OCO R`CO ) + ( n _ n OH 1) H O

Lépcsős polimerizáció Szerkezet, jellemzők Lépcsős polimerek szerkezete R R R R C O C O C O H O O H Jellemzők Lineáris polimerek bifunkciós monomerek kondenzációjával vagy addíciójával nyerhetők. Feltételezés: a funkciós csoportok reaktivitása nem változik a polimerizáció során. Feltételek: ekvimoláris sztöchiometria, nagy konverzió. 3 3

Lépcsős polimerizáció Jellemzők Konverzió, polimerizációs fok p 0 1 x n 1 Carothers egyenlet 0 p Konverzió Polfok (%) x n 95 50 99 100 PA móltömeg: 1000 x n 106 116 p > 99 % 4 4

Lépcsős polimerizáció Lefutás x n 1 p 0 x n 1,3 p 0,5 x n p 0,50 x n 4 p 0,75 Lépcsős növekedés, gyakorlatban alkalmazható polimer előállítása csak nagy konverzióval lehetséges. 5 5

Lépcsős polimerizáció Kinetika Önkatalizált reakció Savkatalizált reakció [ COOH ] d dt k t k dc k c dt 1 c [ COOH ] [ OH ] 1 c 1 3 0 c0 k t ( 1 p) 1 d [ COOH ] c dt k' t k' dc dt [ COOH ][ OH ] k' c 1 1 p 0 1 Feltételezés: a funkciós csoportok reakcióképessége független a lánc hosszától 6 6

Lépcsős polimerizáció Kinetika 400 100 300 75 1/(1 - p) 00 1/(1 - p) 50 100 5 0 0 500 1000 1500 000 Idő (perc) 0 0 50 500 750 1000 Idő (perc) Eredmény: a feltételezés igaz. 7 7

Lépcsős polimerizáció Sztöchiometria és molekulatömeg Eltérés az ekvimolaritástól adagolás, tisztaság találkozási valószínűség mellékreakció szándékosság Eltérés következménye csökkent mólsúly meghatározott végcsoport Teljes átalakulás Molekulák száma AA + BB AA 1+ r r Végcsoportok száma BB Polimer molekulák száma p AA AA Polimerizációs fok 1 x n 1 + r r AA 1 r r 1 r r r 8 AA BB 8

Lépcsős polimerizáció Sztöchiometria és molekulatömeg Polimerizációs fok 50 00 150 100 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 rp r p (%) x n 1 99,9 1000 0,95 99,9 39 9 9

Polikondenzáció Megvalósítás Egyensúlyi reakciók A + B Reakció típusok C + D 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 + HO CH CH OH K o 150-00 C [ C][ D] [ A][ B] HO CH CH O CO C 6 H 4 CO O CH CH OH + CH 3 OH nho CH CH O CO C 6 H 4 CO O CH CH OH o 00-75 C HO CH CH O ( CO C 6 H 4 COO CH CH O ) n H + ( n _ 1) HO CH CH OH 10 10

Polikondenzáció Megvalósítás Gyakorlati megvalósítás só dehidratálás n H ( CH ) H + n HOOC ( CH ) COOH 6 4 n H 3 ( CH ) H 3 OOC ( CH ) COO Határfelületi polikondenzáció 6 6 4 o 00-75 C H [ H ( CH ) H OC ( CH ) CO ] OH (n _ 1) H O 4 n + Gyűrűs vegyületek CO HO R COOH R + H O C3,4 polimerizáció; C5,6 ciklizáció O 11 11

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

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 jelenlév ő mol e- kula 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. agy móltömeg eléréséhez hoszszú reakcióidő szükséges. A különböző móltömegű komponensek eloszlása bármely pillanatban kiszámítható. 13 13

Térhálósodás Feltételek, jellemzők Feltétel bifunkció lineáris többfunkció térhálós Komponensek gél: oldhatatlan szól: oldható Konverzió és x n 0 p x n ( ) 0 f av pf av Átlagos funkcionalitás f av + 1,4 3,8 + 0,4 3,1 f av p (%) x n 95 0,1 95 00 14 14

Térhálósodás Gélesedés; gyakorlati szempontok Gélesedés p p f G av Feldolgozás Alkalmazás av bakelit, aminoplaszt poliészter epoxi gyanta poliuretán x f av n f Tömegtört, w x 0.4 0.3 0. 0.1 w g w 1 w w 3 w 4 w 6 w 10 1.00 0.75 0.50 0.5 0.0 0.00 0.0 0. 0.4 0.6 0.8 1.0 Konverzió 15 Tömegtört, w g 15

Anyagismeret Hőre lágyuló műanyagok Polietilén (PE) Monomer CH CH 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 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 16 16

Anyagismeret Hőre lágyuló műanyagok Polisztirol (PS) Monomer CH 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 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 17 17

Anyagismeret Hőre lágyuló műanyagok Poliamid (PA) Monomer változó, általában sav és amin Jellemző csoport CO H Típusok PA6; 6,6; 6,10; 11 Polimerizáció kondenzáció, ionos Láncszerkezet lineáris Szerkezet kristályos, T m 180 60 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 ) C 6 H 5 OCOO Polimerizáció polikondenzáció Láncszerkezet lineáris Szerkezet mikrokristályos, T m 0 C, T g 150 C Feldolgozás extrúzió, fröccs Alkalmazás gépipar, műszeripar, optikai elemek, csomagolás járműipar Módosítás keverékek 18 18

Anyagismeret Hőre lágyuló műanyagok Lineáris poliészter (PET) Monomer dimetil-ftalát, etilén-glikol Polimerizáció átészterezés Láncszerkezet lineáris Szerkezet kristályos, T m 65 C Feldolgozás extrúzió, fröccs, fúvás Alkalmazás csomagolás, gépés műszeripar Módosítás szálerősítés, keverékek Poli(metil-metakrilát) (PMMA) Monomer CH 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 19 19

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 0 0

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 1 1

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