Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Modern műanyagok Összeállította: Albert Attila Fazekas Mihály Fővárosi Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Modern műanyagok Összeállította: Albert Attila Fazekas Mihály Fővárosi Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium."— Előadás másolata:

1 Modern műanyagok Összeállította: Albert Attila Fazekas Mihály Fővárosi Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium

2 A műanyagok definíciója  Olyan makromolekulás anyagok, amelyeket mesterséges úton hoznak létre.  Olyan makromolekulás anyagok, amelyeket vagy a természetben megtalálható makromolekulás anyagok átalakításával, vagy kismolekulák (monomerek) összekapcsolásával mesterségesen állítanak elő.

3 A műanyagok története  A természetben megtalálható anyagok átalakítása:  Ókori civilizációk: gyanta, szurok, aszfalt  Indiánok: kaucsuk – vízlepergetés, edények, labdák  19. század – jutaszövet vízhatlanná tétele lenolajkencével (első műbőr = viaszos vászon), ennek utóda a padlóburkoló linóleum  Első műanyagok: 19. század  Alexander Parks (1862), parkenzin – kemény, csontszerű  Adolf Baeyer (1867), polikondenzáció fogalmának leírása

4 A műanyagok csoportosítása eredet szerint Természetes alapú: A természet makro- molekuláinak az átalakításával: viszkóz, cellulóz-észterek, fehérje származékok, kaucsuk és gumi, bitumen, természetes gyantákból és olajokból készült műanyagok  Mesterséges alapú:  A monomereket szintetikus úton állítják elő:  1. Szerves láncúak  A) szénláncú (PE, PP, PS)  B) heteroláncúak ( bakelit, nejlon, terilén, karbamidgyanta)  2. Szervetlen láncúak  ( szilikonok, szilikon- olajok, szilikongyanták)

5 Csoportosítás a feldolgozás szerint  Termoplasztikus: Láncmolekulák, feldolgozásuk egyszerű fizikai műveletekkel történik: pl. az olefinek polimerei, nejlon  Termoreaktív:  Térhálós szerkezetű műanyagok, amelyek végleges alakja az elő- állítás közben alakítható ki, ill. termoplasztikus műanyagok térháló- sításával keletkeznek  A kész műanyag hőre keményedik és bomlik: pl. bakelit, karbamidgyanta

6 Bevezetés  Műanyag vagy polimer?  Mire figyeljünk a műanyagok tanításánál:  - a műanyagok nem környezetszennyező anyagok  - a kőolajnak csak mintegy 5%-a használódik műanyagok előállítására, 80 – 85%-át elégetjük!  A jövő polimergyártásának három fontos útja:  1. Természetes úton lebomló anyagok  2. A szervezetben lebomló és szövetbarát műanyagok  3. Nagyteljesítményű kompozitok és különleges tulajdonságú polimerek

7 A természetes úton lebomló műanyagok - nem veszélyes hulladékok, közvetlen környezeti kárt nem okoznak - lebomlásuk a talajban hosszú idő alatt vagy egyáltalán nem történik meg - ma a műanyagok kb. 40%-a csomagolóanyag – szelektív gyűjtés, újrahasznosítás szükséges (zsenília) - a műanyagok keletkezési helyük szerint: - A) gyártás során keletkező hulladékok (újrahasznosítás) - B) szállítási és csomagolóanyagok (szétválogatás, újrah.) - C) fogyasztói csomagolóanyagok (szemétégetés pl. cementgyártás)

8 Természetes úton lebomló műanyagok - EU cél: min. 15%-os újrahasznosítási arány teljesítése - Új termékek: a modern műanyag kis sűrűségű, az elhasználódás után keletkező hulladék tömege %-kal alacsonyabb a 10 évvel ezelőtti átlagnál - Újdonság: a műanyag egy része lebomló legyen – nem megoldás, a maradék szemetel - BME Polimerkémiai Tanszéke – Czigány Tibor és Dogossy Gábor új polimerjei: - Lebomló keményítőtartalmú műanyagok

9 Műanyag kukoricakeményítőből Összetétel: kukoricakeményítő, kukorica termésfal-őrlemény, glicerin Szerkezet: A glicerin és a cellulóz hidroxilcsoportjai között kialakuló kötések térhálós polimert hoznak létre Tulajdonságok: hőre lágyulnak, nagy szakítószilárdság, jó színezhetőség, formálhatóság, természetes úton lebomló, emészthető Felhasználás: kísérleti stádium, talajban elbomló virágcserepek Recept: 32 g keményítő, 12 g kukorica termésfal, 20 g glicerin keverékét összegyúrni, 160 o C-on sajtolni, hűteni

10 Műanyag tejsavból Politejsav Előállítás: a búzából, kukoricából és burgonyából kivont keményítőt hidrolizálják glükózzá, majd bioreaktorban erjesztik, ahol a tejsavbaktériumok tejsavvá alakítják Szerkezet: a tejsavmolekulák gyűrűs formában dimerizálódnak kondenzációs folyamatban, majd a keletkező átmeneti termék polimerizálódik Recept: 3 cm 3 tejsavhoz melegítés közben adjunk késhegynyi kristályos ón(II)-kloridot és forrkövet! 5-10 perces lassú forralás után a kémcső tartalmát öntsük műanyag pohárba. Lehűlés közben szálakká húzható.

11 Műanyag narancsból  Polilimonén-karbonát: Összetétel: narancshéjból kivont limonén, szén-dioxid, katalizátorok, adalékanyagok Átalakítás: a limonén oxidációjával nyert limonén-oxid (monomer) a szén-dioxiddal limonén-karbonáttá alakul Tulajdonságai: megegyeznek a polisztiroléval, hőre lágyuló, szénláncú polimer, természetes úton lebomlik Felhasználása: eldobható műanyag termékek (papírpohár)

12 A szervezetben lebomló és szövetbarát műanyagok  Több ezer éve is használtak pótló anyagokat a testünkben: ókori Róma – urológiai katéter, Egyiptom – kaucsukban átitatott len sebkötöző, Aztékok – arany fogpótlás  Megfigyelés: a II. világháborúban a sérült pilóták testében a műanyag forgácsok nem váltottak ki komolyabb immunreakciókat – implantációs anyagok kikísérletezése  sebvarró cérna: Vicryl, 90% poliglikolsav, 10% L-tejsav kopolimere, amely elveszíti szakítószilárdságát, majd hidrolízissel alkotórészeire bomlik szét (5-10 hét)

13  Késleltetett oldódású tabletták: A hatóanyag a bélcső megfelelő helyén kerülhet ki  - a külső szilikon bevonat csak a gyomorban oldódik le  - a belső hatóanyag-tartalom a lúgos vékonybélben képes felszívódni (pl. Kreon tabletta)  Testrészek pótlására – szilikonok (orr, fül, pénisz, mell, arc, orr, szem, kontaktlencse)  - a kovasavak és származékaik polikondenzációs termékei  - nem nedvesednek, kémiai és hőhatásoknak ellenállnak, immunreakciókat nem váltanak ki  Gerincgyógyászat: poliuretánok ( Bryan-protézis)  - a csigolyák közti porckorongok elkopásakor  - alul-felül titán bevonat porózus – csontos benövés

14  Csont- és fogpótlás: poliakrilsav-észterek (PMMA, plexi)  - biológiai közömbösség  Fogtömő anyagok:  szobahőmérsékleten polimerizálódó ún. önkötő akrilátok  A) polimer pora, katalizátor, színező anyagok  B) monomert tartalmazó folyadék, stabilizátor, akcelerátor  Összekeverve gyorsan szilárdul.  Hátrány: pulpakárosító hatás, kis kopásállóság, nagy hőtágulás és zsugorodás – rossz széli záródás  Kompoziciós kötőanyagok (kompozitok)  A) szerves mátrix (metakrilátok)  B) szervetlen töltőanyag (kvarc és alkáliszilikátok)  C) a kettőt összekapcsoló kötőanyag

15  Fényre polimerizálódó kompozitok:  - fotoiniciátort tartalmaznak, amely a fény hatására szétesik és beindítja a reakciót  - első képviselők UV-re érzékenyek – szemkárosító- ma már nem használják!  - kb. 480 nm hullámhosszúságú fényre érzékeny iniciátor – egypaszta rendszerű, a tömés azonnal kidolgozható  De: normál fényre is gyorsan polimerizál, és az átvilágítás mélysége miatt csak rétegekben építhető fel.

16 Nagyteljesítményű kompozitok  5000 éves észak-európai sírokból szalmával erősített, égetett üvegedények kerültek elő. Az agyagból és szalmatörekből készült vályogtégla tartós és teherbíró.  Kompozit: Azoknak az adalékolt polimereknek a gyűjtőneve, amelyekben a társítás hatására képződő új termék merevebb és szilárdabb, mint az adalékot nem tartalmazó polimer mátrix.  Szerkezeti anyagai: fém + műanyag + kerámia  Pl. gumiabroncs – gumi + acélszál  Pl. vasbeton - kerámia + acél

17  Összetétel: Alapanyag (mátrix) + szálerősítés  Szálak: acélszál, üvegszál, szénszál, bazaltszál, len-kender szál, saját szál (előnyök és hátrányok)  Újrahasznosítás: gond a szétválasztás  Hibrid kompozitok: 3-4 anyag együttesét tartalmazzák  Gond: az anyagok összekapcsolódásának tökéletlensége  Felhasználás:  - azbeszt (Mg-Na-hidroszilikát) helyett üvegszál  - tömör üveg szakítószilárdsága N/mm 2  9 mikrométer átm. üvegszálé 1700 N/mm 2  - üveg és műanyag társítása (2 millió t/év) – összekapcsolódás erősítése adalékanyagokkal ( üvegfelület kezelése szilánokkal és titanátokkal, a műanyag mátrix akrilsavas vagy maleinsavas kezelésével) – térhálósítják  - fő felhasználói: jármű és építőipar, villamos- és elektronikai ipar

18 2000 kémiai Nobel-díj Vezető polimerek  A műanyagok elektromos szigetelők?  Heeger, MacDiramid, Shirakawa: a fekete porként ismert poliacetilént egy katalizárorral ezüstös fóliaként állították elő – még mindig szigetelő  Klór, bróm vagy jódgőzös oxidáció nyomán a vezetőképesség szeresére nőtt – 10 5 siemens/méter (a rézé 10 8 S/m)  A vezetőképesség kialakításának lehetőségei: Oxidatív halogén-adagolás (p-típus) Reduktív alkálifém (Na) adagolás (n-típus)

19  A poliacetilén szerkezeti jellemzői: konjugált kettős kötéseket tartalmaz, és az adalékanyagok hatására többletelektronokkal vagy lyukakkal fog rendelkezni – elektronhiányos lyukakba beugorhat 1-1 szomszédos elektron – vezető polimer  Felhasználásuk: - korróziógátlók - antisztatikus bevonó anyagok - számítógépek elektromágneses árnyékolása - „intelligens” ablaküvegek (fénymennyiséget szabályzó) – a szín megváltoztatása nélkül csökkenti az IR áteresztést - tranzisztorok, fénykibocsátó diódák, lézerek  OLCSÓK, KÖNNYEN MEGMUNKÁLHATÓK! (nem ez volt az első vezető polimer, 1862 – polianilin, 1958 – poliacetilén)

20 Tudta ?  1. A világon 1950-ben évente 5 millió tonna, ma már 80 millió tonna műanyagot állítanak elő.  2. A szennyeződések miatt az eldobható palackok anyagát nem lehet élelmiszerek csomagolására használni.  3. A PET palackokból műszálakat készítenek, 5 palack elegendő egy trikóhoz, 25 egy hálózsák béléséhez.  4. Az egyes anyagok előállításának energiaszükséglete összehasonlítva: műanyag : alumínium : acél = 1 : 3 : 8

21 Tudta?  5. A PET palackok cimkéje is PET műanyag, a kupakja azonban PE (ez jól zár), így azt külön kell válogatni.  6. Egy palack újrahasznosításával annyi energia takarítható meg, amivel egy 60 W-os izzó 6 órán át működtethető!  7. Az EU követelménye szerint a műanyagok 25%-át kell újra hasznosítani, ma Magyarországon még csak 7,4 %-a kerül újrafelhasználásra.

22 Köszönöm a figyelmet!.


Letölteni ppt "Modern műanyagok Összeállította: Albert Attila Fazekas Mihály Fővárosi Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium."

Hasonló előadás


Google Hirdetések