Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

FOGALMAK Makromolekula, polimer (szinonimák): nagy molekulatömegű, ismétlődő egységekből álló anyag Monomeregység: a polimer (ismétlődő) építőeleme Homopolimer:

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "FOGALMAK Makromolekula, polimer (szinonimák): nagy molekulatömegű, ismétlődő egységekből álló anyag Monomeregység: a polimer (ismétlődő) építőeleme Homopolimer:"— Előadás másolata:

1 FOGALMAK Makromolekula, polimer (szinonimák): nagy molekulatömegű, ismétlődő egységekből álló anyag Monomeregység: a polimer (ismétlődő) építőeleme Homopolimer: egyfajta monomeregység ismétlődik Kopolimer (biner, terner, stb.):többfajta monomeregység ismétlődik Oligomer: a monomeregységek száma kicsi (< 20-50: dimer, trimer, stb.) Polimer: minőségileg új tulajdonságok, amelyek a nagy molekulatömeggel függnek össze (pl. nagyrugalmasság) Műanyag: Polimer+adalékanyag Ne keverjük a polimer és a műanyag fogalmát!

2 Mechanikai tulajdonság és a móltömeg közötti összefüggés M A > M: kis móltömeg, nincs számottevő mechanikai tulajdonság M A -M B : a móltömeg növekedésével a mechanika tulajdonságok pl. szakítószilárdság lényegesen nő M B -M C : a mechanikai tulajdonságok mérsékelt növekedése M C < M: a szakítószilárdság független a móltömegtől

3 MŰANYAGOK Egy vagy több (főleg mesterségesen előállított) polimerből és (különböző célú) adalékanyagokból álló összetett rendszerek. Osztályozás feldolgozhatóság szerint: - hőre lágyuló (termoplasztok) - hőre keményedő (termoreaktív anyagok) - hidegen keményedő műanyagrendszerek Tulajdonság és felhasználási cél szerint: - elasztomerek (kaucsukszerű anyagok) - plasztomerek (műgyanták) - szálképző anyagok

4 Mi határozza meg egy polimer tulajdonságait? Erős vonzóerők a láncok között = erősebb, kevésbé flexibilis polimer. Ha a láncok elcsúszhatnak egymáshoz képest = flexibilis polimer. A Nylon-ban erős hidrogénkötések vannak -> erős fonalat képez.

5 Szálképző anyagok Nylon Kevlár Pókselyem

6 Termoplasztok (80%) A láncok között nincsenek keresztkötések. A láncok közötti gyenge vonzó kölcsönhatások melegítés hatására felbomlanak. Alakváltoztatás - újraolvaszthatók. A gyenge kölcsönhatások az új alakban hidegen újraformálódnak.

7 Hőre keményedő műanyagok Kiterjedt kovalens keresztkötésrendszer van jelen a láncok között. A kötések megakadályozzák a láncok egymáshoz képesti elmozdulását. Melegítéssel nem újraalakíthatóak !

8 A MAKROMOLEKULÁK FELOSZTÁSA Makromolekulák Szervetlen ElemorganikusSzerves természetes a)homoatomos polimerek pl. kén, szelén, grafit, gyémánt a)biatomos pl. (SiO 2 ) a)poliatomos, pl. polifoszfátok mesterséges üveg, cement szilícium-karbid stb. poli (foszfor- nitril-klorid) Mesterséges a)poliorgano- sziloxánok a)bór-, foszfor-, a)kénorganikus polimerek mesterséges a)szénláncú polimerek a)heteroláncú polimerek természetes (biopolimerek) a)poliprének b)poliszacharidok c)nukleinsavak (polinukleotidok) d)egyéb természetes polimerek pl. sellak, borostyán-kő, kopál, dammar, (növényi, állati eredetű gyanták)

9 Polimerek szerkezetek A polimereket hosszú láncok alkotják, melyek monomeregységek ( mer ek) összekapcsolódásával jönnek létre. mer “poli” = sok

10 Egy-végű zárt molekula Két-végű lineáris molekula Három vagy több végű térhálós polimer Polimerek szerkezetek

11 A POLIMER MOLEKULÁK ALAKJA a) fonalmolekula, b) elágazott fonalmolekula (ritka, hosszú oldalláncok), c) elágazott fonal- molekula (gyakori, rövid elágazásokkal), d) térhálós molekula, e) hágcsó szerkezetű molekula, f) parketta szerkezetű molekula

12 Polietilén elágazások

13  1 SzintA merek, építőegységek típusa  2 Szint A monomeregységek egymáshoz kapcsolása  3 Szint Hogyan kapcsolódnak a monomeregységek  4 Szint A rendezettség mértéke a polimeren belül  5 Szint Polimer keverékek Polimerek szerkezetek Hogyan tervezzünk egy polimert?

14 A POLIMER LÁNC KÉMIAI SZERKEZETE SZÉNLÁNCÚ POLIMEREK Etilén polimerek −(CH 2 −CXY) n − Vinilidén-polimerek −(CH 2 −CX 2 ) n − X = Y X = −H X = −Cl X = −CH 3 polietilén (PE) poli(vinilidén-klorid) (PVdC) poliizobutilén (PIB) Vinil-polimerek −(CH 2 −CHX) n − X  Y ; Y = H X = −Cl X = −CH 3 X = −CN X = −COOCH 3 X = −Ph poli(vinil-klorid) (PVC) polipropilén (PP) poli(akril-nitril) (PAN) polimetakrilát (PMA) polisztirol (PS) 1,1 diszubsztituált etilén polimerek −(CH 2 −CXY) n − X = Y = −CH 3 −COOCH 3 −Ph poli(metil-metakrilát) (PMMA) poli(α-metil-sztirol) (PaMS)

15 A POLIMER LÁNC KÉMIAI SZERKEZETE DIÉN-POLIMEREK 1,4-kapcsolódás X = −H X = −CH 3 −(CH 2 −CX=CH−CH 2 ) n − polibutadién (PB) poliizoprén (PI) 1,2-kapcsolódás LÁNBAN GYŰRŰS EGYSÉGET TARTALMAZÓ POLIMEREK Fenol-formaldehid gyanták lineáris térhálós

16 Heteroláncú polimerek néhány fontosabb képviselője A POLIMER LÁNC KÉMIAI SZERKEZETE Poliéterek −(R−O) n − −R− : −CH 2 −CH 2 − poli(etilén-oxid) (PEO) = polietilén glikol (PEG) poli(propilén-oxid) (PPO) = polipropilén glikol (PPG) Poliacetálok −(O−CH 2 −O−R) n − −R− : −CH 2 − −CH 2 −CH 2 − poli(metilén-oxid) (PMO) polidioxán (PDO) Poliészterek −(R−O−CO−R’−CO−O) n − −R− : −CH 2 −CH 2 − poli(etilén-tereftalát) (PET) Poliamidok −(R−CO−NH) n − −R− : −(CH 2 ) 5 − NYLON 6 Poliuretánok −(NH−R’−CO−R−O−CO) n − −R− : −(CH 2 ) 4 − −R’− : −(CH 2 ) 6 − Perlon U

17 A POLIMERLÁNCOK FINOMSZERKEZETE Szubsztituált etilén polimerláncok finomszerkezete Kapcsolódási sorrend: Szubsztituált etilének esetében a monomeregységek kapcsolódása alapján fej-láb−CH 2 −CHX−CH 2 CHX− fej-fej−CH 2 CHX−CHX−CH 2 láb-láb−CHX−CH 2 −CH 2 −CHX egységeket tartalmazó láncokat különböztetünk meg. Takticitás (sztereoregularitás): - izotaktikus, csak mezo diádokból felépülő, (...mmmmmmmmmmmm...) - szindiotaktikus csak racém diádokból szabályosan felépülő, (...rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr...) - ataktikus mezo és racém diádokból szabálytalanul felépülő. (...mmrmrrmmmrmrrrm...)

18 A VINILPOLIMEREK TÉRSZERKEZETE a.) izotaktikus, b.) szindiotaktikus, c.) ataktikus

19 AZ IZOTAKTIKUS POLIPROPILÉN H,3-HÉLIX ÉS A SZINDIOTAKTIKUS POLIPROPILÉN H,2 HÉLIXE A kis körök a láncközi szénatomot (A, B, C), a nagy körök a metil csoportot (1, 2, 3) mutatják, a hidrogén-atomok nincsenek jelölve

20 DIÉN POLIMEREK TÉRSZERKEZETE Kapcsolódási sorrend: 1,4-kapcsolódású −CH 2 −CH=CH−CH 2 −CH 2 −CH=CH−CH 2 − Kettőskötés térállása alapján 1,4-kapcsolódású polimerek esetén cisz- és transz- izomerekről beszélünk. Kaucsuk, 1,4-cisz-poliizoprénGuttapercha: 1,4-transz-poliizoprén

21 BINER KOPOLIMEREK SZERKEZETE Random (szabálytalan, statisztikus):...AABABBAAABABBBA... Alternáló:...ABABABABABABAB... Blokk (szakaszos):...AAAAAAAABBBBBBBAAAA... Ojtott (ág ):

22 22 A polimerek előállítása A. Láncpolimerizáció : Amely az aktív centrum jellege szerint lehet: 1)Szabadgyökös, 2)Anionos, 3)Kationos, 4)Ziegler-Natta polimerizáció. Monomerei: nagyrészt vinil-vegyületek és egyes oxigén- illetve nitrogéntartalmú gyűrűs vegyületek. Pl. etilén, propilén, butadién, izobutilen, sztirol, vinilklorid, (met)akrilátok, valamint az epoxidok

23 23 B.Lépcsős polimerizáció : Élő szervezetben csak ez játszódik le! Monomerjei: Különféle, heteroatomot tartalmazó vegyületek: többértékű savak, alkoholok, savkloridok, észterek, fenolok, aminok, stb. Aminosavak Kémiai kötés kialakulása Növekvő fehérjelánc Riboszóma tRNA mRNA láncnövekedés Lépcsőzetes növekedés

24 POLIMOLEKULARITÁS Polimer homológok a következők: CH 2 =CHXmonomer, R 1 −(CH−CHX) 2 −R 2 dimer, R 1 −(CH 2 −CHX) 3 −R 2 trimer, R 1 −(CH 2 −CHX) 4 −R 2 tetramer, R 1 −(CH 2 −CHX) n −R 2 n-mer.

25 POLIMEREK STATISZTIKAI JELLEMZÉSE Számátlag polimerizáció fok: aholNp: a P db monomeregységet tartalmazó makromolekulák száma, a makromolekulák száma a polimerben. Tömegátlag polimerizáció fok: aholM = a monomer tömege, a makromolekulák tömege, P db monomert tartalmazó makromolekula tömege.

26 POLIMEREK STATISZTIKAI JELLEMZÉSE Polidiszperzitás: ahol U: heterogenitás (Uneinheitlichkeit). Molekulatömeg átlagok: Z-átlag molekulatömeg: Viszkozimetriás molekulatömeg átlag: Minden esetben a szummázások P = 1 és P =  között végezendők. A molekulatömeg átlagok között a következő összefüggés áll fenn:

27 MOLEKULATÖMEG ÁTLAG MEGHATÁROZÁSA -meghatározása:  krioszkópia (fagyáspont csökkenése),  ebulliometria (forráspont emelkedése),  ozmometria ( < 2000 VPO, (Vapour Pressure Osmometry)). -meghatározása:  fényszórásméréssel, -t viszkozimetriásan, -t ultracentrifuga segítségével.   -meghatározása: Specifikus viszkozitás: ahol  : a c koncentrációjú oldat viszkozitása,  s :a felhasznált oldószer viszkozitása. Alapvetően 2 módszer: Abszolút: Nem igényel kalibrációt, közvetlen eredményt ad. Relatív: valamilyen standard-et igényel, közvetett eredményt ad.

28 MOLEKULATÖMEG ÁTLAG MEGHATÁROZÁSA Redukált viszkozitás: -meghatározása: Határ- (belső=intrinsic) viszkozitás: Mark-Houwink egyenlet: Viszkozimetriás egységek

29 Viszkoziméterek a gyakorlatban

30 MOLEKULATÖMEG ELOSZLÁS Szélesség alapján megkülönböztetünk: szűk széles molekulatömeg eloszlású polimereket. és Szűk molekulatömeg eloszlású polimer SEC kromatogramja Széles molekulatömeg eloszlású polimer SEC kromatogramja

31 A MOLEKULATÖMEG ELOSZLÁS MODALITÁSA A molekulatömeg eloszlás modalitás alapján lehet: unimodális, bi- vagy (multi-) modális. Unimodális molekulatömeg eloszlásMultimodális molekulatömeg eloszlás

32 Gélpermeációs kromatográfia A gélpermeációs kromatográfia során a részecskéket méretük szerint fizikailag választjuk el. A kis molekulák több pórusba képesek behatolni, ezáltal hosszabb ideig tartózkodnak az oszlopon.

33

34 SEC KALIBRÁCIÓS GÖRBE


Letölteni ppt "FOGALMAK Makromolekula, polimer (szinonimák): nagy molekulatömegű, ismétlődő egységekből álló anyag Monomeregység: a polimer (ismétlődő) építőeleme Homopolimer:"

Hasonló előadás


Google Hirdetések