Polimerkémia Polikondenzáció dr. Molnárné Hamvas Lívia

dr. Molnárné Hamvas Lívia Előző témakör Természetes és mesterséges makromolekulák átalakítása – cellulóz, PVAc

Polikondenzációs termékek dr. Molnárné Hamvas Lívia Polikondenzációs termékek Kötő és ragasztó anyagok aminoplasztok (UF, MF, UMF) fenoplasztok (PF, RF) poliamidok (PA) szilikonok (SI) Felületkezelő anyagok poliészterek (alkidgyanták) polikarbonátok (PC)

Karbamid-formaldehid gyanta (UF) dr. Molnárné Hamvas Lívia Karbamid-formaldehid gyanta (UF) egyensúlyi folyamat a ragasztó: oligomereket tartalmazó „féltermék” egyensúlyi folyamat révén kiindulási anyagok és termékek szabad formaldehid: a gyantában reagálatlanul maradt formaldehid mennyisége

Karbamid-formaldehid térhálósodása dr. Molnárné Hamvas Lívia Karbamid-formaldehid térhálósodása metilénhidas kapcsolódás formaldehid kilépéssel lehasadó formaldehid a gyanta térhálósodási folyamatában keletkezik kémhatás és hőmérséklet, adalékanyagok befolyásolják

Karbamid-formaldehid térhálósodása dr. Molnárné Hamvas Lívia Karbamid-formaldehid térhálósodása metilol-csoportok hidrolízise, formaldehid keletkezése utólagosan felszabaduló formaldehid a késztermékből távozik formaldehid megkötő anyagok adagolásával és a termék nedvességtartalmának csökkentésével visszaszorítható

Melamin-formaldehid gyanta (MF) dr. Molnárné Hamvas Lívia Melamin-formaldehid gyanta (MF)

Melamin-karbamid-formaldehid (UMF) dr. Molnárné Hamvas Lívia Melamin-karbamid-formaldehid (UMF) Különböző karbamid: melamin arány beállítása lehetővé teszi, hogy kevésbé költséges, kedvező tulajdonságú gyantát állítsanak elő érvényesüljön a melamin-formaldehidre jellemző térhálósság – utólagos HCHO felszabadulás alacsony

Polikondenzációs termékek dr. Molnárné Hamvas Lívia Polikondenzációs termékek Kötő és ragasztó anyagok aminoplasztok (UF, MF, UMF) fenoplasztok (PF, RF) poliamidok (PA) szilikonok (SI) Felületkezelő anyagok poliészterek (alkidgyanták) polikarbonátok (PC)

dr. Molnárné Hamvas Lívia Fenoplasztok

Fenoplasztok Reaktánsok formaldehid vizes oldata dr. Molnárné Hamvas Lívia Fenoplasztok Reaktánsok formaldehid vizes oldata fenol és fenolhomológ vegyületek rezorcin kvercetin fenol

Fenol-formaldehid gyanta (PF) dr. Molnárné Hamvas Lívia Fenol-formaldehid gyanta (PF) Savas közegben a fenol kétfunkciós, lúgos közegben trifunkciós monomerként viselkedik: metilol-fenol (fenolalkohol) keletkezik a benzolgyűrű elektroneloszlása miatt orto és para helyzetekben nukleofil centrumként viselkedik; a formaldehid hatékony elektrofil szubsztituens

Fenol-formaldehid gyanta (PF) dr. Molnárné Hamvas Lívia Fenol-formaldehid gyanta (PF) Savas közegben (pH = 4-7) metiléncsoportokkal kapcsolódó monomerek – novolak-gyanta mólarány - fenol:formaldehid = 1:0,5-0,8 fonalszerű molekulák (600-1200 g/mol)

Fenol-formaldehid gyanta (PF) dr. Molnárné Hamvas Lívia Fenol-formaldehid gyanta (PF) Novolak-gyanta szerves oldószerekben oldható hőre lágyuló felületkezelésre közvetlenül felhasználható

Fenol-formaldehid gyanta (PF) dr. Molnárné Hamvas Lívia Fenol-formaldehid gyanta (PF) Lúgos közegben (pH = 7-13) éterhidas kapcsolódás – rezol-gyanta –, sok metilol-csoport mólarány - fenol:formaldehid = 1:1,5-2 térhálós szerkezet kialakulása – a reakció túlszaladhat, a folyamat tárolás közben is lúgban oldott állapotban

Fenol-formaldehid gyanta (PF) dr. Molnárné Hamvas Lívia Fenol-formaldehid gyanta (PF) Rezol-gyanta – két-, három metilol-fenol kapcsolódik

Fenol-formaldehid gyanta (PF) dr. Molnárné Hamvas Lívia Fenol-formaldehid gyanta (PF) Keményedési folyamatok sebessége pH- és hőmérséklet-függő hidegen (szobahőmérséklet) – erősen savas közegben melegen (100-120 °C) – pH ~ 7-8 – p-toluol-szulfonsav vagy kénsav adagolás forrón (140-160 °C) – lúgos közeg, NaOH adagolás A megkötött ragasztó nagyon merev, kitűnő vízállóságú

Fenol-formaldehid gyanta (PF) dr. Molnárné Hamvas Lívia Fenol-formaldehid gyanta (PF) rezol-gyanta

Rezorcin-formaldehid gyanta (RF) dr. Molnárné Hamvas Lívia Rezorcin-formaldehid gyanta (RF) A rezorcinban a 2, 4, 6 helyzetű H-ek nagy reaktivitásúak metilénhidas láncmolekula – novolak jön létre formaldehid adagolással térhálósítható, magasabb hőmérsékleten és pH ~ 6-7 kémhatásnál a reakciósebesség csökkentésére alkoholokat

Fenoplasztok (PF, RF, PRF) dr. Molnárné Hamvas Lívia Fenoplasztok (PF, RF, PRF) Termelés 2004: 3.200.000 tonna Felhasználás faanyag-kötőanyag formázó-komponens rétegelt lemezek szigetelőanyag Káros anyag kibocsátás

sugi Douglas fir metanol etanol etanol metanol dr. Molnárné Hamvas Lívia metanol etanol etanol metanol sugi Douglas fir

sugi Douglas fir etanol etanol metanol metanol dr. Molnárné Hamvas Lívia etanol etanol metanol metanol sugi Douglas fir

dr. Molnárné Hamvas Lívia

Polikondenzációs termékek dr. Molnárné Hamvas Lívia Polikondenzációs termékek Kötő és ragasztó anyagok aminoplasztok (UF, MF, UMF) fenoplasztok (PF) poliamidok (PA, DAB) szilikonok (SI) Felületkezelő anyagok poliészterek (alkidgyanták) polikarbonátok (PC)

Poliamidok (PA) Szintetikus szálak, ömledékragasztók dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliamidok (PA) Szintetikus szálak, ömledékragasztók A polimer lánc – heteroatomot tartalmaz Megnevezés: szénatomok száma alapján nylon, perlon, kevlar PA 66

Poliamidok (PA) Előállításuk: dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliamidok (PA) Előállításuk: homo-polikondenzációval: amino-karbonsavból (pl. PA 11) w-amino-undekánsav – H2N-(CH2)10-COOH hetero-polikondenzációval: diamin + dikarbonsav reakció (pl. PA 66; PA 610) polimerizációval: laktámokból (pl. PA 6 - Perlon - – e-kaprolaktámból)

dr. Molnárné Hamvas Lívia polikondenzációval polimerizációval

Poliamidok (DAB) Reaktánsok – dimer acid based PA 66 PA 610 adipinsav dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliamidok (DAB) Reaktánsok – dimer acid based adipinsav PA 66 hexametilén-diamin szebacinsav PA 610 hexametilén-diamin

Poliamidok (DAB) Reaktánsok – dimer acid based Kevlar p-feniléndiamin dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliamidok (DAB) Reaktánsok – dimer acid based Kevlar p-feniléndiamin tereftálsavklorid

Poliamidok (DAB) Polikondenzációs reakció – egyensúlyi folyamat dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliamidok (DAB) Polikondenzációs reakció – egyensúlyi folyamat monomerek ekvimoláris arányát biztosítva magas hőmérsékleten, ömledékben, nitrogén-atmoszférában a keletkező víz folyamatos eltávolításával Szerkezeti módosítás - szabályosság csökkentése dimer zsírsavak – nagyon hosszú szénlánc az amid csoportok között

Poliamidok (DAB) Moláris tömeg: 10-25.000 g/mol dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliamidok (DAB) Moláris tömeg: 10-25.000 g/mol Szabályos felépítettség kristályossági hajlam - szálképzés Hidrogénkötések nagy gyakorisága bomlékonyságot okoz a szálak szilárdsága nagy ha nő a CH2 csoportok száma, csökken az op. Keverékek - olvadási hőmérséklet csökkentő hatás

dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliamidok (DAB)

Polikondenzációs termékek dr. Molnárné Hamvas Lívia Polikondenzációs termékek Kötő és ragasztó anyagok aminoplasztok (UF, MF, UMF) fenoplasztok (PF) poliamidok (PA) szilikonok (SI) - polisziloxánok Felületkezelő anyagok poliészterek (alkidgyanták) polikarbonátok (PC)

dr. Molnárné Hamvas Lívia Polisziloxánok (SI) Monomer: bi- vagy trifunkciós alkil- vagy aril-klórszilán hidrolízissel szilánol keletkezik és polikondenzációval amorf szilikon poliaddícióval

dr. Molnárné Hamvas Lívia Polisziloxánok (SI) Monomer: bi- vagy trifunkciós alkil- vagy aril-klórszilán hidrolízissel szilánol keletkezik és polikondenzációval amorf szilikon Termék: kis moláris tömegű, de széles eloszlás (szilikonolaj) a molekulák hajlékonyabbak, mint a szénláncúak a köztük ható másodlagos kémiai kölcsönhatások gyengébbek

dr. Molnárné Hamvas Lívia Polisziloxánok (SI) Szilikonolaj: folyékony, M ~ 10-20.000 g/mol – hidrofobizálás szilikonolaj + szilikagél = szilikonzsír Szilikonkaucsuk: láncmolekula, gumiszerű, M ~ 100.000 g/mol – tömítőanyag térhálósítás: funkciós csoportok bevitele Szilikongyanta: térhálós szerkezetű

Polisziloxánok (SI) Tömítőanyagként: módosított szilikon-gyanta dr. Molnárné Hamvas Lívia Polisziloxánok (SI) Tömítőanyagként: módosított szilikon-gyanta termelés

dr. Molnárné Hamvas Lívia Polisziloxánok (SI) Ragasztóként: dimetil-polisziloxán (kaucsuk és olaj) Lakkipari célra: szilikon-gyanta más gyantákkal kombinálva termelés

Polikondenzációs termékek dr. Molnárné Hamvas Lívia Polikondenzációs termékek Kötő és ragasztó anyagok aminoplasztok (UF, MF, UMF) fenoplasztok (PF) poliamidok (PA) szilikonok (SI) - polisziloxánok Felületkezelő anyagok poliészterek (PLA, PET, alkyd) polikarbonátok (PC)

Poliészterek az észterkötések a molekula főláncában vannak dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliészterek az észterkötések a molekula főláncában vannak lineáris poliészterek telítetlen poliészterek alkidgyanták

Poliészterek Lineáris poliészterek dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliészterek Lineáris poliészterek kétértékű alkoholok és dikarbonsavak kondenzációs reakciója termékeként glikol borostyánkősav

dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliészterek Alifás lineáris poliészterek: lágy, hajlékony láncú, M ~ 600-5000 g/mol PVC lágyítóként alkalmazzák, nem illékonyak alkohol komponens karbonsav komponensek borostyánkősav adipinsav glikol szebacinsav

Poliészterek Alifás lineáris poliészterek dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliészterek Alifás lineáris poliészterek Politejsav (PLA) - tejsavból termikus vagy mikrohullámú polikondenzációval közszükségleti cikkek és gyógyászati eszközök előállítása biológiailag lebontható

Poliészterek Politejsav (PLA) dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliészterek Politejsav (PLA) M ~ 2000-10000 g/mol; gyűrűzáródás is végbemehet a polikondenzációs reakciót befolyásoló tényezők: kiindulási anyag: D,L 80%-os vagy L 90%-os vizes oldat hőmérséklet: 150-190 °C (felette káros mellékfolyamatok) nyomás: vákuum segíti a víz eltávolítását inert atmoszféra: nitrogén (elszineződést gátolja) katalizátor: fémsók mikrohullámú gerjesztés: reakcióidőt csökkenti

Poliészterek Lineáris poliészterek dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliészterek Lineáris poliészterek poli(etilén-tereftalát) (PET) – glikol + tereftálsav magas op.; kristályosodó; szálképző jó vegyszerállóság

dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliészterek Telítetlen poliészterek: a láncban az észter-csoportok mellett kettős kötések telítetlen dikarbonsavak és diolok kondenzációs reakciója maleinsav térhálósodás a telítetlen kötések utólagos polimerizációs reakciójával

Poliészterek - alkidgyanták dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliészterek - alkidgyanták alkohol komponensek glikol pentaeritrin glicerin karbonsav komponensek ftálsav ftálsavanhidrid

Poliészterek Gliptál gyanták – glicerin + ftálsav (glyphtal) dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliészterek Gliptál gyanták – glicerin + ftálsav (glyphtal)

Poliészterek Módosított alkidgyanták – glicerin + ftálsav + zsírsav dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliészterek Módosított alkidgyanták – glicerin + ftálsav + zsírsav

Poliészterek Módosított alkidgyanták – glicerin + ftálsav + zsírsav dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliészterek Módosított alkidgyanták – glicerin + ftálsav + zsírsav sztearinsav olajsav linolsav linolénsav csoportok: zsíros, félzsíros és sovány alkidok (70 …60; 50 … 40; 35 …15 % zsírsav)

Poliészterek Módosított alkidgyanták Felhasználás Kötés dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliészterek Módosított alkidgyanták polialkohol – teljes vagy részbeni helyettesítése (epoxialkid) dikarbonsav – teljes vagy részbeni helyettesítése (maleinátgyanta) zsírsav kettőskötésein keresztül történő módosítás (vinilalkid, sztirolalkid) Felhasználás lakkipar (kevésbé ragasztó és hézagtömítő anyag) Kötés száradás – fizikai és kémiai folyamatok (polimerizáció)