Upload
phungcong
View
227
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Műanyagok
Pukánszky Béla - Tel.: 20-15Műanyag- és Gumiipari Tanszék, H ép. 1. em.
Tudnivalók:– előadás– írott anyag– kérdések, konzultáció– vizsga
Vizsgajegyek2003/2004 őszi félév
0
10
20
30
40
50Je
gyek
szám
a
1 2 3 4 5
Érdemjegy
Felvette: 153 Vizsgázott: 88
Bevezetés
Történeti áttekintésA műanyagipar helyzeteA tárgy célkitűzéseFogalmak, definíciók– makromolekula, polimer– polimerizáció– szerkezet
Csoportosítás– felhasználás, feldolgozás– műanyag, módosításKülönbségek a kis- és nagymólsúlyú anyagok közöttTematika
Szerkezeti anyagok
1948 1958 1968 1978 1988 1998 20080
1
2
3
4
5
Felh
aszn
álás
lg(M
t)
Év
vas műanyag réz gumi alumínium
Rohamos növekedésSzéleskörű alkalmazásElőnyök– kedvező jellemzők– jó teljesítmény/ár viszony– termelékeny feldolgozásTömegműanyagok
Különleges viselkedés
Történeti fejlődés
1839 gumi vulkanizálás Goodyear1870 celluloid Hyatt1909 fenol gyanta Baekeland1915 szintetikus kaucsuk Leverkusen1926 makromolekula Staudinger1931 kissűrűségű PE (LDPE) ICI1938 Nylon Carothers1941 PET Whinfield1954 PP Natta1974 Kevlar DuPont
Célkitűzések
A műanyagokkal kapcsolatos alapvetőismeretek közlése
tulajdonságok, viselkedéseltérések a hagyományos anyagoktólfeldolgozás és tulajdonságokalkalmazási példákműanyagok kiválasztásának szempontjaimindennapi problémák (törés, szakadás, ragasztás, javítás)műanyagok és környezetvédelem
MűanyagfelhasználásAlkalmazási terület szerint - 2000
0
10
20
30
40
50M
enny
iség
(%)
Cso
mag
olás
Építő
ipar
Ház
tartá
s
Elek
trom
os
Mezőg
azda
ság
Járműip
ar
Búto
ripar
Gép
ipar
Egyé
b
MűanyagfelhasználásTípus szerint - 2000
0
5
10
15
20
25
30M
enny
iség
(%)
PE PP
PVC
PS, A
BS
Gya
nták
PUR
PET
Műs
zaki
Egyé
b
Tömegműanyagok
Fogalmak
Makromolekula: azonos egységekből, építőelemekből állómolekulaOligomer: ismétlődő egységek száma <10Ismétlődő egység: a makromolekula építőeleme
Monomer: a polimerizáció alapanyagaPolimer: a makromolekulák összessége – természetes polimerek, műanyagok, elasztomerek, gyanták
CH2 CH2 CH2 CH2( )nNH2(CH2)6NH2, HOOC(CH2)4COOH
NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO[ ]n
Polimerek
Monomer Ismétlődő egység Triviális név Rövidítés
polietilén PEpolipropilén PP
polisztirol PS
PVC PVC
CH2 CH2 CH2 CH2( )n
CH2 CH
CH3
n)( CH2 CH
CH3
CH2 CH n)( CH2 CH
CH2 CH
Cl( )nCH2 CH
Cl
Polimerek
Monomer Ismétlődő egység Triviális név Rövidítés
poli(tetrafluor-etilén) PTFE
poli(metil-metakrilát) PMMA
poli(etilén-tereftalát) PET
CF2 CF2 CF2 CF2 n)(
CH2 C
COOCH3
CH3
CH2 C
COOCH3
CH3
n)(
H3COOC COOCH3
HO CH2 CH2 OH OCH2CH2OOC CO( )n
Fogalmak
Műanyag: adalékokat és tár-sítóanyagokat tartalmazó po-limerPolimerizáció: a mesterséges polimerek előállítására szol-gáló eljárásHomopolimer: azonos építő-elemekből álló polimerekKopolimer: két vagy több épí-tőelemből felépülő polimer
MolekulaszerkezetJellemzés
Polimerizációs fok: ismétlődőelemek száma, xn
Molekulatömeg: xn• MMolekulatömeg eloszlásSzámszerinti molekulatömegTömegszerinti molekulatömegMomentumokPolidiszperzitás, Mw/Mn
Átlagos molekulatömeg
∑∑=
i
iiw
wMw
M
∑∑=
i
iin
NMN
M
ii
iiw
MNMN
M
2
∑∑=
MolekulaszerkezetJellemzés
Molekulatömeg eloszlásÁtlagos molekulatömegMeghatározás– szám– méret– térfogat– viszkozitásTulajdonságok
Mz
Mw
Mn
Polim
er m
enny
isége
Molekulatömeg
MolekulaszerkezetLáncszerkezet
A lánc alakja– lineáris– rövidláncú elágazás– hosszúláncú elágazás– térhálós molekula– csillag alakú molekula– létra szerkezet– fésű szerkezet– hágcsó és parketta
MolekulaszerkezetLáncszerkezet
Típus Sűrűség Elágazottság Kristályosság Modulus(g/cm3) (CH3/1000 C) (%) (GPa)
LDPE 0,921 12 35 0,17
HDPE 0,970 0 70 1,35
Jelentős változások a szerkezetben és a jellemzőkben
MolekulaszerkezetLáncszerkezet, konformáció
Alak – konformációKonformáció eloszlásKonformáció változásEgyensúlyi alak: gombo-lyodottGombolyag mérete:– láncvégtávolság– tehetetlenségi sugár– hidrodinamikai térfogatGátló tényezők
MolekulaszerkezetKonfiguráció
Cisz-poliizoprén
Transz-poliizoprén
Aszimmetrikus szénatomok, sztereoizomerek
CH2C CH
H3C
CH2
CH2C CH
H3C CH2
C CY
H H
XC C
H
Y
H
X
SzerkezetPolimer, műanyag
Polimer – kölcsönhatások– fizikai – fluktuációs háló– fizikai-kémiai – másodla-
gos erők– „kémiai” – keresztkötésekTérhálós polimerek– gumik– térhálós gyanták– térhálósűrűségMakroszkopikus szerkezet– amorf, kristályos– fázisszerkezet
Csoportosítás, tulajdonságokJellemző hőmérsékletek
Csoportosítás– elasztomerek– hőre lágyuló műanyagok– hőre keményedő anyagok– műszaki műanyagok– kompozitok
Tulajdonságok– szilárdság, merevség– ütésállóság– optikai jellemzők– vezetőképesség– hőállóság– különleges tulajdonságok
MűanyagokAdalékok, társító anyagok
Adalékok– stabilizátorok– csúsztatók– formaleválasztók– lágyítók– égésgátlók– színezékek, pigmentek– optikai fehérítők– szag- és illatanyagok– antisztatikumok– gócképzők
Társítóanyagok– polimerek– ütésálló adalékok– vezetőképesség javító
adalékok– töltőanyagok– erősítő anyagok– természetes polimerek
KülönbségekPolimer, kismólsúlyú anyag
Móltömeg, móltömegeloszlásHalmaz és fizikai állapotKonformáció és konformáció eloszlásKis rendezettség, kristályosságNagy viszkozitásOrientációEgyidejűleg többfajta deformációIdőfüggő tulajdonságok
MűanyagokTematika
BevezetésKémia, anyagismeret– gyökös polimerizáció– polikondenzációFizika– makromolekulák fizikája– deformáció, törésSzerkezet, tulajdonságok– kristályos és amorf polimerek– társított és összetett rendsze-
rek
Feldolgozás– hőre lágyuló műanyagok– térhálós gyanták– különleges eljárásokAlkalmazás– csomagolás– közlekedés, elektronika– egyéb területekDegradáció, stabilitás, ada-lékokKörnyezetvédelem