Jegyek száma

Műanyagok

Pukánszky Béla - Tel.: 20-15

Műanyag- és Gumiipari Tanszék, H ép. 1. em.

Tudnivalók:

– előadás

– írott anyag

– kérdések, konzultáció

– vizsga

Vizsgajegyek

2003/2004 őszi félév

0 10 20 30 40 50

Jegyek száma

1 2 3 4 5

Érdemjegy

Felvette: 153 Vizsgázott: 88

Bevezetés

z Történeti áttekintés

z A műanyagipar helyzete

z A tárgy célkitűzése

z Fogalmak, definíciók

– makromolekula, polimer – polimerizáció

– szerkezet

z Csoportosítás

– felhasználás, feldolgozás – műanyag, módosítás

z Különbségek a kis- és nagymólsúlyú anyagok között

z Tematika

Szerkezeti anyagok

1948 1958 1968 1978 1988 1998 2008 0

1 2 3 4 5

Felhasználás lg(Mt)

Év

vas műanyag réz

gumi alumínium

z Rohamos növekedés

z Széleskörű alkalmazás

z Előnyök

– kedvező jellemzők

– jó teljesítmény/ár viszony – termelékeny feldolgozás

z Tömegműanyagok

z Különleges viselkedés

Történeti fejlődés

1839 gumi vulkanizálás Goodyear

1870 celluloid Hyatt

1909 fenol gyanta Baekeland

1915 szintetikus kaucsuk Leverkusen 1926 makromolekula Staudinger 1931 kissűrűségű PE (LDPE) ICI

1938 Nylon Carothers

1941 PET Whinfield

1954 PP Natta

1974 Kevlar DuPont

Célkitűzések

A műanyagokkal kapcsolatos alapvető ismeretek közlése

z tulajdonságok, viselkedés

z eltérések a hagyományos anyagoktól

z feldolgozás és tulajdonságok

z alkalmazási példák

z műanyagok kiválasztásának szempontjai

z mindennapi problémák (törés, szakadás, ragasztás, javítás)

z műanyagok és környezetvédelem

Műanyagfelhasználás

Alkalmazási terület szerint - 2000

0 10 20 30 40 50

Mennyiség (%) Csomagolás Építőipar Háztartás Elektromos Mezőgazdaság Járműipar Bútoripar Gépipar Egyéb

Műanyagfelhasználás Típus szerint - 2000

0 5 10 15 20 25 30

Mennyiség (%) PE PP PVC PS, ABS Gyanták PUR PET Műszaki Egyéb

Tömegműanyagok

Fogalmak

z Makromolekula: azonos egységekből, építőelemekből álló molekula

z Oligomer: ismétlődő egységek száma <10

z Ismétlődő egység: a makromolekula építőeleme

z Monomer: a polimerizáció alapanyaga

z Polimer: a makromolekulák összessége – természetes polimerek, műanyagok, elasztomerek, gyanták

CH₂ CH₂ ( CH₂ CH₂)n NH₂(CH₂)₆NH₂, HOOC(CH₂)₄COOH

NH(CH₂)₆NHCO(CH₂)₄CO

[ ]

Polimerek

Monomer Ismétlődő egység Triviális név Rövidítés polietilén PE

polipropilén PP polisztirol PS

PVC PVC

CH₂ CH₂ ( CH₂ CH₂ )n CH₂ CH

CH₃

)n ( CH₂ CH

CH₃ CH₂ CH ( CH₂ CH )n

CH₂ CH Cl

( CH₂ CH )n 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

z Műanyag: adalékokat és tár- sítóanyagokat tartalmazó po- limer

z Polimerizáció: a mesterséges polimerek előállítására szol- gáló eljárás

z Homopolimer: azonos építő- elemekből álló polimerek

z Kopolimer: két vagy több épí- tőelemből felépülő polimer

Molekulaszerkezet Jellemzés

z Polimerizációs fok: ismétlődő elemek száma, x_n

z Molekulatömeg: x_n• M

z Molekulatömeg eloszlás

z Számszerinti molekulatömeg

z Tömegszerinti molekulatömeg

z Momentumok

z Polidiszperzitás, M_w/M_n

z Átlagos molekulatömeg

∑ ∑

=

i i w i

w M M w

∑ ∑

=

i i n i

N M M N

i i

i w i

M N

M M N

2

∑ ∑

=

Molekulaszerkezet Jellemzés

z Molekulatömeg eloszlás

z Átlagos molekulatömeg

z Meghatározás – szám

– méret – térfogat – viszkozitás

z Tulajdonságok

M_z M_w

M_n

Polimer mennyisége

Molekulatömeg

Molekulaszerkezet Láncszerkezet

z A lánc alakja – lineáris

– rövidláncú elágazás – hosszúláncú elágazás – térhálós molekula

– csillag alakú molekula – létra szerkezet

– fésű szerkezet

– hágcsó és parketta

Molekulaszerkezet Láncszerkezet

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

Molekulaszerkezet

Láncszerkezet, konformáció

z Alak – konformáció

z Konformáció eloszlás

z Konformáció változás

z Egyensúlyi alak: gombo- lyodott

z Gombolyag mérete:

– láncvégtávolság

– tehetetlenségi sugár

– hidrodinamikai térfogat

z Gátló tényezők

Molekulaszerkezet Konfiguráció

z Cisz-poliizoprén

z Transz-poliizoprén

z Aszimmetrikus szénatomok, sztereoizomerek

CH₂

C CH H₃C

CH₂

CH₂

C CH

H₃C CH₂

C C Y H H

X C C

H

Y H

X

Szerkezet

Polimer, műanyag

z Polimer – kölcsönhatások – fizikai – fluktuációs háló – fizikai-kémiai – másodla-

gos erők

– „kémiai” – keresztkötések

z Térhálós polimerek – gumik

– térhálós gyanták – térhálósűrűség

z Makroszkopikus szerkezet – amorf, kristályos

– fázisszerkezet

Csoportosítás, tulajdonságok Jellemző hőmérsékletek

z Csoportosítás – elasztomerek

– hőre lágyuló műanyagok – hőre keményedő anyagok – műszaki műanyagok

– kompozitok

z Tulajdonságok

– szilárdság, merevség – ütésállóság

– optikai jellemzők – vezetőképesség – hőállóság

– különleges tulajdonságok

Műanyagok

Adalékok, társító anyagok

z Adalékok

– stabilizátorok – csúsztatók

– formaleválasztók – lágyítók

– égésgátlók

– színezékek, pigmentek – optikai fehérítők

– szag- és illatanyagok – antisztatikumok

– gócképzők

z Társítóanyagok – polimerek

– ütésálló adalékok

– vezetőképesség javító adalékok

– töltőanyagok – erősítő anyagok

– természetes polimerek

Különbségek

Polimer, kismólsúlyú anyag

z

Móltömeg, móltömegeloszlás

z

Halmaz és fizikai állapot

z

Konformáció és konformáció eloszlás

z

Kis rendezettség, kristályosság

z

Nagy viszkozitás

z

Orientáció

z

Egyidejűleg többfajta deformáció

z

Időfüggő tulajdonságok

Műanyagok Tematika

z Bevezetés

z Kémia, anyagismeret – gyökös polimerizáció – polikondenzáció

z Fizika

– makromolekulák fizikája – deformáció, törés

z Szerkezet, tulajdonságok

– kristályos és amorf polimerek – társított és összetett rendsze-

rek

z Feldolgozás

– hőre lágyuló műanyagok – térhálós gyanták

– különleges eljárások

z Alkalmazás – csomagolás

– közlekedés, elektronika – egyéb területek

z Degradáció, stabilitás, ada- lékok

z Környezetvédelem