A felületi kölcsönhatások

A felületi kölcsönhatások

3. hét

Adhézió: különbözı, homogén testek közötti összetartó erı ragasztóanyag

– faanyag; bevonat – faanyag

Kohézió: homogén anyag molekulái, részecskéi közötti összetartó erı elsırendő

kémiai kötések kölcsönhatások

másodlagos

A felületi kölcsönhatások

Adszorpció: felületen történı megkötıdés Abszorpció: valamilyen anyag belsejében történı megkötıdés, elnyelıdés, diffúzió

Kolloid rendszerek határfelületi tulajdonságai

Határrétegben a részecskékre ható erı különbözik a fázis belsejében ható erıktıl A gáz - folyadék határfelületen lévı molekulák a kohéziós erı miatt a folyadék felület csökkentésére hatnak felületi feszültség: 1 m2 új felület létrehozásához szükséges munka a

molekulákra anizotróp erıtér hat

1


Folyadék - szilárd határfelületeken – a felületi feszültségek függvényében a folyadék szétterülése

A nedvesedés mértéke – a kohéziós és az adhéziós erık nagyságának viszonyától függ

Kolloid rendszerek határfelületi tulajdonságai folyadékcsepp

ragasztó vagy lakk-csepp

θ< 90°

γsl

γlv

θ

γsv

θ = 90°

cos θ =

γ sv − γ sl γ lv

θ > 90°

fafelület

nedvesítés és spontán szétterülés

nedvesítés, de nincs szétterülés, beszivárgás lehetséges

minimális nedvesítés, csak erıhatásra van beszivárgás


az oldószer elpárolgása, beszivárgása hatással van a molekuláris szintő kölcsönhatások kialakulásának lehetıségére

2

A ragasztó kötés kialakulásának lépései ragasztó csepp

fafelület

felvitel

beszivárgás

nedvesítés

Szétoszlatás – felvitel és szétterülés a felületen Nedvesítés – a ragasztóanyag molekulák adszorpciója a felületi rétegen – Van der Waals kölcsönhatások Beszivárgás – a ragasztóanyag molekulák abszorpciója a felületi rétegben – diffúzió

A ragasztó kötés kialakulásának lépései

Áthelyezıdés – felületek közötti hézag kitöltése Nedvesítés – Beszivárgás Megkötıdés – a ragasztóanyag molekulák rögzülése állapotuk vagy összetételük megváltozása miatt – a molekulák mozgása gátolt

nedvesítés és adszorpció

beszivárgás a felszíni rétegbe

kötés kialakulása

A fafelület - polimer kapcsolatra ható tényezık

Fafelület - kolloid rendszer kölcsönhatása

rost

a nedvesedést és a beszivárgást befolyásolja a

felület elıkészítése, valamint ragasztó-felvevı képessége nedvesítéshez elegendı anyag felvitele, az optimális cseppméret meghatározása a lakk vagy ragasztó kémiai sajátsága a

3


a felület elıkészítése – megszabja a nedvesítés mértékét

csiszolatlan durva fafelület

kétirányban csiszolt fafelület

négyszeresen csiszolt fafelület


a polimer kémiai sajátságai – kötések kialakulása Elsırendő

kémiai kötés – kovalens kötés kémiai kölcsönhatások (fizikai kötés)

Másodlagos

hidrogén-kötés Van der Waals kötés

Mechanikai

kapcsolat


Elsırendő kémiai kötés – kovalens kötés a

ragasztó funkciós csoportjai és a fafelület aktív helyei között jön létre alkohol végcsoport Kialakulhat pl. a PVAc ragasztó és a fafelület OH HOCH2− PVAc cellulóz vagy lignin fafelület OH-csoportjai között kondenzációs reakció

O −CH2− PVAc

H2O

fafelület

4


Elsırendő kémiai kötés – kovalens kötés a

ragasztó funkciós csoportjai és a fafelület aktív helyei között jön létre izocianát végcsoport Kialakulhat pl. a pMDI ragasztó és a fafelület NCO CH2 OH OCN cellulóz vagy lignin fafelület OH-csoportjai között addíciós reakció

OCONH

CH2

NCO

uretán


Másodlagos kémiai kölcsönhatás – hidrogénkötés gyengébb

kapcsolat, mint a kovalens kötések


Másodlagos kémiai kölcsönhatás – Van der Waals nagyon

PVAc szegmens

gyenge orientációs hatás vagy London féle erık CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH CO

CO

OCH3

OCH3

OH OH OH OH

CO OCH3

OH

CO OCH3

OH

OH

fa

5


Mechanikai kapcsolat – a fizikai és a kémiai kötések kiegészítéseként összenyomott rétegek ragasztó-csepp

fa

a fafelület mikroszkópikusan egyenetlen

a ragasztó nedvesít és behatol a rétegekbe

amikor teljesen megszilárdul, a lemezek egymáshoz kapcsolódnak

Polimerek kémiai reakciói

Polimerek elıállítására irányuló reakciók Láncpolimerizáció

gyökös anionos kationos

Lépcsıs

polimerizáció

Polikondenzáció Poliaddíció

A polimerizációs eljárás meghatározza a polimer jellemzıit és stabilitását


Kész polimerek reakciói Polimeranalóg

reakciók: az oldalcsoportok reakciói ojtása: a polimer láncokra elágazások felvitele Polimerek térhálósítása Polimerek bomlása Polimerek

6


Kondenzáció: két molekula egyesülése a fıtermék és melléktermék (általában víz) keletkezése közben

Polikondenzáció bi- vagy polifunkciós monomerek lépésenkénti össze-kapcsolódása: dimerek, trimerek … oligomerek … polimerek képzıdése közben


A polikondenzációs reakció jellemzıi: a

reakcióban melléktermék keletkezik reakció egyensúlyra vezet, az egyensúlyi állandó nagyságától függı átalakulások minden közbensı termék stabil, akár szeparálható is lépcsıs mechanizmusú reakció, közel azonos aktiválási energiájú lépésekkel a

Polikondenzáció

polikondenzációs polimerek polisziloxánok,

szilikonok (szilanol SI) (amin + aldehid: UF, MF, UMF) fenoplasztok (fenol + aldehid: PF) poliamidok (amin + sav: PA 66, PPTA kevlar) poliamidok (izocianát + sav: PA) poliészterek (alkohol + sav: PET, PLA, alkid, gliptál) polikarbonátok (fenol + foszgén: PC) epoxi-poliéter (fenol + epiklórhidrin: EP) aminoplasztok

7

Polikondenzációs folyamatok felosztása

a monomerek jellege alapján homo-polikondenzáció:

azonos monomerek reagálnak, több funkciós csoport politejsav (PLA) polisziloxán (SI) poliamid (PA) hetero-polikondenzáció: két különbözı monomer reagál, eltérı funkciós csoportokkal UF, MF, UMF, PF PET, PA66

Polikondenzációs folyamatok felosztása

a monomerek funkcionalitása alapján lineáris

polimerek - bifunkciós monomerek reakciójából – termoplasztikus sajátságok poliészterek (PET, PLA) polisziloxánok (SI) fenoplaszt – novolak (PF) térhálós polimerek - kettınél több funkciós csoporttal rendelkezı monomerek kapcsolódásával – hıre keményedı aminoplasztok (UF, MF, UMF), fenoplaszt – rezol (PF) polisziloxánok (SI)

Polikondenzációs folyamatok

egyensúlyi folyamat

az egyensúlyi állandó nagysága alapján

A

D

B

C [ C] ⋅ [ D ]

= 4 … 10 a polimer csak a melléktermék K = [A] ⋅ [B] eltávolításával nyerhetı ki (pl. poliészter) K = 103 … 105 a reakció a melléktermék jelenlétében is teljessé válik (pl. UF) K = ∞ a reakció nem egyensúlyi, hanem egyirányú (pl. PC) K

8


egyensúlyi folyamat

az egyensúly – és reakciósebesség – befolyásolása [ C] ⋅ [ D ] a Le Chatelier elv alapján: K= [ A] ⋅ [B] a monomerek mólarányával

a

kiindulási anyagok koncentrációjával közeg pH-jának és a reakció hımérsékletének megválasztásával a


a reakciók sebessége kinetikai

paraméterektıl és diffúziós folyamatoktól függ –

K=

[ C] ⋅ [ D ] [A] ⋅ [B]

minél nagyobb (térhálósabb) a polimer annál nagyobb hatású

a polimerizációs fok – idıbeli változása a

funkciós csoportok reakciókészsége független a lánc hosszától

P = k ⋅ t ⋅ co + 1 a

polimerizációs fok lineárisan változik

9

A felületi kölcsönhatások

Recommend Documents