POLIMERTECHNIKA TANSZÉK
Dr Morlin Bálint
Természetes polimer szerkezeti anyagok: Makromolekulák
2015. Február 16.
Természetes szerkezetépítő polimerek
Házi feladat: Témaválasztás 4. hét, Leadás 13. hét előadás ~10 oldal, formai követelmény mint diploma
1
Természetes szerkezetépítő polimerek - Poliizoprén
- Poliszacharidok (keményítő, cellulóz, fa…)
- Poliaminosavak (fehérje, izom, bőr, gyapjú… - természetes poliamidok)
- Politejsavak (természetes poliészterek)
Polimerek felosztása eredet szerint Mesterséges (szintetikus) polimerek: -Megújuló forrásból -Nem megújuló forrásból Természetes polimerek:
Általában élő szervezet vázanyagai
-Cellulóz Fák, Len, Kender, Juta, Kenaf, Sisal, stb. -Fehérje Gyapjú (kecske, teve, nyúl, hód, ..), Selyem,… -Kaucsuk
2
Cellulóz
-[C6H10O5]n-
anomer módosulatok α-D-glükóz β-D-glükóz
Cellulóz
-[C6H10O5]n-
3
Cellulóz
-[C6H10O5]nMegtalálható: Növények sejtfala (legnagyobb mennyiségű szerves anyag) Fák: 40-50%, Háncsrostos 60-85%, Pamut ~90% Keletkezése: Fotoszintézis CO2-ből Lebontása: Mikroorganizmusok által Felépítése: Kovalens kötések a főláncban Hidrogénhidak a láncok között Kristályos
Cellulóz
-[C6H10O5]nTulajdonságai: Kristályos (Tg alatt bomlik) Jó szilárdság Kis deformáció Nagymértékű nedvességfelvétel Lúgállóság Tömény sósav, mikroorganizmusok és kérődző állatok lebontják
4
Cellulóz
-[C6H10O5]n-
Kristályos szerkezet Pamut 70-90% Cellulóz I (natív) Cellulóz II (Cellulóz III-IV)
Cellulóz
-[C6H10O5]nLebomlása: Hő
Fény
Hőhatás időtartama - hőmérséklete (80-100oC néhány óra már károsítja, 200oC roncsol) Bontja, fiz-kémiai folyamatok
Mikroorganizmusok Baktérium, gomba: Celluláz enzim (rendszer) Mechanikai Vibrátor malom
Földvári Csilla PhD, 2003
5
Cellulóz alapú természetes anyagok A gyapot növény és a pamut szál
A len és a lenrost
11
Keményítő
-[C6H10O5]n- A cellulózt több glükózegység építi fel, mint a keményítőt - A cellulóz béta-glükóz -változó térállás keményítő alfa-glükóz - A cellulóz lánc alakú molekula keményítő spirális
6
Fehérjék
Felépítés: aminosavak
Savcsoport: -COOH Amincsoport: -NH2 Típusra jellemző csoport: -R
Amid- (peptid) kötéssel kapcsolódva
Fehérjék
Aminosavak sorrendje!
7
Fehérjék Feladatuk: -Fajlagos aktivitású és katalizátor Biokémiai reakciók katalizálása, pl.: enzimek Transzportfehérjék, pl.: vér Tartalékfehérjék búza, kukorica, tojásfehérje Védőfehérjék antitestek
-Vázfehérjék Keratin: gyapjú, haj, köröm, szőr, pata, toll, szaru Fibroin: hernyóselyem Kollagén: bőr, kötőszövet, porcok, csontok Elasztin: rostok, inak, véredények, kötőszövet
Fehérjék - Molekulatömeg: 10 000 – 1 000 000, - 20 olyan aminosav minden fehérjében több száz, csak bizonyos fehérjékre jellemző - Megjelenési formái, alkalmazása: állati szőrök; mirigyváladékok;
bőr;
Tulajdonságai: -jó szilárdság, pl. gyapjú bolyhosodása -kis hajlítómerevség, rendkívüli hajlékonyság, nagy deformáció a gyapjú a keratin spirális molekulaszerkezete: nagy rugalmas deformáció a hernyóselyem a fibroin nyújtott láncú rugalmas, kis deformációra képes -használat közben nem gyűrődnek (nedvesség!), mérettartóak, rugalmasak -hő és nedvesség jelenlétében kiválóan alakíthatóak -nedvességfelvétel, pl. gyapjú 40%, hernyóselyem 30 % még száraz tapintású -savaknak ellenállnak, lúgok károsítják, csak semleges mosószerrel szabad mosni, tisztítani korábbi műszaki alkalmazások háttérbe szorultak
8
Fehérjék
Kaucsuk 1.4 cisz poliizoprén
1.4 transz poliizoprén
9
Kaucsuk Kaucsuk: különböző trópusi fák nedvéből nyert rugalmas anyag, illetve térhálósítható elasztomer (szintetikus-természetes) 1.4 cisz poliizoprén:
Hevea Brasiliensis, Amerika- Délkelet-Ázsia- Afrika
Csapolás- Természetes latex Kaucsuk szénhidrogén vizes fázisú kolloid rendszere 30-40% Térhálósítás: -lineáris polimereket -kismolekulájú anyagok hozzáadásával -térhálós rendszerré alakítják
TÉRHÁLÓSÍTOTT KAUCSUK = GUMI
Nedvességfelvétel Nedvességfelvétel módjai: Diffúziós – közvetlen (b) – közvetett (c) Kapilláris (d) Feltétel: Hidrofil csoportok -OH, -NH, -COOH, -NH2
Cellulóz és a víz:
Interkrisztallitos
Intrakrisztallitos
10
Polimerek nedvességfelvétele Vízfelvétel, %
Szálfajta 65% légnedv. 20 oC
95% légnedv. 24 oC
Vízzel telítés esetén
Pamut Len Kender Rami Juta Gyapjú Hernyóselyem
7,0…8,0 8,5…10,0 8,5…10,0 7,5 11,5…12,5 13,0…15,0 9,0…11,0
14…18 …20
42…43 46…55 30 30
25…30 20…40
39…49 35…45
Viszkóz Acetát Fehérje (regenerált)
13,0…13,5 6,0…6,5 13,0…14,0
26…28 13…15
66…125 22…35
0 0 0…0,1 3,5…5,0 0,5…2,0 4,0…4,5 4,0 0,4…0,5 0,4…0,5
0 0 0,1
0,5
Polietilén (PE) Polipropilén (PP) Polivinilklorid (PVC) Polivinilalkohol (PVA) Poliakrilnitril (PAN) Poliamid (PA6) Poliamid (PA6.6) Poliészter (PETP) Poliuretán (PU)
2…5 6…9 6…9 0,8…1,0
30 17…19 13…17 13…17 5
Köszönöm a figyelmet!
11
