Ragasztó és felületkezelő anyagok

dr. Molnárné Hamvas Lívia

Kötőanyagok kémiája

Aminoplasztok

Előző témakör

Polimerek előállítása kismolekulájú anyagokból polikondenzáció poliaddíció polimerizáció

Polikondenzációs folyamatok

egyensúlyi folyamat

az egyensúly – és reakciósebesség – befolyásolása

a Le Chatelier elv alapján: a monomerek mólarányával a kiindulási anyagok koncentrációjával a közeg pH-jának és a reakció hőmérsékletének megválasztásával

]B[]A[

]D[]C[

Polimerek kémiai reakciói

A poliaddíciós és polimerizációs reakció jellemzői: a reakcióban melléktermék nem keletkezik a polimer összetétele megegyezik a kiindulási polimerek

összetételével nem egyensúlyi folyamat a termék mellett nincs szabad monomer lépcsős mechanizmusú reakció, közel azonos aktiválási

energiájú lépésekkel; láncreakció melyben az aktiváló ágens szabad gyök, kation vagy anion

Láncreakció a növekedési szakaszban csak

monomer kapcsolódhat a lánchoz a monomer koncentrációja folya-

matosan csökken a polimerizáció során

azonnal nagy moláris tömegű polimer képződik, a moláris tömeg gyakorlatilag nem változik a reakció során

a reakcióidővel nő a kitermelés, de a moláris tömeg alig változik

a reakcióelegy csak monomert, polimert és kb. 10-8 % növekvő láncot tartalmaz

Lépcsőzetes reakció bármelyik két molekula reagálhat

egymással a monomer korán elfogy a reakció-

elegyből; ha a polimerizációs fok 10, monomer már csak 1%

a polimer moláris tömege folyama-tosan nő a reakció alatt;

nagy moláris tömeg eléréséhez hosszú reakcióidő kell

a különböző moláris tömegű kom-ponensek eloszlása bármely idő-pillanatban kiszámítható

Moláris tömeg és reakció típusok

25 50 75 100

elreagált monomer (%)

polimerizáció

kondenzáció és addíció

polimer képződésMn

Kész polimerek reakciói

Természetes és mesterséges makromolekulák átalakítása – cellulóz, PVAc szabad funkciós csoportok reakciói bomlási folyamatok

Térhálósítási folyamatok

Makromolekulák átalakítása

Cellulóz – legnagyobb mennyiségben előforduló természetes polimer évente ~1018 tonna szerves anyag termelődik – kb. 40 %-a a növényi sejtfalban különböző mennyiségben

primer sejtfalban ~10 %

szekunder sejtfalban ~50 %

pamut 96 % búzaszalma

lucfenyő

64 % rizs-szalma 42 %

nyárfa 53 % nád 42 %

Cellulóz -D-glükóz monomerből 1,4-glikozidos kapcsolódással

láncmolekula – 6-7 m

láncmolekula – 6-7 m láncok között H-kötés – rendezett szerkezet kialakulása

láncmolekula – 6-7 m láncok között H-kötés – rendezett szerkezet kialakulása polimerizációs fok: fa – 8 … 10.000; pamut: 14 … 15000 moláris tömeg: eléri az 1,5 millió g/mol-t

Cellulóz kristályos és amorf szerkezet micellák: ~100 molekula H-kötéssel

• elemi fibrilla – 3-3,5 nm

• mikrofibrilla: 20-40 elemi fibrilla

• cellulóz I – elemi cella

előállítása növényi anyagokból kémiai feltárással

savas, semleges, lúgos közegű: NaHSO3, Na2SO3, NaOH

láncmolekula – 6-7 m láncok között H-kötés – rendezett szerkezet kialakulása polimerizációs fok: fa – 8 … 10.000; pamut: 14 … 15000 moláris tömeg: eléri az 1,5 millió g/mol-t redukáló poliszacharid – alkoholos és glükozidos -OH

A cellulóz szabad alkoholos hidroxil-csoportjainak szubsztitúciós (kondenzációs) reakciói: cellulóz észterek - nitrálás, acilezés

cellulóz + sav v. anhidrid cellulóz-észter + víz v. sav cellulóz éterek - alkilezés, karboxilezés

alkálicellulóz + klórozott CH v. sav cellulóz-éter + NaCl

cellulóz + salétromsav cellulóz-nitrát + víz

Cellulóz-nitrát (NC) nitráló elegy: 15-60 % HNO3 + 30-70 % H2SO4 + 0-20 % H2O

nitrálási fok – oldhatóság (alkohol, észterek) 10,5-12,4 % N-tartalom – 1,8-2,4 OH-észterezett oldószeres ragasztó, lakk

cellulóz + karbonsavanhidrid cellulóz-észter + sav

cellulóz-acetát (CA), cellulóz-propionát, cellulóz-aceto-butirát (CAB)

Cellulóz-acetát (CA) acetilezés: ecetsav-anhidrid + jégecet + katalizátor triacetát: hidrofób, rideg, nehezen oldható; szigetelésre diacetát: acetonban oldható, elasztikus; impregnálásra

A cellulóz szabad alkoholos hidroxil-csoportjainak szubsztitúciós (kondenzációs) reakciói: cellulóz éterek - alkilezés, karboxilezés

alkáli-cellulóz + klórozott CH alkil-cellulóz + NaCl

alkáli-cellulóz + klór-metán metil-cellulóz

klór-etán etil-cellulóz

A cellulóz szabad alkoholos hidroxil-csoportjainak szubsztitúciós (kondenzációs) reakciói: cellulóz éterek - alkilezés, karboxilezés

alkáli-cellulóz + klórozott karbonsav karboxi-cellulóz

karboxi-metil-cellulóz

Karboxi-metil-cellulóz (CMC) éterezési fok: 0,6-1,0; Na-só formájában; általános tapéta ragasztó;

Poli(vinil-acetát) poli(vinil-alkohol) PVAc direkt hidrolízise savas vagy lúgos katalízissel

- lineáris szerkezet, nincs oldallánc

- hidrogén-kötések nagy száma miatt kristályos polimer

- marad acetát-csoportja is

térhálósítás: szervetlen komplexképzőkkel dikarbonsavak, diizocianátok

Polikondenzációs termékek

Kötő és ragasztó anyagok aminoplasztok (UF, MF, UMF) fenoplasztok (PF) poliamidok (PA) szilikonok (SI)

Felületkezelő anyagok poliészterek (alkidgyanták) poliamidok (PA) polikarbonátok (PC)

Aminoplasztok

Reaktánsok formaldehid vizes oldata

aminocsoportot tartalmazó vegyületek

karbamid

melamin

tiokarbamid

Karbamid-formaldehid gyanta (UF)

gyengén lúgos közeg karbamid és

formaldehid aránya dimetilol-karbamid

képződési egyensúly mellett még 26 % H2CO elreagálatlan

a termékek vízben jól oldódnak

nincs tetrametilol további kapcsolódások

gyengén lúgos közegben éterhidas kapcsolódás

láncvégi OH-csoportok kondenzálódása

gyengén savas közegben alacsony formaldehid

aránynál metilénhidas kapcsolódás

OH- és NH- csoportok kondenzálódása

a reakciósebességet befolyásolja a monomerek mólaránya a kiindulási anyagok koncentrációja a közeg pH-ja a reakció hőmérséklete

a ragasztó: oligomereket tartalmazó „féltermék” egyensúlyi folyamat révén kiindulási anyagok és termékek

szabad formaldehid: a gyantában reagálatlanul maradt formaldehid mennyisége

Szabad formaldehid tartalom informál a karbamid:formaldehid arányról hatással van a ragasztó

felhasználására befolyásolja a kötés során

lehasadó formaldehid

mennyiségét

Monomerek mólaránya karbamid : formaldehid = 1 : 1,7 …2,2

sok metilol csoportot tartalmaz, vízben jól oldódó termék

vizes oldatban jól tárolható, magas az el nem reagált formaldehid mennyisége

nagy reaktivitású, gyorsan kötő gyanta karbamid : formaldehid = 1 : 1,4 … 1,7

kevesebb metilol-csoportot és éterhidas kapcsolódást tartalmaz

magasabb átalakulási fokig kondenzáltatott termék

vízben rosszul oldódó, rosszul tárolható

A közeg kémhatása – a reakció sebességére

savas és bázikus közegben

savkatalizált reakció

Karbamid-formaldehid térhálósodása

Savkatalizált folyamat – pH = 3,5-5,5 – gyenge savak vagy savasan hidrolizáló sók alkalmazásával

H O = só3+ v

bázis

pH = 7,00 – 1/2 lg Kb – 1/2 lg csó

metilénhidas kapcsolódás víz kilépéssel, lánc építő lépések

láncelágazások kialakulása

éterkötések kialakulása a cellulóz láncok hidroxi- és a gyanta metilol-csoportjai között

metilénhidas kapcsolódás formaldehid kilépéssel

lehasadó formaldehid a gyanta térhálósodási folyamatában keletkezik

kémhatás és hőmérséklet, adalékanyagok befolyásolják

metilol-csoportok hidrolízise, formaldehid keletkezése

utólagosan felszabaduló formaldehid a késztermékből távozik

formaldehid megkötő anyagok adagolásával és a termék nedvességtartalmának csökkentésével visszaszorítható

a felhasználás szempontjából fontos jellemzői: előállítása alacsony költségű monomerek mólaránya: jó vízoldhatóság magas szabad

formaldehid tartalom reakcióképes csoportok száma: befolyásoló hatással a

kötési időre és a tárolhatóságra hátrányos, hogy hidrolízisre hajlamos a térhálósodott

gyanta is állandó formaldehid emisszió

formaldehid tartalom a gyantában szabad formában van jelen – szabad HCHO a gyanta polikondenzációs reakciója során elreagált

metilénhidas kötésben rögzült – nem mobilis láncvégi metilol-csoportban kötött – lehasadó HCHO éterkötésben kötött – utólagosan felszabaduló HCHO

a térhálósodást követően a ragasztott termékben éterkötésben kötött – utólagosan felszabaduló HCHO

Melamin-formaldehid gyanta (MF)

Lépcsőzetes reakcióban 3-5 metilol-csoport kapcsolódik

Lépcsőzetes polikondenzációs reakció: láncszerű oligomer alakul ki – metilénhidas kapcsolat a gyanta melamin:formaldehid aránya ~ 2:3 kémhatása: pH = 9,9 - 10,3

Térhálósodás hő- és katalizátor - NH4Cl vagy (NH4)2SO4 – alkalmazására

a melamin aromás jellege és pufferkapacitása miatt kedvezőbb tulajdonságok – költséges

a formaldehid lehasadása és az utólagos felszabadulása kisebb mértékű, a hidrolízissel szemben ellenálló

az oligomerben és a térhálósodás során döntő mértékű a metilénhidas kapcsolat

Melamin-karbamid-formaldehid (MUF)

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

Kötő és ragasztó anyagok aminoplasztok (UF, MF, UMF) fenoplasztok (PF) poliamidok (PA) szilikonok (SI)

Felületkezelő anyagok poliészterek (alkidgyanták) poliamidok (PA) polikarbonátok (PC)

Ragasztó és felületkezelő anyagok

Documents

SZERKEZETI ANYAGOK

Vegyi anyagok a fodrászszalonban

Szilárd anyagok elektronszerkezete

Járműszerkezeti anyagok

VÍZSZIGETELŐ ANYAGOK ÚJRAHASZNOSÍTÁSÁNAK

Ásványi anyagok

Kiegyenlítő és javító anyagok önterülő - Sopro · 2018. 12. 15. · Kiegyenlítő és javító anyagok Kiegyenlítő és javító anyagok 51 önterülő Rapidur® FE Folyékony

Dr. Mester Miklósné A MI VILÁGUNK TANKÖNYVSALÁ · PDF fileAnyagok a környezetünkben Az anyagok érzékelhetö tulajdonságai..... Az anyagok mérhetö Szilárd anyagok 70

FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

Műszaki anyagok

Kirchfeld Muszaki Anyagok

ÓE Veszélyes anyagok kezelési szabályzat · Veszélyes anyagok és készítmények tárolása 5. § (1) Veszélyes anyagok, illetve a veszélyes készítmények az egyetemen csak

Kompozit (társított) anyagok feldolgozása

Opiáthasználat - új pszichoaktív anyagok

Gélek, segédanyagok, felületkezelő anyagok...Színező paszták: 6 RAL színskála alapján partnereink számára kínálunk színező pasztákat. Pasztáink kiválóan alkalmazhatóak

Ragasztó és felületkezelő anyagok

KIEGÉSZÍTŐ ANYAGOK

Ipari mu´´anyagok - · PDF fileanyagaink az anyagok jellemzo´´ tulajdonságai alapján, gyakori alkalmazásuk szerinti felosztás-ban: Általánosan használt mu´´anyagok

Hulladékkezelés kiegészítő anyagok

ENGEDÉLYEZETT TERMÉSNÖVELŐ ANYAGOK