Struktura makromolekul

Podobné dokumenty
Polymery struktura. Vlastnosti polymerů určeny jejich fyzikální a chemickou strukturou

Polymery struktura. Vlastnosti polymerů určeny jejich fyzikální a chemickou strukturou

nomenklatura Procesní názvy Strukturní názvy

Polymery základní pojmy, názvosloví, struktura

Vlastnosti polymerů určeny jejich fyzikální a chemickou strukturou

Polymery základní pojmy, názvosloví, struktura

Struktura polymerů. Příprava (výroba).struktura vlastnosti. Materiálové inženýrství (Nauka o materiálu) Základní představy: přírodní vs.

Polymery lze rozdělit podle několika kritérií. Podle původu rozlišujeme polymery přírodní a syntetické. Přírodní polymery jsou:

přechodná forma ] n práškový polyetylen CH 2

Nauka o materiálu. Přednáška č.13 Polymery

Primární (kovalentní) Sekundární (stereochemická Terciální (konformační) Kvartérní (nadmolekulární)

Titanic Costa Concordia

Ţijeme v době plastové

VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Polymery: minimum, které bychom si měli pamatovat. Lukáš Horný

Podstata plastů [1] Polymery

2 Stanovení teploty tání semikrystalických polymerů v práškové formě

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech

18MTY 9. přenáška polymery 2

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ MECHANICKÉ VLASTNOSTI PLASTŮ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV MATERIÁLOVÝCH VĚD A INŽENÝRSTVÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

MAKROMOLEKULÁRNÍ CHEMIE

Plasty. Klasifikace polymerů. Kopolymery. Polymerace. Základní typy reakcí vedoucí ke vzniku polymerů. polyadice

Základní formy využití polymerů. Aditivy do polymerních látek Plasty Nátěrové hmoty Vlákna

Polymerní materiály 1

Opakování

P1 úvod, historie, základní pojmy

Kompozity s termoplastovou matricí

Prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc.

02 Nevazebné interakce

P1 úvod, historie, základní pojmy

kopolymerace kopolymery

optické vlastnosti polymerů

Matrice. Inženýrský pohled. Josef Křena Letov letecká výroba, s.r.o. Praha 9

PLASTY A SYNTETICKÁ VLÁKNA

4 Stanovení krystalického podílu semikrystalických polymerů z hustotních měření

Přírodní proteiny, nukleové kyseliny (NA)

CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Základy chemie makromolekulárních látek VY_32_INOVACE_18_11

Vlastnosti a zkoušení materiálu. Přednáška č.13 Část 1: Polymery

POLYMERY PRINCIPY, STRUKTURA, VLASTNOSTI. Doc. ing. Jaromír LEDERER, CSc.

TECHNOLOGIE VSTŘIKOVÁNÍ

Kapitola 3.6 Charakterizace keramiky a skla POVRCHOVÉ VLASTNOSTI. Jaroslav Krucký, PMB 22

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Plasty. Základy materiálového inženýrství. Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2010

Pružnost. Pružné deformace (pružiny, podložky) Tuhost systému (nežádoucí průhyb) Kmitání systému (vlastní frekvence)

MATERIÁLOVÁ PROBLEMATIKA PŘI SEPARACI PLYNŮ A PAR

Termické chování polymerů

ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Lepení plastů a elastomerů

Přírodní proteiny, nukleové kyseliny (NA)

Stereochemie. Jan Hlaváč

Celulosa. Polysacharid, jehož řetězec je tvořen z molekul β glukosy (β D- glukopyranosa) spojených 1,4 glykosidickou vazbou.

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.1 Konstrukční materiály

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

VÍTÁM VÁS NA PŘEDNÁŠCE Z PŘEDMĚTU TCT

2 Mikroskopické studium struktury semikrystalických polymerů

Základní požadavky: mechanické a fyzikální vlastnosti materiálu

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

PŘEDMLUVA 3 1 ÚVOD 23 2 MATERIÁLY 25

Netkané textilie. Materiály

MATERIÁLOVÉ INŽENÝRSTVÍ II PLASTY

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

Chemické složení dřeva

Plasty A syntetická vlákna

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

Izomerie Reakce organických sloučenin Názvosloví organické chemie. Tomáš Hauer 2.LF UK

Celosvětová produkce plastů

MAKROMOLEKULÁRNÍ LÁTKY

Lepení materiálů. RNDr. Libor Mrňa, Ph.D.

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Makromolekulární látky

Mgr. Jakub Janíček VY_32_INOVACE_Ch1r0118

Lasery RTG záření Fyzika pevných látek

Vlastnosti, poškozování, konzervační postupy

vytvrzení dochází v poslední části (zóně) výrobního zařízení. Profil opouštějící výrobní zařízení je zcela tvarově stálý a pevný.

Vlastnosti polymerních dlouhovláknových kompozitů s různými výztužemi

Polyvinylacetát (PVAc) Polyvinylalkohol (PVA) CH n CH 2

3 Studium kinetiky krystalizace polymerů

Vítězslav Bártl. srpen 2012

Amorfní a krystalické polymery, termické analýzy DSC, TGA,TMA

5 Stanovení teploty tání semikrystalického polymeru

Studijní program: Konzervování-restaurování objektů kulturního dědictví

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

Vlastnosti radiačně zesíťovaného polypropylenu. Bc. Lukáš Frýza

Symetrie molekul a stereochemie

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MECHANICKÉ VLASTNOSTI PLASTŮ DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS

Makromolekulární látky

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

VLIV TEPLOTNÍ HISTORIE NA VZTAH MEZI STRUKTUROU A VLASTNOSTMI ORIENTOVANÉHO POLYPROPYLENU

Vláknové kompozitní materiály, jejich vlastnosti a výroba

Plasty v automobilovém průmyslu

Princip a význam bariérových vlastností plastových obalů pro potravinářské aplikace. Miroslava Urbánková

Transkript:

struktura Struktura makromolekul izolované makromolekuly Konstituce: typ a řazení jednotek, (kovalentní, primární struktura) Konfigurace: prostorové uspořádání sousedících atomů a skupin atomů v molekule (sekundární struktura) Konformace: prostorové uspořádání celé molekuly volné (terciální struktura) vzájemné uspořádání makromolekul nadmolekulární, kvarterní struktura

Struktura- konfigurace Stereospecifita stereoizomerie (konfigurační) oatom C stereoizomerní (chirální) centrum (R-S, D-L) otakticita uspořádání stereoizomerních center v hlavním řetězci otaktické polymery mají vysoký stupeň pravidelnosti v uspořádání stereoizomerních center, tvorba vláken a krystalů izotaktický substituenty v jedné polorovině syndiotaktický substituenty střídavě v obou polorovinách ataktický nahodilá distribuce substituentů 2

Takticita ovlivňuje vlastnosti polymeru (PP) Taktické vysoká krystalinita Ataktické amorfní Metody (spektroskopické): X-ray, NMR, IR, krystalinita Počet možných isomerů 2 n pro n=50 je 10 15 3

Struktura- konformace Konformace (terciální str.) oprostorová uspořádání v makromolekule vyplývající z volné otáčivosti kolem jednoduché vazby mezi atomy 4

Struktura- konformace Př.: polyethylen nejstabilnější konformace CIK-CAK trans konformace!není trans konfigurace! 5

Struktura- konformace Potenciální energie trans gauche gauche trans Úhel rotace 6

Struktura- konformace ovolná rotace omezena: délka vazby, velikost substituentu, počet vazebných ligandů - nevazebné interakce, odpudivé/přitažlivé síly velmi pevná vlákna H můstky opreference energeticky nejvýhodnějších konformací polyisobutylen PMMA 7

Struktura- konformace konformační isomery (stereoisomery) omikrokonformace X makrokonformace onelze izolovat identická chemická individua, ourčeny konstitucí, typem a velikostí substituentů (helix, napřímené, skládané) 8

Helikální struktura (koinformace) isotaktických vinylových polymerů 9

Struktura- konformace konformační isomery (stereoisomery) ov dynamické rovnováze, statistické vyjádření oneuspořádané (statistické) více/méně husté klubko gaussovo klubko osimulace molecular modeling osterické zábrany -> není možná neomezená rotace kolem všech jednoduchých vazeb > rotace v uzlech => segmenty => OHEBNOST (čím menší segmenty, tím ohebnější molekula elastomery seg. 4-10 jednotek) řetězců (termické vl., viskozita, kryst. ) ovliv okolních molekul! (slabé (ne)vazebné interakce) 10

Přírodní polymery okonformace nativní struktura 11

STEREOISOMERIE KONFIGURACE KONFORMACE 1-chlor-3-methylcyklohexan Štěpení CH vazby rotace 12

Struktura- nadmolekulární struktura Nadmolekulární struktura (kvarterní) ovzájemné uspořádání makromolekul omožnosti uspořádání - chemická struktura polymeru - vnější podmínky omorfologie polymerů (uspořádanost polymeru v nadmolekulární úrovni, nejlépe prostudována u krystalizujících polymerů) oamorfní (neuspořádaná struktura) okrystalická(uspořádaná struktura) orůzné kombinace amorfní a krystalické struktury různé vlastnosti polymeru

Síťování (cross-links) CH/F, síla vazby, hustota sítě, - fixace specifické struktury sekundární vazby, 8 42 kj.mol -1 (vazba C-C 347 kj.mol -1 ) osíly van der Waalsovy odisperzní (Londonovy) odipólové oindukční (indukovaný dipól) ovodíkové můstky ohydrofobní interakce 14

Struktura- nadmolekulární struktura Makromolekulární látky Krystalické Amorfní Semikrystalické polymery Obsahují jak amorfní, tak i krystalickou fázi. V literatuře jsou semikrystalické polymery běžně nazývány jako krystalické polymery. Polymery v pevném stavu rozmanitý vzhled, vlastnosti (optické PE/PET, pevnost PA, křehkost PS nadmolekulová sruktura!)

Struktura- nadmolekulární struktura Monokrystal (lamela) ošířka ~ desítky μm otloušťka ~ nm omakromolekuly jsou uloženy kolmo na osu krystalu oohyb 5-6 C (vyčnívá amorfní) osegment desítky C oporucha kryst. mřížky ohyb, lineární konec 16

17

Struktura- nadmolekulární struktura Monokrystal polymeru (PE) Šířka ~ desítky mikrometrů Tloušťka ~ 11-14 nanometrů Segment 20 C Makromolekuly jsou uloženy kolmo na osu krystalu.

Struktura- nadmolekulární struktura ovznik strukturních poruch: nezaplněním celého prostoru mezi konci makromolekul dvou sousedních lamel nepravidelností v místě ohybu makromolekuly přesazením konců na sebe navazujících lamel propojením sousedních lamel některým řetězcem 19

Struktura- nadmolekulární struktura Sférolity silikon (polarizační mikroskop) Sférolity PLLA 20

Struktura- nadmolekulární struktura X-ray, vlákno PP 21

Struktura- nadmolekulární struktura Předpoklady vzniku semikrystalických polymerů Stéricky pravidelná struktura (takticita) Lineární nerozvětvené makromolekuly (velké sub. zabraňují kryst.) Vhodná konformace (helix, zig-zag) Dostatečně silné sekundární vazby (mezi segmenty) Dostatečně ohebné řetězce (uložení v kryst. oblastech) Vhodné podmínky přípravy (rychlost chlazení)

23

PET kevlar Isotaktický PP 24

Faktory podporující krystalizaci Pravidelná, regulární struktura Lineární nerozvětvené molekuly Silné sekundární vazby Ohebné řetězce Faktory potlačující krystalizaci Iregulární struktura Rozvětvený řetězec, objemné substituenty Nepolární molekuly Velmi dlouhé segmenty podmínky krystalizace (rychlost chlazení, koncentrace, mechanické namáhání, nečistoty) 25

Struktura- nadmolekulární struktura Nadmolekulární struktury vzniklé přirozenou krystalizací otvořeny z krystalitů (každá makromolekula je součástí více krystalitů). otvar závislý na typu polymeru a podmínkách krystalizace (TAVENINA). odendrity, sférolity nukleační centrum mechanicky křehké velikost nukleační činidla, rychlost zchlazení 26

Struktura- nadmolekulární struktura Nadmolekulární struktury vzniklé spolupůsobením sil o Krystalizace probíhá za současného mechanického namáhání (smykové napětí), působení elektromagnetického pole (dloužení vláken) o Makromolekuly se orientují ve smřru působící síly, a tak se zvyšuje uspořádanost - v původně amorfní fázi o S rostoucím podílem krystalické fáze se zvyšuje pevnost vláken o vláknité struktury, šiškebab 27

Struktura- vlastnosti struktura polymeru -vlastnosti o CH struktura o Krystalinita (rozsah, distribuce) o Délka polymerních řetězců (distribuce) o Čistota (nečistoty, přísady) o pevnost o houževnatost o pružnost o hořlavost o ch. a mech. odolnost o rozpustnost o el. vlastnosti o (Bio)kompatibilita o smáčivost o optické vlastnosti o barvitelnost o termické vlastnosti o. o. 28

29

Struktura- vlastnosti struktura polymeru -vlastnosti amorfních X semikrystalické polymery - makromolekuly jsou v krystalické fázi více uspořádané než ve fázi amorfní Amorfní fáze -> flexibilita Krystalická fáze -> pevnost o 30

Struktura- nadmolekulární struktura S obsahem krystalické fáze v polymeru se: - zvyšuje hustota - mění se mechanické vlastnosti (zvyšuje pevnost, tuhost) - snižuje rozpustnost - Optické vlastnosti (PS) (zhoršuje transparentnost, přísady) - výrazně se mění termické chování

ELASTOMERY - struktura umožňuje F/CH síťování (cross-linking) - síťování limituje vzájemný posun MM - tvarová paměť - provozní teplota nad Tg uvolněné segmenty - amorfní polymery (amorfní části MM) - změna vlastností v napnutém a povoleném stavu v napnutém stavu jsou amorfní oblasti více uspořádané ( pevnost v tahu) - cauchuc, rubber 32

VLÁKNA - Vlastnosti - napětí v tahu, houževnatost (stiffness) - hustota nevazebných interakcí mezi řetězci - symetrie MM (lineární, orientované) - krystalinita - větvení, siťování nežádoucí (řídká síť tvarově stálejší) - Polyestery, polyamidy - bavlna, len, vlna, hedvábí 33

34

PLASTY (PLASTICS) - Flexibilita, pevnost - Různé stupně krystalinity - Termoplasty žádné/velmi řídké síťování - Termosety dostatečné síťování nedochází k posunu MM 35

POJIVA, LEPIDLA (ADHESIVES) - Adheze- mechanická, CH a F síly (polarita) - Tradiční pojiva (přírodní) škrob, hydrolyzovaný kolagen - Syntetická pojiva - Akryláty, epoxidy, lamináty 36

NÁTĚRY (COATINGS) - Flexibilní tenké filmy - polymerní, adheze na kov, dřevo - Umožňují postupné vytvrzování (polymerace, síťování) - Přírodní pryskyřice, včelí vosk, lněný olej - Syntetické fenolové, močovinové pryskyřice, PVAc, Latex, nitrocelulosa 37

38