Polimerkémia

1. Polimerkémia Felületkezelés, felületkezelő anyagok

2. Előző témakör • Ragasztás, ragasztóanyagok • Felvitel – illesztés – kötés kialakulása • Kötés kialakulása oldószeres diszperziós olvadék

3. Kötés kialakulása – fizikai úton • oldószeres ragasztók • kötőanyag: polimer, a molekulaméret nem változik • a kötési folyamat az oldószer eltávozása – döntően a szilárd felületbe diffundál – csak porózus felületekhez • oldószer – víz vagy szerves oldószerek (elegye) • a kialakult kötés szilárdságát, hőállóságát, oldószer- és vízállóságát a polimer sajátságai szabják meg

4. Kötés kialakulása – fizikai úton • diszperziós ragasztók • diszperziós közeg – víz; • diszpergált anyag – hőre lágyuló polimer – szemcsék közel gömb alakúak (0,1 - 5 mm) • megfelelő elasztikusság – csak az üvegedesési hőmérséklet felett – lágyítók alkalmazása • adalékok az alsó felhasználási hőmérséklet módosításához: oldószer, lágyító • a viszkozitás a közeg/anyag térfogathányadtól függ, nem a moláris tömegtől • kötés kialakulása – a ragasztóréteg már nem oldódik vízben

5. Kötés kialakulása – fizikai úton • olvadékragasztók • oldószermentes szilárd anyagok (polimerek) • jellemzői – halmaz-, fizikai és fázisállapotok • üvegesedési (Tg) és olvadási (Tm) hőmérséklet a szerkezeti jellemzők (kristályosság) • felületi tapadás - olvadt állapotban - viszkózusan folyós • feldolgozási (Ta - alkalmazási) hőmérséklet • kötés - az olvadék megszilárdulásával – megdermedés

6. Polimerek halmaz-, fázis- és fizikai állapota szilárd halmazállapot folyadék halmazállapot fizikai állapot Tgüvegesedési hőmérséklet Tmolvadási hőmérséklet Tffolyási hőmérséklet

7. Ragasztás, ragasztóanyagok • Kötés kialakulása – kémiai úton • kötőanyag: oligomer, monomer – kis moláris tömeg • felvitel: folyadékállapot és viszkozitás biztosítása • a kötés tisztán kémiai reakció • poliaddíciós vagy polimerizációs folyamat – irreverzibilis szol  gél xerogél átalakulás • sebességét a reagáló funkciós csoportok koncentrációja, reakciókészsége, hőmérséklet, katalizátor • nem csak porózus felületre – nincs oldószer • minimális mértékű zsugorodás, a térhálósodás révén nagy szilárdság, jó hő- és oldószerállóság jellemző

8. Ragasztás, ragasztóanyagok • Kötés kialakulása – fizikai éskémiai úton együttesen • oldószeres, diszperziós és olvadék kémiai kötésű ragasztók • Oldószeres • oligomerek (esetleg kismolekulájú polimerek) oldószeres – legtöbbször vizes oldatai • aminoplasztok és fenolgyanták - polikondenzáció • Diszperziós • a vizes diszperziós polimerbe reakcióképes csoportokat építenek be • kötés: a diszpergáló közeg eltávozása diffúzióval, majd a polimer szemcsék összefolyása, a reaktív csoportok révén térhálós szerkezet kialakulása

9. Felületkezelés, felületkezelő anyagok védelmi funkció esztétikai funkció

10. Felületkezelés, felületkezelő anyagok • Védelmi funkció • külső hatások – időjárás- és fényállóság • biológiai hatások – gomba és rovar kártevők elleni védelem • mechanikai hatások – kopásállóság • Esztétikai funkció • megfelelő színárnyalat biztosítása – pigmentek • megfelelő színtartósság biztosítása – fényállóság

16. Felületkezelés, felületkezelő anyagok • A felületkezelés műveletei – technológiai lépések • felület előkészítés • mechanikai: csiszolás, portalanítás • fizikai-kémiai: védőszeres kezelés, gyantamentesítés, halványítás, pácolás, alapozás, pórustömítés, tapaszolás • felület kezelés • filmképző anyagokkal • felületborító anyagok felhasználásával • felületkikészítés • utóműveletek: csiszolás, mattítás, fényezés

17. Felületkezelés, felületkezelő anyagok • Felületkezelő anyagok csoportosítása • műveleti lépések szerint • filmképző vagy felületborító anyagok • termikus úton vagy UV-fény által kiváltott száradás • kémiai felépítés alapján • oldószeres vagy diszperziós kiszerelésű anyagok • száradás mechanizmusa szerint – analógia a ragasztó anyagokkal • fizikai – kémiai – fizikai és kémiai úton

18. Felületkezelés, felületkezelő anyagok • Film- vagy bevonat képződése • folyékony felületkezelő anyag felvitele, terülése, száradása • felviteli technológiák: mártás, locsolás, szórás, ecsetelés – eltérő fizikai-kémiai sajátságok szükségesek • terülés, film kialakulása: nedvesedés és viszkozitás • száradás: film megszilárdulása • por alakú felületkezelő anyag – makromolekulák – felvitele, olvadása, megszilárdulása • felviteli technológiák: szórás, kenés • olvadás: hőközlés hatására – anyagi jellemzők • megszilárdulás: dermedéspont függése

19. Fizikai úton száradó filmképzők • oldószer-párolgás útján száradó rendszerek • koncentrált polimer (hőre lágyuló) oldatok • viszkozitás beállítása hőmérséklet növelésével • átalakulási folyamat: szol gél  xerogél (polimer üveg, vagy elasztikus) • oldószer eltávozás: diffúzió a lakk felületi rétegébe, határfelületre, kilépés a felületből • vékony rétegek kialakítására

20. Fizikai úton száradó filmképzők • oldószer-párolgás útján száradó rendszerek • száradási sebesség • hőmérséklet növelésével D és po növekszik • elszívás alkalmazásával p csökken • légsebesség növelésével d csökken D – diffúziós együttható d – határréteg vastagság po - p – gőznyomáskülönbség

21. rétegvastagság négyzetével arányos az adott mértékű száradáshoz szükséges idő

22. Fizikai úton száradó filmképzők • oldószer-párolgás útján száradó rendszerek • gyanta és szeszlakkok – csak speciális felületkezelési célokra • természetes gyanta (sellak) alkoholos oldata – gyors száradás, kemény, rideg, nem ellenálló bevonat • műgyanta (novolak) – rideg, sárgulásra hajlamos • nitrolakk – jelentős mennyiségű felhasználás • cellulóz-nitrát alkoholban vagy észterben oldva – filmje szívós, kemény, rideg lágyítás: ftálsav, adipinsav vagy foszforsav-észterekkel adalékok: amin- és alkid-gyanták (amin: növeli a fényét, tapadását, polírozhatóságot; alkid: az időjárás-állóságot)

23. Fizikai úton száradó filmképzők • oldószer-párolgás útján száradó rendszerek • vinilpolimer és kopolimer lakkok (oldószer: aromás CH, ketonok, észterek keveréke) • PVAc - nagy vízérzékenység, jól tapadó filmet képez, más polimerekkel kombinált • poliakrilátok (nagyfokú oldószer visszatartás) • PMMA - kemény, rideg film

25. Fizikai úton száradó filmképzők • vizes diszperziós felületkezelő anyagok • vizes közegben diszpergált polimer szemcsék • a száradási folyamat – hasonló a diszperziós ragasztók kötéséhez • párolgás és diffúzió, majd a polimer-szemcsék összefolyása • PVAc, EVA, PS, PMA • bevonó anyagok, festékek és lakkok, impregnálók

26. Fizikai úton száradó filmképzők • vizes diszperziós felületkezelő anyagok párolgás, fizikai száradás és keményedés párolgás, szemcsék összefolyása és további térhálósodás kémiai kötés is

28. Fizikai úton száradó filmképzők • oldószermentes felületkezelő - bevonó anyagok • polimer felvitele por formában • nincs oldószer (VOC) kibocsátás • vastag, egyenletes réteg kialakítása 30-50 mm • bútorgyártásban MDF-lapokra • poliészter, epoxi, akrilát

30. Kémiai úton kötő filmképzők • a felületen végbemenő kémiai reakció eredménye • nincs oldószerpárolgás – monomerben oldott oligomer • egy rétegben is vastag bevonat • kémiai térhálósodás, megfelelő védelem, jó minőségű film • polimerizációs és poliaddíciós folyamatok • viszkozitás beállítása az oligomer koncentrációval • reakciósebesség szabályozása hőmérséklettel, termikusan aktiválható katalizátorral (iniciátorral), UV-fény hatással • telítetlen poliészterek és vinilészter oligomerek

31. Kémiai úton kötő filmképzők • kopolimerizációs folyamat • kettős kötést tartalmazó oligomer – sztirolban oldva • redox iniciálás – gondos előkészítést igényel • iniciátor: szerves hidroperoxid • aktivátor: szerves kobalt-vegyület (naftenát, oktanoát) • UV-sugárzással iniciált folyamat – egyre nagyobb mértékű • iniciátor molekulák fotokémiai aktiválása

35. Fizikai és kémiai száradási folyamatok • oldószeres, kémiai úton kötő anyagok • nagyobb koncentráció, kisebb molekulák • a száradás, kötés két szakasza • oldószer elpárolgás – fokozása hőmérséklet növeléssel • kémiai folyamatok a filmrétegben – hőmérséklet növelése és katalizátor segíti a gyorsabb kötést a hordozó és a polimer bomlása szabja meg a max. hőmérsékletet • a filmréteg kiváló tulajdonságokkal rendelkezik

36. Fizikai és kémiai száradási folyamatok • polikondenzációs kötési folyamat • amingyanták – butanollal éterezett karbamid és melamin-gyanták, alkiddal kombinálva • beégetős alkid-amin gyanta – 110-150 °C; pigmentált • melegen kötő típusok – 80-90 °C • savra keményedő – szobahőmérséklet; oldószer butanol, hígító xilol; sósav alkoholos oldata;

37. Fizikai és kémiai száradási folyamatok • poliaddíciós kötési folyamat • poliuretán-lakkok • egykomponensű – szabad izocianát tartalommal, levegő nedvesség hatására kötnek • egykomponensű – blokkolt izocianát tartalommal + hidroxil-csoportot tartalmaz, hő hatására szabaddá • kétkomponensű – blokkolt izocianát tartalommal, másik komponens katalizátor, a blokkolás lehasadását idézi elő • kétkomponensű – izocianát + hidroxil-csoport • oldószer: észter, keton; hígító: toluol, xilol • szobahőmérsékleten, 120-180 °C-on kötő variációk

38. Fizikai és kémiai száradási folyamatok • polimerizációs kötési folyamat • alkidgyanta-lakkok – telítetlen zsírsav-tartalmú poliészterek • módosítatlan alkidok – olajtartalomtól függő tulajdonságok • természetes és fenol-gyantákkal módosított – gyors száradás, jó tapadás, szép fényű; rideg, sárgul • vinilalkidok – gyorsan szárad, jól tapad; gyenge oldószerállóság • uretánalkidok – gyors száradás, kitűnő rugalmasság; sárgulásra hajlamos • epoxialkidok – nagy rugalmasság, savnak, lúgnak ellenáll; szerves oldószerek oldják, korlátozott tárolás

39. Következő témakör • A fafelület degradációs folyamatai • fotodegradáció, időjárás hatása • biológiai lebomlási folyamatok • védőszerek alkalmazása