polyprene

Polymery
TUL, Textilní chemie
Jakub Wiener
Historie lidstva
(podle toho co člověk umí vyrobit a využít)
Doba kamenná
Doba železná
Doba bronzová
1
2
3
Časová osa
Doba polymerní
Polymery jsou všude kolem nás
POLYMERY
• anorganické - např. polymerní oxid křemičitý (SiO2)x
• organické - přírodní ( = biopolymery )
- syntetické
Biopolymery – polysacharidy - škrob
- celulosa
- proteiny – vlna
- polypreny – kaučuk
Syntetické polymery - chemická vlákna
- plasty
- nátěrové hmoty
- kaučuky
POLYMERY
Základní pojmy
Makromolekulární látka = polymer
Chemie polymerů se zabývá sloučeninami, které se skládají z
velkého počtu stejných nebo si vzájemně podobných atomových
skupin.
Skupiny jsou spojeny kovalentními vazbami.
Obecný vzorec - Xn X – stavební jednotka
n– opakování,polymerační stupeň
Monomer – látka, z níž lze polyreakcí připravit polymer,např.
CH2 = CH2
monomer
- CH2 – CH2 –
stavební jednotka
POLYMERY
Základní pojmy
Stavební jednotka – část polymeru, která odpovídá
látce, z níž vznikla
Strukturní jednotka – nejmenší seskupení atomů
v molekule, které se periodicky opakují ( např. – CH2 - )
Polymerační stupeň – počet stavebních jednotek
zabudovaných do makromolekuly
Polymery
Plasty jsou polymery za běžných podmínek většinou tvrdé, často i
křehké. Při zvýšené teplotě se stávají plastickými a tvarovatelnými.
Pokud je změna z plastického do tuhého stavu opakovatelně vratná,
nazýváme tyto polymery termoplasty. Pokud jde o změnu
nevratnou (neopakovatelnou, trvalou), protože výsledkem je
chemická reakce mezi molekulami většinou za zvýšené teploty,
mluvíme o reaktoplastech (termosety, pryskyřice).
Elastomer je vysoce elastický polymer, který lze za běžných
podmínek malou silou značně deformovat bez porušení. Tato
deformace je převážně vratná. Dominantní skupinou eleastomerů
jsou kaučuky, z nichž se vyrábí pryže („guma“).
Polymery
plasty
elastomery
Termosety/reaktop
lasty
Plasty
Mechanismy vzniku polymeru
• Polymerace: nutná dvojná vazba ve výchozím
monomeru
• Polykondenzace: při syntéze se uvolní malá
molekula (např. voda, metanol…)
• Polyadice: monomery mají reaktivní skupiny,
neuvolňuje se žádná nízkomolekulární látka
Polymerace
Radikálová polymerace
Iniciace: vznik radikálů v soustavě (UV zářením, peroxosloučeniny)
Propagace: vznik polymeru
Terminace: zánik radikálu
Polymerace
Katiotová polymerace
•
Katalyzátorem v těchto reakcích jsou Lewisovy kyseliny (např.: AlCl3), které aktivují malé množství kokatalyzátoru.
což je látka schopná poskytovat proton (např.: voda, alkohol). katalyzátor s kokatalyzátorem vytvoří konjugovanou
kyselinu, která protonizuje monomer. tato část reakce se nazývá iniciace.
•
Propagační reakce probíhá adicí protonizovaného monomeru na molekulu monomeru za vzniku karboniového kationu
s delším řetězcem, který se aduje na další monomer a tím se řetězec neustále prodlužuje.
•
Terminace může nastat přenesením reakčního centra na další monomer a zakončení řetězce dvojnou vazbou.
•
Kationtové polymerace probíhají velmi rychle i za teplot hluboko pod bodem mrazu. tímto způsobem se provádí
polymerace styrenu nebo butandienu.
Aniontové polymerace
•
Do aniontových polymerací vstupuje vinylový monomer, který nese na uhlíku z něhož vychází dvojná vazba
substituent s indukčním efektem - (I-) tento substituent přitahuje elektrony z atomu uhlíku. jako katalyzátory se při
těchto reakcích používají alkalické kovy a jejich hydridy, ale i organokovové sloučeniny. z organokovových sloučenin
se nejčastěji používají tzv. Zieger - Nattovy katalyzátory, které jsou tvořeny trialkylaluminiem a chloridem titančitým.
disociací katalyzátoru vzniká aniont, který se v průběhu iniciace váže na monomer za vzniku karbaniontu.
•
Propagační reakce probíhá adicí karbaniontu na monomer tím vznikne karbkationt s delším řetězcem. tato reakce se
neustále opakuje.
•
Terminace nastane, když se do reakční směsi přidá alkohol nebo voda. Tato reakce je charakteristická tím, že dochází
k navázání protonu na kabaniont.
Kopolymery
Kopolymery
Polykondenzace
Polykondenzace
Polykondenzace
Polyadice
Polyadice
Molekulová hmotnost
Molekulová hmotnost
Molekulová hmotnost
Fázové stavy
Chronologie významných objevů v oblasti polymerů
….
1496
1832
1844
1868
1877
1888
1893
1895
1906
1909
1924
Prehistorie
Kryštof Kolumbus přivezl z Ameriky kaučukové míče
J. Berzelius navrhl termín polymer
Ch. Goodyear objevil vulkanizaci kaučuku sírou
J. W. Hyatt vynalezl celuloid a vstřikovací stroj
A. Kekulé předpokládal molekulární řetězce
J. B. Dunlop vynalezl pneumatiku
E. Fischer ověřil makromolekulární povahu celulózy
Bratři Michelinové prakticky ověřili pneumatiky
S. G. Lebeděv připravil syntetický kaučuk (polyizoprén)
L. H. Baekeland vynalezl fenol-formaldehydovou pryskyřici
H. Staudinger navrhl lineární řetězce polystyrenu
Chronologie významných objevů v oblasti polymerů
1927 Zahájena výroba acetátu celulózy a polvinylchloridu (PVC)
1928 O. Röhm uvedl na trh polymethylmethakrylát
1929 Zavedena výroba močovino-formaldehydových pryskyřic
1930 Zahájena průmyslová výroba polystyrenu (PS)
1935 W. H. Carothers syntetizoval polyamid 66 (nylon)
1936 Zavedena výroba PAN, SAN a polyvinilacetátu
1938 P. Schlack vynalezl polyamid 6 a epoxidové pryskyřice
1938 R. Gibson a E. Fawcet připravili polyethylen (PE-LD)
1939 R. J. Plunkett připravil tetrafluorethylen (teflon)
1940 G. E. Rochow vynalezl přípravu chlorsilanů
1941 J. R. Whinfield a J. T. Dickinson připravili PET
1942 Zavedena výroba vláken polyakrylonitrilu (PAN)
Chronologie významných objevů v oblasti polymerů
1947 Ve Francii zavedena výroba polyamidu 11 z ricinového oleje
1952 K. Ziegler vyvinul organokovové katalyzátory (PE-HD)
1953 G. Natta připravil izotaktický polypropylen (PP)
1953 H. Schnell vynalezl polykarbonáty
1956 A. S. Hay objevil polyfenylenoxid (PPO)
1958 Firma DuPont zahájila výrobu segmentových polyamidů
1959 Firma Union Carbide zavedla výrobu uhlíkových vláken
1961 O. Wichterle ověřil výrobu měkkých kontaktních čoček
1967 Firma DuPont zahájila výrobu aromatických polyamidů
CHEMICKÁ VLÁKNA
-z přírodních polymerů – viskóza ( CV )
- acetát ( CA )
- ze syntetických polymerů – polyamid ( PA )
- polyester ( PES )
- polyakrylonitryl ( PAN )
- polypropylen ( PP )
- polyuretan ( PUR )
T
D
užití polymerů v textiliích
C
•
•
•
•
•
Vlákna (cca 95%)
Pojiva (netkané textilie, zátěry, pigmentový tisk...)
Zahušťovadla (tisk...)
Vrstvy (finální úpravy...)
...
Přírodní polymery
Přírodní polymer
x
Syntetický polymer
Syntéza za účelem
mechanické ochrany a
stabilizace života
Syntéza člověkem za
účelem technických
aplikací
Z vodného prostředí,
řízenou syntézou s
enzymy, pestrá cílená
struktura
Velkoprodukce z
taveniny, čistých
chemikálií, chemicky
definováno
CHEMIE ŠKROBU
Použití škrobu v textilním průmyslu:
• šlichtování osnov
• zahušťovadlo pro textilní tisk
• úpravnické prostředky ( omak, tuhost )
Škrob = zásobní látka rostlin (brambory, kukuřice...)
Škrob se skládá ze dvou strukturně odlišných
látek:
• amylosy ( lineární řetězec )
• amylopektinu ( rozvětvený řetězec )
Škrob – přírodní polymer, polysacharid
( C6H10O5 )n
CH2OH
O H
H
O
CH2OH
H
OH
H
H
OH
O H
H
O
H
OH
H
H
OH
O
V molekule škrobu jsou α-D-glukopyranosové jednotky
spojeny glykosidovými vazbami ( 1 → 4 ).
CHEMIE ŠKROBU
Hydrolýza škrobu
( např. HCl za zvýšené teploty )
Škrob
maltosa
( oligosacharid)
D - glukosa
( monosacharid )
Enzymová hydrolýza škrobu
Škrob je ve vodě nerozpustný.
Bakteriální amylasy štěpí škrob na nízkomolekulární složky, které
jsou vypratelné.
CHEMIE ŠKROBU
Substituce
Škrob – OH + Cl – CH2 - COOH
škrob-O-CH2COOH
karboxymethylether škrobu
CH2
CH2
COONa
O H
H
O
O
H
OH
H
H
OH
O
CHEMIE CELULÓZY
polysacharid, základní strukturní jednotkou je β-glukopyranóza ,
spojená do polymeru 1,4-glykosidickými vazbami.
Základní stavební jednotkou celulózy je disacharid celobióza.
CH2OH
H
OH
O
H
H
OH
H
OH
H
H
H
HO
H
O
H
OH
H
O OH
CH2OH
β-glukopyranóza
Nejrozšířenější polymer –
stavební látka rostlinné říše
T
D
CHEMIE CELULÓZY
C
1,4 – β – glykosidická vazba
bavlna: n=2000
6
CH OH
2
x
H
OH
OH
H
O
5
Viskóza: n=500
H
OH
O
4
H
1
OH
3
H
H
H
OH
O
H
O
2
uhlík „6“ – primární hydroxilová skupina
uhlík „2“ a „3“ – sekundární
H
CH2OH
n
CHEMIE CELULÓZY
CHEMIE CELULÓZY
CHEMIE CELULÓZY
CHEMIE CELULÓZY
Působení alkálií na celulózová vlákna
Dochází k botnání celulózy, nejprve v amorfních oblastech a
s rostoucí koncentrací alkálie i v interkrystalických
oblastech.
Cel.- OH + NaOH
cel. – ONa + H2O
Při vyšší koncentraci alkálie dochází
alkalicelulózy (natriumcelulózy).
k tvorbě tzv.
Využití - mercerace ( 21 až 26% NaOH za napětí )
- louhování ( 15% NaOH bez napětí )
Přírodní celulosová vlákna
Přírodní vlákna
bavlna
sisal
konopí
len
ramie
juta
Vše celulóza !!!
LEN
vlákno s kolénky
štěpitelný svazek technického
vlákna
Chemické složení lnu :
70 ÷ 80 %
celulózy
15 ÷ 20 %
hemicelulózy
0,8 ÷ 5,5 %
ligninu
0,4 ÷ 4,5 %
pektinů
2÷4%
pryskyřičných látek, tuků a vosků
0,4 ÷ 3 %
dusíkatých látek
0,5 ÷ 3 %
minerálních látek
1÷2%
tříslovin a přírodních barviv
BAVLNA
celulózové vlákno
rostlinného původu
v tobolkách
bavlníku Gossypium
primární stěna - kutikula
sekundární stěna z lamel a svazků
průřez bavlněným vláknem
lumen
svazek fibril
celulózová stěna
kutikula
nejsvrchnější voskovitá a pektinová vrstva
BAVLNA
Chemické složení bavlny :
87 ÷ 92 %
1 ÷ 2,8 %
celulózy
bílkovin
= proteiny z nízkomolekulárních peptidů pojených
peptidickou vazbou -COCO-NHNH-
0,4 ÷ 1,2 % pektinů
1 ÷ 1,8 %
minerálních látek
0,4 ÷ 0,8 % tuků a vosků
stopy
přírodních barviv
základem je pektinová kyselina
soli K, Ca a Mg (uhličitany a fosforečnany)
z vyšších mastných kyselin a alkoholů
nerozpustné pigmenty
6 ÷ 8,5 % hygroskopické vlhkosti
BĚLENÍ PEROXIDEM VODÍKU
Bělení bavlny – oxidovat a vyprat barevné pigmenty
HC
O
CH
HC
OH
CH
HC
OH
HC
O
HOO
-
R
Příklad oxidace barevné látky:
R
BĚLENÍ PEROXIDEM VODÍKU
Samotný peroxid vodíku má jen nepatrné bělící účinky na
celulózová vlákna.
K bělení dochází jen tehdy, je-li peroxid aktivován a
stabilizován (aby se nerozkládal na radikály, které
poškozují vlákna ).
Aktivace se provádí alkáliemi.
HOOH + NaOH
→
Na+ + HOO- + H2O
hydrogenperoxidový anion
BĚLENÍ PEROXIDEM VODÍKU
Z hydrogenperoxidového anionu HOO- vzniká atomární
kyslík, který oxiduje barevné příměsi vlákna na snadno
vypratelné zplodiny.
HOO- → OH- + O
Bělení H2O2 se provádí při pH 10 až 12, T = 90°C
Za běžných podmínek bělení k poškození celulózového
řetězce reakcí HOO - iontem nedochází.
K poškození může dojít při styku H2O2 s ionty Fe.
Fe2+ + HOOH → Fe3+ + HO- + • OH
BĚLENÍ PEROXIDEM VODÍKU
Radikál • OH může potom s peroxidu vodíku reagovat
řetězovou reakcí za vzniku hydrogenperoxidového
radikálu • OOH
• HO + HOOH → H2O + HOO •
Hydrogenperoxidový radikál HOO•• je schopen atakovat
stabilní vazbu -C-H a poškozovat celulózové vlákno.
- C – H → - COOH
Poškození bavlny v
přítomnosti iontů železa.
Chlornan sodný NaClO
Výroba:
Cl2 + 2 NaOH →
NaClO + NaCl + H2O
Chlornan sodný je dodáván ve formě roztoku, koncentrace
se udává v gramech aktivního chloru
na litr.
Stanovení aktivního chloru – jodometrická titrace
2 Cl + 2 KI → I2 + 2 KCl
Uvolněný jod stanovíme titrací Na2S2O3
Chemie bělení chlornanem sodným
NaClO
ClO- + H2O
HClO
Na+ + ClOHClO +
OH-
HCl + O
Bělení je nutno provádět v pufrovaných bělících lázních
tak, aby koncentrace aktivního chloru nepřekročila
optinální hranici. V neutrálním prostředí – degradece
celulosového vlákna, pH nesmí klesnout pod 10.
Chemie bělení chlornanem sodným NaClO
pH 2 – 3 lázeň obsahuje
HClO a chlor
pH 3 – 6 lázeň obsahuje více
HClO než elementárního
chloru
pH 6 – 8 lázeň obsahuje
HClO a ionty ClOpH 8 – 11 lázeň obsahuje
klesající množství HClO a
stoupající množství iontů
ClO-
Chemie bělení chloritanem sodným NaClO2
Korozivzdorné oceli v
textilním průmyslu
Chrom přináší svou
schopnost pasivace i
do slitin se železem, a
to od určitého
minimálního obsahu,
což je 12% při
současné přítomnosti
nejvýše 0,1% uhlíku.
Příklad složení oceli
pro barvicí aparáty:
Cr17 Ni12 Mo2 Ti
Viskóza
VISKÓZA
výroba – z celulózy :
alkalicelulóza – dlouhý řetězec celulózy se
zkracuje – PPS klesá na 300÷600
• alkalizace : cel-OH + NaOH
• xanthogenace : cel-O.Na + CS2
• zvlákňování
a koagulace 2 xantogenát + H2SO4
OH
cel-ONa + H2O
xanthogenát
celulózy
O-cel
S=C
S-Na
Na2SO4 + 2 CS2 + 2 celcelulóza
viskózy
VISKÓZA
skin (kutikula) – vysoká krystalinita
kora (35% hmoty vlákna) –dobře orientované krystality
→ dobře barvitelná
dřeň (65 % hmoty vlákna) –méně orientované
krystality → hůře barvitelná
vlákno - až 60 % amorfních oblastí
vlastnosti obdobné vlastnostem bavlněného vlákna
citlivější na působení vody → silné bobtnání
menší odolnost vůči alkáliím → bobtnání a snížení pevnosti za mokra
působením vyšší teploty žloutne a při T = 180 ÷ 200 °C se rozkládá
VISKÓZA
Speciální typy viskózy :
• vysocepevná viskózová vlákna – pevnosti se dosahuje zvyšováním
stupně dloužení
• modalová vlákna – CMD – vysoká orientace molekul celulózy →
vysoký tzv. mokrý modul; vlastnosti se přibližují vlastnostem bavlny, měkčí omak
• polynozická vlákna – vyšší modul za mokra, vyšší pevnost, křehčí, citlivější
na oděr
• HWM (High Wet Modulus) vlákna – vlastnosti se blíží vlastnostem bavlny,
vyšší PPS, vyšší krystalinita, vyšší tažnost, střední modul za mokra
Ostatní chemická vlákna z celulózy
MĚĎNATO-AMONNÁ VLÁKNA
vyrábí se rozpuštěním celulózy v cuoxamu (Schweitzerově činidle) [Cu(NH3)4](OH)2
• vůči chemikáliích se chovají obdobně jako bavlna, odolnost je však nižší,
odolná jsou vůči organickým rozpouštědlům
• navlhavost je vysoká, za mokra ztrácí pevnost, při T = 150 °C ztrácí
pevnost, při T = 170 ÷ 205 °C se rozkládají
LYOCELOVÁ VLÁKNA
vyrábí se rozpuštěním celulózy v N-methylmorfolin-N oxidu – NMMO
• vyšší pevnost za sucha i za mokra, nižší tažnost za sucha i za mokra
CHEMIE CELULÓZY
Acetát celulózy
Vzniká působením anhydridu kyseliny octové
Cel. – OH + (CH3CO)2O
cel. – O – CO – CH3
Využití – výroba acetátového hedvábí
Nitrát celulózy
Nitrací celulózy směsí HNO3 a H2SO4
Cel.- OH
cel. – O – NO2
Využití – nátěrové hmoty
Vlna
Vlněné vlákno má, ve srovnání s ostatními textilními vlákny, velmi složitou morfologickou strukturou . Tato
struktura je zodpovědná za specifické chování vlny a proto se jí budeme detailně zabývat.
Morfologicky lze ve vlněném vláknu nalézt:
- kutikulu
- kortex
- medulu
-komplex
buněčných membrán
Struktura vlněného vlákna
Poškození vlny
Molekulová hmotnost keratinu ve vlně se pohybuje od 9000 do
60 000. Téměř polovinu celkové hmotnosti keratinu zaujímá hlavní
řetězec, druhou polovinu tvoří postranní řetězce. Keratin je odolný
vůči chemickým vlivům.
R
O
N H
O
C
C H
C H
N H
N H
C
C
C H
O
R
N
R
1
Polypeptidický řetězec
2
Poškození vlny
α-aminokyseliny
Množství jednotlivých α-aminokyselin v keratinu
vlněných vláken se značně liší podle plemen ovcí, jejich
potravy a životního prostředí. Zastoupení aminokyselin
se různí také v jednotlivých částech vlněného vlákna. V
makromolekule keratinu se uplatňuje 18 z 20 v živé
přírodě se vyskytujících α-aminokyselin.
α-aminokyseliny významně ovlivňují veškeré chemické
a fyzikální vlastnosti molekul keratinu. Jejich charakter
určuje postranní řetězec (substituent –R), podle kterého
lze α-aminokyseliny klasifikovat
Poškození vlny
Aminokyselina
[%] v keratinu
povaha postranního řetězce3
GLYCIN
8,2
ALANIN
5,4
FENYLALANIN
2,8
α-aminokyseliny
VALIN
5,7
s hydrofobním uhlovodíkovým zbytkem
LEUCIN
7,7
ISOLEUCIN
3,1
SERIN
10,5
THREONIN
6,3
TYROSIN
3,7
KYSELINA ASPARAGOVÁ
6,6
KYSELINA GLUTAMOVÁ
11,9
HISTIDIN
0,8
ARGININ
6,9
LYSIN
2,8
METHYONIN
0,4
α-aminokyseliny
CYSTIN
10,0
osahující síru
TRYPTOFAN
6,4
α-aminokyseliny
PROLIN
7,2
obsahující heterocyklus
α-aminokyseliny s polární skupinou ( -OH)
α-aminokyseliny s kyselou skupinou ( -COOH)
α-aminokyseliny
s basickou skupinou (-NH2)
VLNA
Sirné můstky
Cystin
HOOC
CH
NH 2
CH 2
S
S
cyst in
CH 2
CH
COOH
NH 2
Disulfidické vazby jsou vazby chemické, kovalentní - je řeč o
vazbách mezi dvěma atomy síry (odtud tradiční název sirné
můstky).
Nepoškozená vlna obsahuje 11 – 12,5 % cystinu. Při zpracování
v alkalických a bělicích lázních, chlorováním, pařením a také
působením UV paprsků se cystin rozkládá a jeho obsah se ve vlně
snižuje až k 7 %. (u tzv. lehkého poškození kolem 10 %)
T
K
C
Polyamid (PA)
PA 6.6 – více upořádaný,
více odolává teplotě (Tg,
Tm... PA6+20°C), chemicky
odolnější...
PA 6.6 nerozpustný v DMF
n = 200
Monomer: kaprolaktam
Teplota tání 220 oC
POLYAMID 6.6
Monomery
H2N – ( CH2 )6 – NH2
hexametylendiamin
HOOC – ( CH2 )4 - COOH
kyselina adipová
Polymer
H
Polyamid ab
Teplota tání: 260 oC
n= 50 až 80
POLYAMIDY
Chemické vlastnosti polyamidů
Působení kyselin
PA je méně odolný kyselinám než alkáliím.
V kyselém prostředí dochází k hydrolýze amidické vazby.
PA vlákna jsou rozpustná v 85% HCOOH.
Působení alkálií
PA vlákna se prakticky nenarušují.
Působení slunečního záření
Degradace vlákna, zežloutnutí a ztráta pevnosti.
POLYESTERY
POLYESTERY
Polyethylentereftalát
Tg = 70 až 80 oC
Tm = 260 oC
struktura polyesteru
POLYESTERY
Počet methylenových skupin: (CH 2) n
•
n = 2 (polyethylentereftalát) PET
•
n = 3 (polytrimethylentereftalát) PTT (Tg= 55 0C,
Tm= 228 0C)
propandiol
kyselina tereftalová + propandiol
PTT
POLYESTERY
Polyethylentereftalát –
vlastnosti
Vlákno je hydrofóbní,
vysoce krystalické a obtížně
barvitelné.
Barvení: za tlaku, při 130 0C
Problém: oligomery (např.
cyklický trimer)
POLYAKRYLONITRIL
Polyakrylonitril – vlastnosti
PAN vlákna - velmi dobře odolná vůči kyselinám ( s
vyjímkou konc. kyseliny sírové a dusičné )
Středně odolná vůči alkáliím.
V horkých koncentrovaných alkáliích se rozkládají.
PAN vlákna – odolná vůči světlu.
POLYOLEFINY
Polyethylen, polypropylen - vlastnosti
Polyethylenová vlákna 0,95–0,96 g/cm3
Polypropylenová vlákna 0,90–0,91 g/cm3
Důsledek: nejlehčí vlákna, plavou na vodě
POLYOLEFINY
Absorpce vlhkosti
polypropylen
polyester
polyamid
Polypropylen absorbuje nejméně vlhkosti.
vlna
silikony (R2SiO)n
Příprava monomeru
CH3Cl + Si → (CH3)2SiCl2
dimethyldichlor silan
Hydrolytická polykondenzace
n(CH3)2SiCl2 → -Si(CH3)2-O-
polysiloxan
silikony (R2SiO)n
Silikony - Dobře snášejí vysoké teploty, jsou chemicky málo
reaktivní, jsou hydrofobní.
Použití silikonů: - jako maziva pro strojní součásti
namáhané teplem
- změkčovadla
- jako prostředky k hydrofobaci
(odpuzování vody)
silikony (R2SiO)n
dimethylpolysiloxan hydrofobní úpravy,
úpravy omaku
Sloučeniny s fluorem –
pro oleofobní úpravy
T
D
C
Identifikace polymerů
Podle známých vlastností
-Teplota tání
-Hustota
-Rozpustnosti
-Hořlavosti
-Barvící testy
-...
+ IR analýza
...
T
D
C
Porovnání vláken/polymerů
vlákno
Teplota tání °C
polyethylene
polypropylene
polyamide 6
polyamide 6.6
acrylic
polyurethane
polyvinylalkohol
wool
semidiacetate
Triacetate
Silk
Polyester
Polyvinylchloride
Kevlar (aramide)
Flax
Hemp
Viscose
Cotton
teflon
115-130
170
215
255
rozklad při 300°C
180-260
235
rozklad
rozklad
rozklad
rozklad
256
170
rozklad při 450°C
rozklad
rozklad
rozklad
rozklad
400
hustota
g.cm-3
0,90
0,91
1,14
1,14
1,19
1,21
1,28
1,32
1,32
1,32
1,34
1,38
1,38
1,44
1,48
1,48
1,49
1,52
2,20
T
D
C
Hustota
Testování vnitřní struktury vláken
Identifikace vláken
Gradientová kolona či pyknometr
T
D
C
Teplota tání
Tavný mikroskop nebo
deska s teplotním polem
100°C
200°C
300°C
Rozpustnost polymerů
V
V
V
V
polyurethane
S
S
V
V
V
V
VP VP V
S
S
V
V
S
polypropylene
V
polyamide 6.6
polyester
VP
V
S
polyamide 6
acetone
S
cyklohexanon
V
Formic acid
S
toluenee
xylene
Dimethylformamide DMF S
Monochlorbenzene
nitrometan
S
nitrobenzene
V
P ... Částečně rozpustný
S ... Rozpustný za pokojové teploty
V ... Rozpustný za teploty varu rozpouštědla
triacetate
Fiber
acetate
Solvent
polyethylene
C
acrylic
D
polyvinylchloride
T
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
T
D
C
DSC (differential scanning calorimetry)
T
D
C
IR spektroskopie
[cm−1]
group
3400–3200
alcohol, O−H
3500–3300
amin, N−H
3350–3260
alkin, ≡C−H
3080–3020
alken, =C−H
3400–2400
Carboxyl acid, −OH
2820–2800 a 2720–2700
H−C v H−C=O
2250–2100
alkine, −C≡C
2260–2200
nitrile, −C≡N
1750–1730
ester, C=O
1730–1720
aldehyde, C=O
1720–1680
Carboxyl acid, C=O
1715–1700
keton, C=O
1670–1645
alkene, C=C
1250–1050
ether C−O−C
1300–1050
ester C−O−C
T
D
C
Náznak výpočet teoretické pevnosti
vláken
-CH2-CH2-CH2Pevnost vazeb ... 347 kJ/mol
... 5 . 10-19 J / „nakloněný“ řetězec
vlákno
Uspořádané
1m =
makromolekuly
= 5 . 10-19 J
= 1,7 . 10-13g ... 1,7 . 10-10 tex
120°
Molární hmotnost
„-CH2-“ = 14g/mol
Délka vazby C-C 0,154 nm
...i pro nás textiláky
je pevnost
polymerních vláken
důležitá...
Děkuji za pozornost !