MELYIK POLIMER SZERKEZETÉT LÁTJUK?nepszerukemia.elte.hu/archives/Alkimiama/alkimia_2010_2011/alkimia_Ivan.pdf · 1855 – Alexander Parkes (Anglia) 1868-1872 – John W. Hyatt,

MELYIK POLIMERSZERKEZETÉT LÁTJUK?

POLIKARBONÁT

AKRONI EGYETEMPOLIMER INTÉZET

ÉRDEKES ÉS HASZNOS WEBOLDALAK

www.chemres.hu/aki/polychem

www.kemiaipanorama.hu

www.chemres.hu

www.langesz.hu

http://hmika.freeweb.hu/Lexikon/Html/Polimer.htm

www.sulinet.hu/tart/fncikk/Kidc/0/11990/reszegtengeresz_1.html

www.mindentudas.hu/czvikovszkytibor/20051002czvikovszky.html

THE CYBERWONDERLAND OF POLYMERS:

www.pslc.ws/macrog

1855 – Alexander Parkes (Anglia)

1868-1872 – John W. Hyatt, Isiah S. HyattCELLULOID =nitrocellulóz + kámfor + pépesített ruha + sellak + elefántcsont por

+PARKESINE

ALEXANDER JOHN W. HYATTPARKES 1837-1920

1813-1890

AZ ELSŐ„MŰANYAGOK”

ÉSFELTALÁLÓIK

NITROCELLULÓZ KÁMFOR

BILLIÁRD GOLYÓK ÉS CSOCSÓ

FENOL ALAPÚ POLIMER

ELEFÁNTCSONT

POLIÉSZTER

CELLULOID

IVÁN BÉLA ÉS MUNKATÁRSAIPolimer Kémiai és Anyagtudományi Osztály

Magyar Tudományos AkadémiaKémiai Kutatóközpont

Anyag- és Környezetkémiai Intézetés

ELTE TTK Kémiai Intézet, Szerves Kémiai TanszékE-mail: [email protected]

http://www.chemres.hu/aki/polychem____________________________________________________________

ALKÍMIA MAAZ ANYAGRÓL MAI SZEMMEL,

A RÉGIEK MEGSZÁLLOTSÁGÁVAL

2010. SZEPTEMBER 23.

POLIMER KORSZAKBAN ÉLÜNK

MUNKATÁRSAKFEKETE TAMÁS NÉMETH ZOLTÁNFODOR CSABA OSVÁTH ZSÓFIAGALÁT MÁRK PÁLFI VIKTÓRIADR. HARASZTI MÁRTON PÁSZTOR SZABOLCSHELLNER ÁKOS PODLAVICZKI BLANKAILLÉS GERGELY SOLTÉSZ AMÁLIADR. KALI GERGELY SZABÓ ÁKOSKASZA GYÖRGY DR. SZABÓ SÁNDORLÓRÁNTFY LÁSZLÓ SZANKA ISTVÁNMEZEY PÉTER SZARKA GYÖRGYINÉMETH BRIGITTA VEREBÁLYI KLÁRA

POLIMER KÉMIAI ÉS ANYAGTUDOMÁNYI OSZTÁLYMTA KÉMIAI KUTATÓKÖZPONT, ANYAG- ÉS KÖRNYEZETKÉMIAI INTÉZET

http://www.chemres.hu/aki/polychem

A KÖRÜLÖTTÜNK LÉVŐVILÁGBAN

MINDEN KÉMIA

AZ ÉLET IS,AZ ANYAGOK IS

POLIMER KORSZAKBAN ÉLÜNKAZ EMBERISÉG KORSZAKAI

AZ ALKALMAZOTT ANYAGOK ALAPJÁN

- i.e. 4000-ig KŐKORSZAK

i.e. 4000 - 3000 RÉZKORSZAK

i.e. 3000 - 800 BRONZKORSZAK

i.e. 800 - 20. század közepe VASKORSZAK

20. század közepe - POLIMER KORSZAK

MELYIK AZ A KÉMIAIFOLYAMAT, AMELYIKA LEGJELENTŐSEBB

VOLT AZ EMBERISÉGFEJLŐDÉSE SORÁN?

AZ ÉGÉS

Az első emberi bátorságÁldassék: a Tűz csiholója,Aki az ismeretlen lángra

Úgy nézett, mint jogos adóra.

ADY ENDRE: A TŰZ CSIHOLÓJA

Csak akkor születtek nagy dolgok,Ha bátrak voltak, akik mertek

S ha százszor tudtak bátrak lenni,Százszor bátrak és viharvertek.

Az első emberi bátorságÁldassék: a Tűz csiholója,Aki az ismeretlen lángra

Úgy nézett, mint jogos adóra.

Mint egy Isten, hóban vacogvaFogadta szent munkája bérét:Még ma is minden bátor ember

Csörgedezteti az ő vérét.

KŐKORSZAK

A LEGJELENTŐSEBB KÉMIAI FOLYAMAT,A TŰZ, AZ ÉGÉS TUDATOS ALKALMAZÁSA

1. ŐSKŐKOR (i.e. 400000 – 6000)a tűz (égés) meleget biztosított,kezdetleges agyagedények előállítása (tárolás, főzés, sütés)

2. ÚJKŐKOR (i.e. 6000-4000)neolitikus forradalom: földművelés kialakulásaterületek felégetése földművelésre,agyagedények széles körű elterjedése

RÉZKORSZAK (i.e. 4000-3000)ELEMI RÉZBŐL ÉS RÉZÉRCEKBŐL ÉGETÉSSEL (HŐ HATÁSÁRA) REZET NYERTEK (ÖNTÖTTEK)

CuCO3 (malachit, azurit)

CuCO3 CuO + CO2

CuO + CO Cu + CO2

CuSFeS (kalkopirit)

CuS + O2 Cu + SO2

hő

hő

hő

Khirbat en-Nahas (Jordánia)„rézkohó” (i.e. 3000)

Ötzi a rézbaltás jégember(i.e. 3252±102)

Ötzi: 1991-ben az Ötztal Alpokbantalált jégbefagyott múmia(tapló+pirit (FeS2) tűzgyújtáshoz)

ÖTZI REKONSTRUKCIÓJA

BRONZKORSZAK (i.e. 3000-800)BRONZ: RÉZ (~90%) + ÓN (~10%) ÖTVÖZETKEMÉNYEBB, MEREVEBB ÉSTARTÓSABB A RÉZNÉL

OLVASZTÁSSAL ELEGYÍTIK (HŐVEL ÉGÉS RÉVÉN)

ÓN ELŐÁLLÍTÁSA SnO2-BŐL (KASSZITERIT):

SnO2 + C Sn +2 COhő

Bronzkori fegyverek, eszközök, díszek(i.e. 12. század)

VASKORSZAK (i.e. 800-XX. sz. közepe)VAS/ACÉL (VAS+SZÉN ÖTVÖZET, 0,02-1,7%): A BRONZZAL SZEMBEN ÉLESÍTHETŐ CSISZOLÁSSALMEGMUNKÁLHATÓ KÉPLÉKENY-ALAKÍTÁSSAL (KOVÁCSOLÁSSAL, HENGERLÉSSEL)VASÉRCEK:

magnetit (mágnesvasérc) – Fe3O4

hematit (vörösvasérc) – Fe2O3

limonit (barnavasérc) – Fe2O3+nH2Osziderit (vaspát) – FeCO3

2 Fe2O3 + 3 C 4 Fe +3 CO2

Fe2O3 + 3 CO 2 Fe +3 CO2

hő

hőDamaszkuszi acél kard

(~1200)

A GŐZGÉP - JAMES WATT (1769)AZ IPARI FORRADALOM KEZDETE

SZÉN ÉGETÉSÉVEL VÍZBŐL GŐZKÉMIAI ENERGIÁBÓL MECHANIKAI ENERGIA

A GŐZGÉP MÜKÖDÉS KÖZBEN WATT GŐZGÉPE

SZÉNHIDROGÉN (CnHm) ALAPÚ GÉPEK(FÖLDGÁZ, BENZIN, DÍZELOLAJ, KEROZIN)SZÉNHIDROGÉNEK ÉGETÉSÉVEL VÍZBŐL GŐZ

VAGY BELSŐ ÉGÉSŰ MOTOROK

AZ ELSŐ TÖMEGAUTÓFORD T-MODEL, 1927

CnHm + (n+m/4) O2 n CO2 + m/2 H2O

50% POLIMER VAGY POLIMER KOMPOZIT20% ALUMÍNIUM15% TITÁN10% ACÉL5% EGYÉB

20%-KAL KEVESEBB ÜZEMANYAG

BOEING 787 (DREAMLINER)

AZ EMBERISÉG KORSZAKAI AZ ALKALMAZOTT ANYAGOK ALAPJÁN- i.e. 4000-ig KŐKORSZAK

i.e. 4000 - 3000 RÉZKORSZAK

i.e. 3000 - 800 BRONZKORSZAK

i.e. 800 - 20. század közepe VASKORSZAK

20. század közepe - POLIMER KORSZAK___________________________________________1985 National Academy of Sciences of the USA

OPPORTUNITIES IN CHEMISTRY„STONE AGE, IRON AGE, POLYMER AGE”, 47-60 o.

“A KÜLÖNBÖZŐ SZINTETIKUS ANYAGOK ELŐÁL-LITÁSÁBAN A KÖZÖNSÉG SZÁMÁRA IS LEGIN-KÁBB ÉRZÉKELHETŐ FEJLŐDÉS A MŰANYAGOK TERÉN KÖVETKEZETT BE. MANAPSÁG EGYÉBKÉNT OLY SOKFÉLE POLIMERT GYÁRTANAK OLYAN SOKFÉLE CÉLRA, HOGY EGY MODERN TÁRSADALOM MÁR NEM KÉPZELHETŐ EL EZEK NÉLKÜL.”

MÁRTA FERENC: “A KÉMIA LEHETŐSÉGEI ÉSFELADATAI”, MAGYAR TUDOMÁNY, 1999, 651-665

“OUR TIME IS REFERRED TO AS THEPOLYMER AGE.”

CHEMICAL AND ENGINEERING NEWS,November 16, 1998, 38. oldal

POLIMER KORSZAK

KETTŐS ÉRTELEMBEN IS:

1. BIOPOLIMEREK(DNS, RNS, FEHÉRJÉK,CELLULÓZ, KEMÉNYÍTŐ STB.)

2. SZINTETIKUS POLIMEREKNAGYÜZEMI ELŐÁLLÍTÁSA,FELDOLGOZÁSAÉS SZÉLESKÖRŰ ALKALMAZÁSA

POLIMER KORSZAK(20. SZÁZAD KÖZEPE - )

A POLIMEREK TERMELÉSÉNEK ALAKULÁSA

A VILÁGON• 1950 1 millió tonna• 2009 közel 250 millió tonnaMAGYARORSZÁGON• 1960 12 ezer tonna• 2000 1 millió tonna• 2007 1,4 millió tonna

MAGYARORSZÁGON A LEGNAGYOBB TERMELÉSI ÉRTÉKŰ VEGYIPARI ÁGAZAT: POLIMER IPAR

POLIMER (MŰANYAG) IPAR: ~600 Mrd Ft/évGYÓGYSZERIPAR: ~500 Mrd Ft/év

1950 1960 1970 1980 1990 20000

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200m

illiár

d lit

er

A POLIMEREK (MŰANYAGOK) ÉS AZ ACÉLTERMELÉSÉNEK ALAKULÁSA

NYERSACÉL

POLIMER

VASKORSZAKVÉGE

A POLIMEREK ALKALMAZÁSA SIKERÉNEK ALAPJAI

• A fémeknél és kerámiáknál jóval olcsóbban és jelentősen kevesebb energia felhasználásával állíthatók elő.

• Sűrűségük kisebb a fémekénél, azaz könnyebbek, így mozgatásuk (pl. járműalkatrészként) és szállításuk kevesebb energiát igényel.

• Tulajdonságaik szerkezetüktől függően igen széles határok között változnak.

lágy – rugalmas – kemény

például:

kontakt lencse, pelenka – gumik – golyóálló mellény anyaga

LEO H. BAEKELAND1863-1944

1907-1909: BAKELITAZ ELSŐ NAGY MENNYISÉGBEN GYÁRTOTTÉS ALKALMAZOTT SZINTETIKUS POLIMER

FENOL + FORMALDEHID = BAKELIT

+ HCHO BAKELIT

POLIMEREKKis molekulák (monomerek) összekapcsolódásávallétrejövő makromolekulák.

Monomerek:

Polimerek:Homopolimer

Random kopolimerAlternáló kopolimer

Blokk-kopolimer

Elágazó polimer Térhálós polimer

HERMANNSTAUDINGER1881-1965

NOBEL-DÍJ 1953

CSOPORTOSÍTÁS

O O

OHHOO

HO

O OHO HO

HO

O O

HO

HO OHO O

HO

OHHO

• TERMÉSZETES POLIMEREK

keményítő

kaucsuk

fehérjék

DNS, RNS

Ismétlődő egység:

β-D-glükóz

izoprén

aminosavak (20 db)

nukleotidok (5 db)

• SZINTETIKUS POLIMEREK polietilén, poli(vinil-klorid) (PVC), nylon, teflon, ..........................

SZINTETIKUS POLIMEREK ELŐÁLLÍTÁSA

•Lépcsős polimerizáció (polikondenzáció)

monomer

•Lánc polimerizáció (poliaddíció)

monomeriniciátor

1. M+M→M22. M+M2→M3, M2+M2→M43. M+M3→M4, M+M4→M5, M2+M3→M54. ………

M+M +MM2 M3

+M M4

Mn

H2NNH2

HOOCCOOH+

H2NNH

O

COOH+ H2O

PÉLDÁK (LÉPCSŐS) POLIKONDENZÁCIÓS POLIMERIZÁCIÓRA

Nylon-6,6

Poli(etilén-tereftalát) (PET)

Poli(etilén-glikol)/poli(etilén-oxid)

H2NNH2 + HN

NH

O

Cl

O

O

Cl

O n+ HCl

OO

O O

OHHO OO

O O

O n + OHHO

HOOH

OO

OO + H2O

PÉLDÁK LÁNC POLIMERIZÁCIÓRA (POLIADDÍCIÓRA)

polietilén

polisztirol

poli(metil-metakrilát)

poli(etilén-oxid)

H2C CH2

H2C CH

n

H2C CHCH3

C OO

CH3

O O O OO OOO

OO

n

OO

OOH2C CH2

O

n = polimerizációs fok

POLIADDÍCIÓS POLIMERIZÁCIÓK MECHANIZMUSA

iniciálás

láncnövekedés

láncátadás

lánczáródás

I* gyök → gyökös polimerizációanion → anionos polimerizációkation → kationos polimerizációkomplex → koordinációs polimerizáció

I I*

I-M*+M +MI-M2* I-M3* +M I-M4* I-Mn*I* +M

I-Mn* + XA I-Mn-X + A*XA = monomer, iniciátor, oldószer, polimer, egyéb

I-Mn* I-Mn

SZTIROL GYÖKÖS POLIMERIZÁCIÓJA I.

iniciálás

láncnövekedés

CO

O O CO

2 CO

O . 2 . + 2 CO2

NC C N N C CNCH3

CH3

CH3

CH3

NC CCH3

CH3

2 . + N2

S O O SO

OO

O

OO + Fe2+ Fe3+ + SO4

2- + SO4-.

Benzoil-peroxid

α,α'-azo-bisz-(izobutiro-nitril) (AIBN)

peroxo-diszulfát(vízoldható)

.

CH2CHCHH2C

CH2CH

CH2CH

+

CHH2C. . CH2

CHCH2

CH.

n

SZTIROL GYÖKÖS POLIMERIZÁCIÓJA II.

lánczáródás

rekombináció

diszproporció

CH2CH

CH2CH

.

n

CH2CH

CH2CH

.

m

+

CH2CH

CH2CH

n

CH2CH

CH2CH

m

CH2CH

CH2CH

.

n

CH2CH

CH2CH

.

m

+

CH2CH2

CH2CH

n

CHCH

CH2CH

m

+

POLIMERIZÁCIÓK KIVITELEZÉSEGázfázisú polimerizáció (pl. etilén)

-nagy nyomás (1500-1800 bar), magas hőmérséklet (180-250 oC), iniciátor: oxigénTömbpolimerizáció

monomerben oldódó iniciátor, hőelvezetési problémák→ polimer oldódik a monomerben, pl. poli(metil-metakrilát) (plexi)→ polimer nem oldódik a monomerben, pl. PVC (poli(vinil-klorid))

Oldat polimerizáció (ionos polimerizációk)monomert oldószerrel hígítják→ polimer oldódik az oldószerben (elválasztás nehéz)→ polimer nem oldódik az oldószerben

Szuszpenziós polimerizációvízben nem oldódó monomert 50-500 μm (1 μm = 10-6 m) átmérőjű cseppekkédiszpergálják μm (1 μm = 10-6 m) víz/monomer arány = 50/50 - 80/20, + < 0,1 tömeg% felületaktív anyag,monomerben oldódó iniciátor

Emulziós polimerizációvíz/monomer arány = 70/30 - 60/40, + 0,1-3 tömeg% felületaktív anyagmonomer 1-10 μm átmérőjű cseppecskékben (~95%) és 2-10 nm (1 nm = 10-9 m)átmérőjű micellákban (~50%)vízoldható iniciátor

MŰANYAGOK

A POLIMEREK FELDOLGOZÁSÁVAL NYERT TERMÉKEK

FŐBB FELDOLGOZÁSI ELJÁRÁSOK:

• FRÖCCSÖNTÉS

• KALENDEREZÉS

• EXTRUDÁLÁS

• FILM- ÉS FÓLIAKÉPZÉS

• SAJTOLÁS

• SZÁLKÉPZÉS

POLIMEREK FELDOLGOZÁSÁNAKÉS ALKALMAZÁSÁNAK ADALÉKANYAGAI

STABILIZÁTOROK HŐ, OXIGÉN, FÉNY, ÓZON, RADIOAKTÍV

SUGÁRZÁS, MIKROORGANIZMUSOKSZÍNEZÉKEK

TÖLTŐANYAGOKERŐSÍTŐANYAGOK

LÁGYÍTÓKCSÚSZTATÓK

A POLIMER (MŰANYAG) TERMÉKEK TEHÁT ÁLTALÁBAN NEM HOMOGÉN ÖSSZETÉTELŰ

HANEM TÖBBKOMPONENSŰ ANYAGOK

POLIMEREK (MŰANYAGOK) FELHASZNÁLÁSA

Gyakorlatilag az élet és a gazdaság minden területén.Néhány példa:• Energetika: akkumulátorok (Li-ion akkuk), napelemek,

műanyag hulladékok égetése• Gyógyászat, egészségügy: mesterséges szervek (pl. szív,

erek stb.), műfogsor, fogtömő anyagok, protézisek, injekciós fecskendők, tapaszok, gyógyászati segédeszközök, gyógyszerek összetevői stb.

• Mikroelektronika, elektrotechnika: információ technológia, számítógép alkatrészek, chipek, kijelzők, szigetelők stb.

• Építőipar: ajtó- és ablakkeret, csövek, szigetelők stb. • Környezetvédelem: szűrők, membránok, segédanyagok stb.• Közlekedés: járművek és repülőgépek alkatrészei• Mindennapi élet: ruházat, lábbeli, sporteszközök,

csomagolóeszközök stb.

HOMOKZSÁKOK POLIMERBŐL

POLIMER FÓLIA AZ ÁRVÍZVÉDELEMBEN

ALAPVETŐ POLIMER SZERKEZETEK (1)

POLIETILÉN POLIPROPILÉN POLIBUTADIÉN POLIIZOBUTILÉN

POLISZTIROL POLI(MET)AKRILÁTOK POLI(VINIL-ACETÁT) POLI(VINIL-ALKOHOL)

CH2 CH2 ~~ CH2 CH ~~

CH3

CH2 CH CH~ CH2 ~ CH2 C ~~

CH3

CH3

CH2 CH ~~ CH2 C ~~

R

C

OR'

O

CH2 CH ~~

OCOCH3

CH2 CH ~~

OH

ALAPVETŐ POLIMER SZERKEZETEK (2)

POLI(VINIL-KLORID) POLI(TETRAFLUOR-ETILÉN) POLI(ETILÉN-OXID)

POLIÉSZTEREK POLIKARBONÁTOK POLIAMIDOK

CH2 CH2~ O ~CH2 CH ~~

Cl

CF2 CF2 ~~

POLIURETÁNOK POLISZULFONOK POLI(ÉTER-SZULFON)OK

R C~ NH ~

O

R O C~ O ~

O

R O C~ R' ~

O

R S ~~

O

O

R O C~ NH ~

O

R O R'~ S ~

O

O

ZIEGLER-NATTA KATALIZÁTOROK• 1953. Karl Waldemar ZIEGLER: Al-Ti komplex HDPE előállítására• 1954. Giulio NATTA: sztereospecifikus polipropilén• 1963. kémiai Nobel-díj Ziegler és Natta → Ziegler–Natta katalizátor

FÉM-HALOGENID: IV-VIII. mellékcsoportbeli átmeneti fém sója (halogenid, alkoxid, alkil, aril), pl. TiCl4

+SZERVES FÉMVEGYÜLET ( pl. (CH3-CH2)3Al):

I-III. főcsoportbeli fém alkilje (alkil-halogenidje)

KOKATALIZÁTOR

KATALIZÁTOR

KARL W. ZIEGLER GIULIO NATTA1898-1973 1903-1979

TiCl

Cl

+AlEt3 Ti

Cl

Et

ClCl

Cl

Cl ClCl

Al

Et

Et -AlEt2Cl TiCl

Cl

Et

Cl

Cl+C2H4

TiCl

Cl

Et

Cl

ClCH2

CH2

Ti

ClCl

Cl

Et

Cl

Cl

POLIETILÉN ELŐÁLLÍTÁSAZIEGLER–NATTA KATALIZÁTORRAL

KOORDINATÍV POLIMERIZÁCIÓ

A SZÁMÍTÓGÉPES CHIPEKGYÁRTÁSÁNAK

ALAPJAI

FOTOREZISZT POLIMEREK

MP4 lejátszó

A CHIP ÉS NÉHÁNY TERMÉKE

Robert Noyce Gordon E. Moore Andrew S. Grove Leslie L. Vadász 1927-1990 1929- 1936- 1936-

In his last interview, Noyce was asked what he would do if he were "emperor" of the United States. He said that he would, among other things, "make sure we are preparing our next generation to flourish in a high-tech age. And that means education of the lowest and the poorest, as well as at the graduate school level."

Andrew S. Grove: Physics and Technology of Semiconductor Devices, Wiley,New York, 1967.

AZ INTEL (1968) ELSŐ 4 ALKALMAZOTTJA

A FOTOLITOGRÁFIA ALAPJAI I.JELENTŐSÉGE: ERRE AZ ELJÁRÁSRA ÉPÜL

A SZÁMÍTÓGÉP CHIPEK GYÁRTÁSA1. Szubsztrát (pl. szilícium lapocska) bevonása sugárzásra (UV-,

röntgen-, gamma-, elektron-, ion-sugarakra) érzékeny polimerrel

SzubsztrátFotoérzékeny polimerréteg

2. A polimer réteg besugárzása egy mintázott maszkon keresztül kémiai reakció (térhálósodás, bomlás, átrendeződés stb.)

Fény

Maszk

A FOTOLITOGRÁFIA ALAPJAI II.

3. A besugárzott vagy a be nem sugárzott részek eltávolítása szelektív oldószerrel

Be nem sugárzott részek eltávolítása

Besugárzott részek eltávolítása

Pozitív típusúreziszt polimer

Negatív típusúreziszt polimer

A MINTÁZOTT RÉTEGGEL BEVONT SZUBSZTRÁT TOVÁBBALAKÍTÁSA

4a. Doppolás: szennyező anyag bevitele

4b. Maratás

PÉLDA FOTOÉRZÉKENY ANYAGRA I.

N

N N

N

Cl Cl

N

N

Cl

.2

I

N

N

Cl

. + CH2 NR

RCH3

II

N

N

Cl

.CH N

R

RCH3

H +

+ CO

O CH2 CCH2

CH2

CH2

CH3

O

O

C

CO

O

III

.CH N

R

RCH3

Térhálós polimer

Poliaddíció és térhálósodás

hν

PÉLDA FOTOÉRZÉKENY ANYAGRA II.

S SbF6 S + + Y + H SbF6

. .

(CH2 CH)

O

n

CO

O CCH3

CH3

CH3H

(CH2 CH)

OH

n

H

+ CO2 CCH3

CH3

CH3

CCH3

CH2

CH3+ + CO2

hν

Δ

A két polimer oldhatósága teljesen eltérő.

POLIMEREK ÉS ENERGIA

TÜZELŐANYAG CELLÁKPOLIMER NAPELEMEK

Li-ION ELEMEK

TÜZELŐANYAG CELLA:A JÖVŐ EGYIK ENERGIAFORRÁSA

PROTONVEZETŐ POLIMER MEMBRÁN

NAPELEMEK HATÉKONYSÁGA

• Fullerén-alapú napelemek• Polimer/polimer napelemek• Hibrid napelemek

PEDOTpoli(3,4-etilén-dioxitiofén)

PCBM PSS

Fenil-C61-butánsav-metil-észter poli(sztirol-szulfonát)

Poli(3-hexiltiofén)

P3HT

POLIMER ALAPÚ NAPELEMEK TÍPUSAI

BUSZMEGÁLLÓSan Francisco, Geary Street● polimer napelem tetől● LED, amik a következő busz

várható érkezését mutatják● ingyenes Wi-Fi

POLIMER NAPELEMEKMŰKÖDÉSBEN

ALAN HEEGER1936-

2000 – KÉMIAINOBEL-DÍJ

VEZETŐ POLIMEREK

POLI(ETILÉN-OXID) –A LÍTIUM-IONOKAT VEZETŐ POLIMER

POLIMEREK A GYÓGYÁSZATBAN

MESTERSÉGES SZERVEK (PL. SZÍV, EREK STB.)MŰFOGSOR, FOGTÖMŐ ANYAGOK,

PROTÉZISEKINJEKCIÓS FECSKENDŐK

TAPASZOKGYÓGYÁSZATI SEGÉDESZKÖZÖK (SOKFÉLE)

GYÓGYSZEREK ÖSSZETEVŐIGYÓGYSZEREKSZÍVKOSZORÚÉR SZTENT

POLIMER BEVONATTAL

MŰSZÍV

A POLIMEREK (MŰANYAGOK) KÖRNYEZETI HATÁSAI

• A SZINTETIKUS POLIMEREK NAGY TÖBBSÉGE A TERMÉSZETBEN NEM BOMLIK LE. EZÉRT A MŰANYAG HULLADÉKOK NÖVELIK A SZEMÉTHEGYEKET.

• ELÉGETÉSÜKKEL SZÁMOTTEVŐ ENERGIA NYERHETŐ. EZ AZONBAN SZÉN-DIOXIDOT IS EREDMÉNYEZ, AMI A FÖLD LÉGKÖRÉBEN ÜVEGHÁZHATÁST NÖVELŐ GÁZ.

• LEGJOBB MEGOLDÁS: MÁSODLAGOS ALAP-ANYAGKÉNT TÖRTÉNŐ ÚJRAHASZNOSÍTÁS. EZ SZELEKTÍV HULLADÉKGYŰJTÉST KÍVÁN MEG.

EGYRE NÖVEKVŐ TERMELÉS →EGYRE NAGYOBB MENNYISÉGŰ MŰANYAG HULLADÉK

ÚJRAHASZNOSÍTÁSRA SZÁNT POLIMEREK KÓDJAI(SOCIETY OF PLASTICS INDUSTRY)

POLI(ETILÉN-TEREFTALÁT)

NAGY SŰRŰSÉGŰ POLIETILÉN

POLI(VINIL-KLORID) (PVC)

KIS SŰRŰSÉGŰ POLIETILÉN

POLIPROPILÉN

POLISZTIROL

EGYÉB

KŐOLAJ

KIS MOLEKULATÖMEGŰSZÉNHIDROGÉNEK

POLIMEREK

NAGYSZÁMÚ VEGYÜLET

POLIMER TERMÉKEK (MŰANYAGOK)

POLIMER TARTALMÚ HULLADÉK

MONOMEREK

HULLADÉKLERAKÓK

ENERGIA

FINOMÍTÁS (KRAKKOLÁS, TISZTÍTÁS)

KÉMIAI ÁTALAKÍTÁSOK

POLIMERIZÁCIÓ

ÜZEMANYAG,ÉGETÉS

HASZNÁLAT

ÚJRAFELDOLGOZÁS

ÉGETÉS

BIOLÓGIAI LEBOMLÁS (TERMÉSZETES KÖRFORGÁS, MEGÚJULÓ NYERSANYAG)

FELDOLGOZÁS?

?

?

?

A KŐOLAJ - POLIMER – MŰANYAG HULLADÉK CIKLUS

?

MI TÖRTÉNIK A POLIMER (MŰANYAG) HULLADÉKKAL ?

1. SZEMÉTTELEPRE KERÜL2. ÚJRAHASZNOSÍTÁS MÁSODLAGOS ALAPANYAGKÉNT

MILYEN FORMÁBAN?A. ELÉGETÉS → ENEGIATERMELÉS

NAGY ÉGÉSHŐ (OLAJAT HELYETTTESIT)OLAJ ≈ POLIMEREK ›› KŐSZÉN

SZEMÉTÉGETŐK, KOHÓK, CEMENTGYÁRTÁSB. SZELEKTÍV GYŰJTÉS ÉS VÁLOGATÁS →

ÚJRAFELDOLGOZÁS KÜLÖNFÉLETERMÉKEKKÉ

MECHANIKAI ÉS KÉMIAI ÚJRAFELDOLGOZÁS

MŰANYAG HULLADÉKOKKÉZIVÁLOGATÁSA

ALTERNATÍV LEHETŐSÉGEK

MEGÚJULÓ NYERSANYAGFORRÁS ALAPÚTÖLTŐANYAGOK (FAROST, SZALMA STB.)

BIOLÓGIAILAG LEBOMLÓ POLIMER ALAPÚMŰANYAGOK

MEGÚJULÓ NYERSANYAGFORRÁS ALAPÚKÉMIA

METANOL, ETANOL (→ ETILÉN STB.)

AZ EMBERISÉG ELŐTT ÁLLÓ, A KÖRNYEZETTEL KAPCSOLATOS FŐBB KÉMIAI PROBLÉMÁK

AZ ÉGÉST KIVÁLTÓ, SZÉNDIOXIDOT (CO2) EREDMÉNYEZŐ ENERGIATERMELÉS HELYETTESÍTÉSECO2-MENTES ELJÁRÁSOKKAL

SZÉLENERGIA (KORLÁTOZOTT)VÍZI ENERGIA (CSAK EGYES TERÜLETEKEN)NAPENERGIA: NAPELEMEK

SZILICÍUM ALAPÚAKELŐÁLLÍTÁSUK NEM KÖRNYEZETBARÁT DRÁGÁK

POLIMER ALAPÚ NAPELEMEKOLCSÓK, DE NEM ELÉG HATÉKONYAKINTENZÍV ÚJ KUTATÁST IGÉNYEL

ÜZEMANYAGCELLÁK – EZ A JÖVŐ?HIDROGÉN, METANOL (CO2?) STB.

ATOMERŐMŰVEK

RÖVID ÖSSZEGZÉSAZ ÉGÉS KÉMIAI FOLYAMATA JÁTSZOTTA A LEGNAGYOBB SZEREPET

AZ EMBERISÉG EDDIGI TÖRTÉNETÉBENDE

SZÉNDIOXIDOT (CO2) TERMEL ÜVEGHÁZHATÁS

MEGOLDÁS (TUDOMÁNYOS KUTATÁS ÉS FEJLESZTÉS):CO2-MENTES ENERGIAFORRÁSOK

NAPELEMEK, TÜZELŐANYAG CELLÁK, NAGYENERGIÁJÚAKKUMULÁTOROK (Li-ION ELEMEK)

20. SZÁZAD KÖZEPÉTŐL: POLIMER KORSZAKPOLIMEREK MEGJELENÉSE (TÖMEGMŰANYAGOK)

ÓRIÁSI ANYAGMENNYISÉG

ÓRIÁSI HULLADÉKMENNYISÉG

MEGOLDÁS (TUDOMÁNYOS KUTATÁS):ÚJ ELJÁRÁSOK TELJES KÖRŰ HULLADÉK ÚJRAHASZNOSÍTÁSRA

ÉS MEGÚJULÓ NYERSANYAGOK ALKALMAZÁSÁRA

Mint egy Isten, hóban vacogvaFogadta szent munkája bérét:Még ma is minden bátor ember

Csörgedezteti az ő vérét.

Ez a világ nem testálódottTegnaphoz húzó, rongy pulyáknak:

Legkülömb ember, aki bátorS csak egy külömb van, aki: bátrabb.

S aki mást akar, mint mi most van,Kényes bőrét gyáván nem óvja:

Mint ős-ősére ütött Isten:A fölséges Tűz csiholója.

ADY ENDRE:A TŰZ

CSIHOLÓJA

Csak akkor születtek nagy dolgok,Ha bátrak voltak, akik mertek

S ha százszor tudtak bátrak lenni,Százszor bátrak és viharvertek.

Az első emberi bátorságÁldassék: a Tűz csiholója,Aki az ismeretlen lángra

Úgy nézett, mint jogos adóra.