material morfologi 2

Vilka egenskaper har glasartade polymerer?

Hårda, spröda, transparenta och isotropa.

Isotrop

Material har samma egenskaper i alla riktningar och regioner.

Två sätt att definiera när glastransitionstemperaturen (Tg) är uppnådd

1. Temperaturen där samordnade rörelser (20–50 rörelsesegment) startar.

2. Temperaturen där den termiska expansionskoefficienten genomgår en diskontinuitet.

Termisk expansionskoefficient

Koefficient som anger hur mycket ett föremåls volym ändras med temperaturen.

Vilka polymerer bildar amorfa glas?

Polymerer med oregelbunden huvudkedja, många sidogrupper eller bulkiga sidogrupper, samt mindre flexibla polymerer.

Fri volym

Tomrum mellan polymerkedjor.

Hur påverkar fri volym Tg?

Mer fri volym → lägre Tg.

Styv

Vara hård, svår att böja eller motstå deformation och hoptryckning.

Hur påverkar styvhet Tg?

Styvhet ökar Tg.

Vilka strukturelement resulterar i styvhet?

Aromatiska ringar, särskilt om de sitter nära varandra.

Hur påverkar syreatomer en polymerkedja?

Gör kedjan mjukare och sänker Tg.

Vad leder till högre Tg i en polymer?

Styva strukturelement (aromatiska ringar), bulkiga steriskt hindrande sidogrupper samt två olika sidogrupper på samma kol.

Varför ökar bulkiga sidogrupper Tg?

De försvårar rotation kring enkelbindningar.

Vad leder till en minskning av Tg?

Flexibla sidokedjor.

Hur påverkar symmetri Tg?

Symmetri minskar Tg.

Varför minskar flexibla sidokedjor Tg?

Sidokedjorna kan kristallisera efter att de nått en viss längd (sidokedjekristallisation).

Hur påverkar intermolekylära krafter Tg?

De håller kedjorna ihop, så mer energi krävs för att göra dem rörliga.

Hur påverkar polaritet Tg?

Polaritet ökar Tg.

Hur påverkar vätebindningar Tg?

Vätebindningar ökar Tg.

Tvärbindning

Kovalenta bindningar mellan kedjesegment.

Hur påverkar tvärbindningar Tg?

De minskar den fria volymen → Tg ökar.

Hur påverkar molekylvikt Tg?

Tg ökar med molekylvikt.

Hur påverkar kristallinitet Tg?

Inte alls.

Hur fungerar mjukningsmedel?

Lågmolekylära föreningar ökar den fria volymen och sänker därmed Tg.

Fysikalisk åldring

Polymerer antar lågenergikonformationer och packas tätare → minskad fri volym → ökad Tg, densitet och sprödhet.

Isoterm volymåterhämtning

Annat namn för fysikalisk åldring.

Vad är den vanligaste metoden för att bestämma Tg?

DSC (Differential Scanning Calorimetry).

Varför kan ingen polymer kristalliseras till 100 %?

Kedjedefekter som förgreningspunkter och lösa kedjeändar.

Hur påverkar kristallina regioner en polymers egenskaper?

Tätare kedjepackning → högre densitet, lägre gaspermeabilitet samt bättre fukt- och kemikalieresistens.

Är delkristallina polymerer opaka eller transparenta?

Vanligtvis opaka, men transparens förekommer.

Vad krävs för att en polymer ska kunna kristallisera?

Kedjorna måste ha regelbunden konfiguration och kunna arrangera sig i energimässigt gynnsamma konformationer.

Ataktiska polymerer

Polymerer där sidogrupperna är slumpmässigt arrangerade.

Syndiotaktiska polymerer

Polymerer där sidogrupperna sitter i ett regelbundet alternerande mönster.

Sampolymerer

Polymerer uppbyggda av två eller fler monomertyper.

Statistiska sampolymerer

Monomererna är slumpmässigt fördelade.

Blocksampolymerer

Monomertyperna sitter i längre sammanhängande segment.

I vilka polymerer är zigzag-konformationer vanligast?

Polymerer med små sidogrupper, exempelvis polyeten och polyamid.

I vilka polymerer är helixkonformationer vanligast?

Polymerer med bulkiga sidogrupper.

Hur påverkar kedjeflexibilitet en polymers förmåga att kristallisera?

Flexibla kedjor kan lättare anta den form som krävs för kristallisation.

Hur påverkar tätpackning en polymers förmåga att kristallisera?

Bulkiga sidogrupper och förgreningar försvårar tät packning och därmed kristallisation.

Lågdensitetspolyeten (LDPE)

Polyeten med många förgreningar.

Högdensitetspolyeten (HDPE)

Polyeten som nästan helt saknar förgreningar.

Polymorfa polymerer

Polymerer som kan kristallisera i två eller flera olika strukturer.

Exempel på polymorfa polymerer

Polyeten och cellulosa.

Anisotrop

Material eller kristaller som har olika egenskaper i olika riktningar.

Vilka yttre omständigheter påverkar hur en polymer kristalliseras?

Kristallisationstemperatur, kylhastighet och lösningsmedel.

Hur kan man bilda enhetskristaller i polymerer?

Genom att låta lösningsmedel långsamt avdunsta från en polymerlösning.

Varför blir kristallstrukturen annorlunda när man kristalliserar från smälta?

Molekylär trängsel försvårar uppbyggnaden av en välordnad struktur.

Lameller

Veckade polymerkedjor.

Sfäroliter

Sfärer uppbyggda av lameller.

Hur byggs sfäroliter upp?

De växer från en enda punkt i smältan, antingen spontant eller från en förorening.

Varför föredrar man ofta många små sfäroliter framför få stora?

Många små sfäroliter ger högre hållfasthet.

Hur påverkar yttre mekanisk belastning kristallformation?

Polymerkedjorna orienterar sig i belastningens riktning.

Polymerfibrer

Polymertrådar som bildats under kraftig dragning.

Vilka polymerer kan bilda fibrer?

Endast delkristallina polymerer.

Smältpunkt (Tm), definition

Temperaturen där den sista kristallen smälter.

Vad är den vanligaste metoden för att bestämma smältpunkt?

DSC (Differential Scanning Calorimetry).

Kan polymerer som kan kristallisera göras amorfa?

Ja.

Varför är delkristallina polymerer mer styva?

Tät packning förstärker de sekundära krafterna mellan kedjorna.

Bulk

Invers av densiteten (1/densitet)

Vad är rivstyrka?

Kraft per ytvikt som behövs för att riva ett papper.

Vilka tre saker behöver man för att tillverka papper?

Fiber, vatten och energi.

Har barr- eller lövved lägre densitet?

Barrved har lägre densitet.

Vad är makroskopisk struktur?

Struktur som kan ses med blotta ögat.

Vad är ultrastruktur?

Mycket små detaljer som kräver avancerade analysmetoder, exempelvis spektroskopi.

I vilken del av trädet sker tillväxten?

I kambiet.

Vad gör parenkymceller?

Transporterar näring.

Hur bildas kärnved?

Extraktivämnen utsöndras av parenkymcellerna.

Vad är skillnaden mellan vårvedceller och sommarvedceller?

Sommarvedceller är små med tjocka väggar, medan vårvedceller är stora med tunna väggar.

Vad är trakeider?

Stödjande vävnad i barrved som även transporterar vatten.

Hur transporteras vatten i lövved?

Via kärlceller.

Vad är libriformceller?

Fibrer i lövved som fungerar som stödjande vävnad.

Vad består alla cellväggsskikt i ved av?

Cellulosafibrer inbäddade i hemicellulosa och lignin.

Vilka kemiska huvudkomponenter består ved av?

Cellulosa, hemicellulosa, lignin och en blandning av lågmolekylära ämnen.

Vilken roll har hemicellulosa och lignin i ved?

De fungerar som en matris runt cellulosa.

Är cellulosa kristallin eller amorf i ved?

Kristallin inuti cellulosafibrillerna, men mer oordnad på ytan.

Vilka krafter håller ihop cellulosakedjorna i ved?

Van der Waals-krafter och vätebindningar.

Vilka organismer har cellulosa Iα?

Alger och bakterier.

Vilka organismer har cellulosa Iβ?

Bomull och ved.

Vilken typ av enhetscell har cellulosa Iα?

Triklin enhetscell.

Vilken typ av enhetscell har cellulosa Iβ?

Monoklin enhetscell.

Vilken typ av enhetscell har cellulosa II?

Monoklin enhetscell.

Är hemicellulosa kristallin eller amorf?

Amorf.

Vilka hemicellulosor finns i barrved?

Galaktoglukomannan och arabinoglukuronoxylan.

Vilka hemicellulosor finns i lövved?

Glukuronoxylan och glukomannan.

Vad är lignin?

En polymer som består av fenylpropanenheter.

Vilka egenskaper har lignin?

Amorft, hydrofobt och har hög molekylvikt.

Hur skiljer sig lignin i lövved och barrved?

I lövved har aromatringarna fler metoxylgrupper än i barrved.

Vad är lignosulfonat?

Lignin som isolerats från sulfitmassaprocessen.

Vad är extraktivämnen?

Lågmolekylära ämnen i ved.

Varför bleks papper?

För att tryck ska synas bättre, för att ta bort prickar från orenheter och för att pappret ska hålla längre.

Vilka typer av mekanisk massa finns?

Slipmassa, raffinörmassa och termomekanisk massa.

Vad är vitlut?

Kokvätskan som används vid sulfatkokning i pappersproduktion.

Vad är svartlut?

Upplöst vedmaterial och förbrukade kokkemikalier.

Vad sker under kokningsdelen av pappersproduktionen?

Lignin avlägsnas för att frigöra fibrerna.

Vad är defiberbarhetspunkten?

Den punkt där så mycket lignin kokats bort att cellulosafibrerna börjar separeras från varandra.

Vad är tidningspapper?

Mekanisk massa med en mindre andel kemisk massa.

Vad är trähaltigt tryckpapper?

Tryckpapper som innehåller mekanisk massa. Kan vara bestruket och innehålla fyllmedel.

Vad är träfritt tryckpapper?

Tryckpapper utan mekanisk massa.

Vad är mjukpapper?

Papper som innehåller mycket returfibrer.