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Polymerwerkstoffe (Subject) / allg (Lesson)
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- Definition Strukturwerkstoff: Werkstoff der im Einsatz vorwiegend mechan Belastungen zu widerstehen hat
- Definition Funktionswerkstoff: Werkstoff, der aufgrund spezieller Eigenschaften weitere zusätzliche Funktionen erfüllen kann. Z.B. therm. Isolation, Biokompatibilität, Adhäsion
- Einteilung der Kunststoffe: -Standardkunststoffe -Technokunststoffe -Hochleistungskunststoffe -Funktionskunststoffe -Kunstfasern -Duroplaste
- Definition Polymer: Stoff aus Makromolekülen
- Definition Makromolekül Molekül aus vielen gleichen Grundbausteinen, die miteinander chemisch verknüpft sind.
- Definition Monomer: -liefert die Grundbausteine für ein Makromolekül -organisches oder anorganisches Molekül mit a) reaktionsfähigen Mehrfachbindungen b) ≥ 2 funktionellen Gruppen
- Beispiel für anorganisches Molekül mit reaktionsfähigen Mehrfachbindungen CH2=CH2 -> Polyethylen
- Beispiele für organisches Molekül mit ≥ 2 funktionellen Gruppen Terephtalsäure + Ethandiol -> PET HOOC---RING---COOH + HO-CH2-CH2-OH ---> PET Tetramethylendicarbonsäure (Adipinsäure) + Hexamethylendiamin ---> Polyamid 6,6 oder Nylon 6,6 HOOC---(CH2)4---COOH + H2N---(CH2)6---NH2
- chemische Bezeichnug für Nylon 6,6 Polyhexamethylenadipinamid
- Definition Polymersynthese chemische Reaktion, die zu Polymeren führt
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- Welche 3 Synthesetypen gibt es? #Polymerisation #Polykondensation #Polyaddition
- Was sind die 3 nacheinander folgenden TeilReaktionen bei der Polymerisation? Start, Wachstum, Terminierung
- Nennen Sie die 4 Typen der Startreaktionen der Polymerisation: 1. radikalische Polymerisatiion (Initiator I=organische Verbindung, in geringer Konzentration) I ---> I*1 + I*2 I* + M ---> M* = Startradikal 2. kationische Polymerisation (Dissoziation einer Säure) H+ + M ---> H---M+ (hier reicht schon ein Proton, bekommt man durch Diss. einer Säure; Tpol niedrig, vpol hoch) 3. anionische Polymerisation (Dissoziation eines Salzes) A- + M ---> A---M- (Ion aus einer metallorganischen Verbindung, Merkmal= vpol= f(Lsgm.)) 4. Polyinsertion (=koordinative Polymerisation) Initiatorfragmente beginnen die Polymerkette; Monomereinlagerung zwischen Fragment und Monomereinheit der Polymerkette. Ist technisch sehr wichtug, da Regularität des Gesamtaufbaus besser steuerbar, aber dafür kompliziert. Spezielle Anforderungen für Geometrie um einzufügen
- Was gilt generell für alle Polymerisationen? Spezies aus der Startreaktion muss reaktiv für M sein -> nur dann baut sich Makromolekül auf
- Kettenwachstumsreaktion (chem. Gleichung, allgemein) P*i + M ---> P*i+1 Bei der Kettenwachstumsreaktion wird das reaktive Zentrum an das Ende der wachsenden Kette übertragen
- Def Polymerisationsgrad Polymerisationsgrad P = Zahl der Grundbausteine im betrachteten MM
- Was passiert bei der Terminierungsreaktion allgemein? Reaktives Zentrum wird deaktiviert.
- Nennen Sie die 3 Terminierungsreaktionen bei radikalischer Polymerisation 1. Kettenübertragung P*i + A ---> Pi + A* wobei A* neue Spezies mit Radikal 2. Kettenabbruch P*i + P*j ---> Pi + Pj Disproportionierung (idR durch H*, erzeugt Doppelbdg. am Ende von Pi* oder Pj*) P*i + P*j ---> Pi---Pj Rekombination (selten) 3. Rekombination Pi* + I* ---> Pi---I (selten, da nur bei hoher [I*] von Bedeutung -> vpol sinkt)
- Def Polymerisationsgeschwindigkeit (Formel reicht) d<P> / dt
- Was ist charakteristisch für die Polykondensation? -Abspaltung einer Substanz -Charakter als Gleichgewichtsreaktion ist sehr ausgeprägt -keine Terminierung durch Abbruch oder Übertragung möglich
- σ-Bindung Definition |Ψ|2 ist rotationssymmetrisch bzgl. der Kernverbindungslinie
- π-Bindung Definition |Ψ|2 ist symmetrisch zu einer Ebene durch die Kernverbindungslinie
- Konstitution Verhältnis der Atomtypen im Molekül
- In welchen beiden Stellungen ist bei Moleküldrehungen U maximal (Abstoßungskräfte)? cis (0) und anti (120) Stellung
- In welchen beiden Stellungen ist bei Moleküldrehungen U minimal (Abstoßungskräfte)? trans (120) und gauche (60°) Stellung
- Von was hängt die Potentialbarriere in Polymerketten ab? .Größe der Substituenten -Partialladung der Substituenten -chemischer Natur der Substituenten
- Durch was entsteht die Flexibilität innerhalb der Monomermoleküle? Durch kooperative Bewegung der Bindungen mehrerer Monomere (statistisches Segment)
- Warum ist die Beweglichkeit im Makromolekül beschränkt? Weil weikt entfernte Monomereinheiten mitwirken, d.h. an der Konformationsänderung einer Bindung sind auf jeder Seite dieser Bindung mehrere benachbarte Einfachbindungen (ca. 3-4) beteiligt.
- Durch was wird die Rotation stark behindert im Makromolekül? Durch Nachbar-Monomere in hoher Anzahl
- Warum sind Polymere fest? Wegen den behinderten Änderungen der Konfomrationen und den Verschlaufungen (Makromoleküle verschlaufen während der Synthese) - physikalische WW allein wären zu schwach dafür
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- Wo liegt die Grenze bei der technischen Verwendbarkeit von Polymeren? Beim Erweichungspunkt.
- Thermoplaste Definition Schmelzbare Polymere
- Duroplaste Definition Das sind Polymere, deren Zersetzungstemperatur kleiner ist als die Schmelztemperatur.
- Welche Polymere schmelzen nie? -vernetzte Polymere (Harze, Elastomere) -Polymere mit starken intermolekularen WW
- Von welchen Faktoren hängt die Schmelztemperatur Tm ab? -intra- und intermolekularen WW -> je höher, desto größter Tm -Flexibilität der Kette -Raumerfüllung (Seitenketten) -Molekülmasse, je höher, desto größer Tm
- Wie kommt die Diffusion in Polymeren zustande? Durch Platzwechsel von Segmenten
- Was ist die Ursache fürs Fließen in Polymeren? Segmentbewegung (als Folge von Konformationsänderungen)
- Warum gibt es keinen gasförmigen Zustand bei Polymeren? Weil sie schwer und verschlauft sind und deswegen der Dampfdruck gegen 0 geht
- Worin liegen die einzigartigen Eigenschaften von Polymeren begründet? In der behinderten, kooperativen Beweglichkeit von Segmenten der verschlauften MM
- Glasübergang Definition EInfrieren der kooperativen Bewegungen
- amorph Definition keine geordnete Struktur und nur Nahordnung, keine Fernordnung
- Warum sind bei Polymeren i.d.R. nur teilkristalline Systeme möglich? Weil es kinetisch bedingt ist, dass Einkristalle nur unter extremen Bedingungen entstehen können
- Polymorphie Auftreten verschiedener Kristallmodifikationen bei gleichbleibender Konfiguration und Konstitution der MM.
- Nennen Sie die 2 spezifischen makromolekularen Punktdefekte -Reneker Defekt: Durch lokalen Konformationsfehler oder durch Änderung des Bindungswinkels -Kinke: Fehler in der Folge der Konformationen Jog: Wie Kinke, aber hier ist die Parallelverschiebung größer als der Kettenabstand im Kristall
- Wie lässt sich der Kristallinitätsgrad bestimmen? -Dichtemessung -Kalorimetrie -IR-Spektroskopie
- Sphärolith Definition bezeichnet allgemein ein kugeliges oder strahliges Kristallaggregat, typische kugelförmige Überstruktureinheit
- Dendrite Def Morphologieform infolge inhomogener Kristallisationsgeschwindigkeit
- SHISH Kebab Morhologie Def Überstruktur, die entsteht, wenn man eine konzentrierte Lösung unter starkem Rühren abkühlt
- Was bewirken Weichmacher? setzen Sprödigkeit und Erweichungstemperatur herab
- Wie genau funktionieren äußere Weichmacher? Aufbrechen der WW zwischen den Dipolen an den MM -Anlagerung der Weichmachermoleküle und Abschirmung der Dipole des MM ->Kettenabstand wird erhöht ->Sprödigkeit und Erweichungstemperatur sinken