Werkstoffwissenschaften (Fach) / Kunststoffe (Lektion)

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• Welche Bindungen herrschen Bei Polymeren entlang der Ketten und welche zwischen den Ketten? Welche ist stärker? Entlang der Ketten herrschen kovalente Bindungen (400kJ/mol) und zwischen den Ketten Van der Waals Bindungen (4kJ/mol), Dipolbindungen(20kJ/mol), Wasserstoffbrückenbindungen(40kJ/mol)).
• Was ist Polyaddition? Nenne ein Beispiel. Polyaddition: Ausgangsstoffe reagieren ohne Abspaltung eines Nebensproduktes. Übertragung eines Protons und aufbrechen einer Doppelbindung (kovalent). Beispiel: Polyurthan (PU[R])
• Was ist Polykondensation? Polykondensation: Ausgangsstoffe reagieren untereinander mit Abspaltung eines Nebenprodukts z.B Wasser. Aus Monomeren werden Makromoleküle. Beispiel: Polyethylenerephtalat (PET) und Polyamid (PA)
• Erläutere den Vorgang der Polymerisation. Zunächst bilden sich Radikale durch Strahlung oder Temperatur. Eine Doppelbindung mit Monomeren verbindet sich zunächst mit einem Radikal.   Während des Wachstums lagern sich weitere Monomore an das Primärradikal. Das Kettenwachstum wird durch Zusammentreffen zweier Radikale abgebrochen. Beispiel: Monomer wie Ethen wird zu Polymer wie Polyethen.
• Nenne drei wichtige chemische Aufbauprinzipien von Kunstoffen. Polyolefine verfügen über eine Hauptkette ausschließlich aus C-Atomen. Polyester enthalten Estergruppen entlang der Hauptkette. Polyamid enthalten Amidgruppen entlang der Hauptkette. Ester&Amid Gruppe am besten einmal anschauen.
• Welche 3 Kettenkonformationen gibt es? Zick-Zack, Helix, Knäuel
• Durch welche Potentiale wird die innere Energie bei Kunststoffen bestimmt? Bindungslänge, Bindungswinkel, Rotationswinkel F = U - T * S, Entropie S, innere Energie U, freie Energie F
• Nenne 3 Vorteile von Kunststoffen gegenüber anderen Materialstoffen. Sie sind leicht. Unterschiedlichste Eigenschaften. Niedrige Verarbeitungstemperaturen. Widerverwendbar. Einfache Verarbeitung.
• Wodurch wird der Zustand von Kunstoffen bestimmt? Durch die Anzahl der C-Atome entlang der Hauptkette.
• Woraus setzt sich die Kettenkonfiguration zusammen? Taktizität, Sterische Ordnung, Verzweigung, Vernetzung, Copolymerisation.
• Was folgt aus einer steigenden Molmasse? Höhere Festigkeit & Zähigkeit, besseres Ermüdungsverhalten, höhere chemische Beständigkeit, schlechteres Fließverhalten. Hauptsächlich durch mehr Verschlaufungen und höhere Nebenvalenzkräfte, längere und mehr Moleküle.
• Wofür ist das DSC (Differential Scanning Calometry)? Messung des Wärmestroms während des Aufheizen bzw. Abkühlens eines Polymers. Mit der DSC können u. a. folgende Bestimmungen durchgeführt werden: Schmelz- und Glasübergangstemperaturen (besonders für Kunststoffe) Kristallisationsgrad kinetische Betrachtungen chemischer Reaktionen spezifische Wärmekapazität Phasenübergänge Zersetzungspunkt Kunststoffbestimmung
• Welche Technologien gibt es zur Kunstoffverarbeitung? Extrudieren Spritzgießen Kalandrieren Blasfolien Blasformen Streckblasen
• Wie funktioniert ein Extruder? Das Granulat kommt durch einen Trichter und wird durch die Schnecke in einem Heizband erhitzten Raum nach vorne zum Werkzeug befördert, wo es dann seine Form erhält. Die Heizbänder schmelzen das Granulat zu einer homogenen Masse. Verschiedene Schnecken nutzbar wie z.B Doppelschneckenextruder.
• Wie funktioniert der Spritzguss? Die drehende Schnecke hat Granulat aus dem Massetrichter eingezogen und fördert es durch die Schneckengänge zur Schneckenspitze. Das Werkzeug wird geschlossen, die Einspritzeinheit fährt gegen die  Angussbüchse, die Schnecke drückt wie ein Kolben die plastifizierte Formmasse in das kühlere Werkzeug. Nach einer Verweilzeit fällt das erkaltete Spritzgußteil aus dem geöffneten Werkzeug. Die Schnecke fördert neue Formmasse zur Schneckenspitze, die Einspritzeinheit hebt von der Düse ab.
• Wie funktioniert das Blasformen? Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischen Verformlingen durch Aufblasen in einem formgebenden Blaswerkzeug. Durch ein Schlauchstück wird die Formmasse in ein Werkzeug extrudiert, welches dann mit Druckluft aufgeblasen wird.
• Wie funktioniert Kalandrieren? Die Kunstoffmasse wird zwischen mehreren beheizten Walzen zu einem endlosen Folienband gewalzt. Kalander bestehen aus zwei oder mehreren heizbaren Walzen, die parallel angeordnet sind und gegenseitig laufen. Das zu verarbeitende Polymer wird erst vorgemischt, dann geliert (vorgewärmt) und schließlich kalandriert. Die Folie wird von anderen Walzen übernommen. So kann die Dicke noch einmal reduziert werden.
• Wie funktioniert Streckblasen? Kunstoff wird von einem Extrudor in das Werkzeug gedrückt und erhält seine Form, diese erhitzte Preform wird anschließend durch die Blasmaschine aufgeblasen und wird in die Umfangs und Längsrichtung größer. Anschließend wird das Produkt ausgeworfen.
• Was ist ein Thermoplast? Was zeichnet ihn aus? Kettenförmige Makromoleküle, linear oder verzweigt. Geringe Festigkeit Hohe Bruchdehnung Niedrige Härte, E-Modul Teilkristallin Temperatur empfindlich Plastisch Verformbar Amorph (Viele Verzweigungen, lange Seitenketten) Energie durch Wärme löst schwache Nebenvalenzbindungen ohne die Molekülketten zu zerstören.
• Was ist ein Elastomer? Was zeichnet ihn aus? Weitmaschig vernetzte Makromoleküle. Nicht schmelzbar, löslich, plastisch verformbar. Quellbar Elastisch Schwach vernetzte Fadenmoleküle Vernetzung entscheidet über Anwedungs und Verarbeitungstemperaturen.
• Was ist ein Duroplast? Was zeichnet ihn aus? Räumlich eng vernetzte Makromoleküle. Nicht: Schmelzbar, löslich, plastisch verformbar, quellbar Hohe Festigkeit, Härte, E-Modul Niedrige Bruchdehnung.
• Unterschied Amorpher und Teilkristalliner Thermoplasten? Bei teilkristallinen Thermoplasten sind die Makromoleküle in bestimmten bereichen parallel zueinander gelagert. Dabei können die Polymerketten auch seitliche Verzweigungen besitzen. Bei amorphen Thermoplasten sind die einzelnen Molekülketten völlig regellos ineinander verknäult.

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