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Lernmaterialien
Was ist ein Makromolekül ?
Makromoleküle (Riesenmoleküle) sind sehr große Moleküle, die aus sich wiederholenden, gleichen oder unterschiedlichen Struktureinheiten bestehen und eine hohe Molekülmasse haben. Die Grundbausteine sind meist Atomgruppen, können aber auch Atome sein. Diese Grundbausteine werden auch Monomere genannt. Die Massen der Grundbausteine sind im Vergleich zur Molekülmasse sehr klein.
Welche Kräfte wirken innerhalb der Polymerketten, welche sorgen für den Zusammenhalt des Werkstoffes zwischen den Ketten?
Hauptvalenzkräfte:
Nebenvalenzkräfte:
Nennen Sie die Verfahren zur Herstellung von Kunststoffen und beschreiben Sie eines des Verfahren.
Kettenreaktion, bei der ungesättigte Moleküle
zu Makromolekülen verknüpft werden
Stufenreaktion, bei der Makromoleküle durch
„Addition“ ohne Abspaltung von Nebenprodukten
gebildet werden
Stufenreaktion, bei der Makromoleküle unter
Abspaltung von Nebenprodukten, z.B. Wasser oder
Alkohol, gebildet werden
Welche Einsatztemperaturen haben amorphe Thermoplaste?
Einsatztemperatur << Tg
Tg für amorphe Thermoplaste = 100°C bis 130°C
Welche Thermoplaste sind spröde und glasklar?
amorphe Thermoplaste
Was erhöht die Kristallinität von Thermoplasten?
Was verändert sich durch eine zunehmende Kristallinität?
Durch Erhöhung der Kristallinität
nehmen zu: Dichte, Festigkeit, Steifigkeit
nehmen ab: Verformungsvermögen, Transparenz
Warum werden Füllstoffe in Kunststoffe eingebracht?
Was sind Verstärkungsstoffe?
Verstärkungsstoffe sind grundsätzlich ebenfalls Füllstoffe. Der wesentliche Unterschied ist der, dass sie gezielt zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften eingesetzt werden. Verstärkungsstoffe sind daher überwiegend faserförmige Materialen oder Substrate mit einer größeren räumlichen Ausdehnung
• Glasfasern
• Naturfasern
• Kohlefasern und
• Metallfasern.
Nennen Sie wichtige Eigenschaften von Kunststoffen.
Kunststoffe sind leicht
Die Dichte ρ von Kunststoffen variiert zwischen 0,8 g/cm³ und 2,2 g/cm³ (bspw. PTFE). Generell
sind Kunststoffe für Leichtbauanwendungen meist gut geeignet und substituieren hier klassische
Werkstoffe wie Stahl oder selbst Aluminium.
Kunststoffe sind flexibel
E-Modul und Festigkeit (z.B. Zugfestigkeit) sind weit gespreizt und liegen z.T. wesentlich niedriger
als entsprechende Eigenschaften der Metalle.
Kunststoffe haben eine niedrige Verarbeitungstemperatur
• Die Verarbeitungstemperatur von Kunststoffen liegt zwischen Raumtemperatur und ca. 180 bis
330°C (bis 400°C in Sonderfällen).
Kunststoffe haben eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit.
Die Wärmeleitfähigkeit liegt bei Kunststoffen zwischen 4,2*10-2 bis 4,2*10-1 W/m K (103mal
geringer als bei Metallen). Kunststoffe sind somit sehr gute Wärmeisolatoren.
Kunststoffe sind häufig transparent und durchfärbbar
Viele Kunststoffe haben vergleichbare optische Eigenschaften wie mineralische Gläser, jedoch bei
höherer Zähigkeit und geringerem spez. Gewicht. Diese Eigenschaft ermöglicht vielseitige
Anwendungen im Bereich von der Optik.
Kunststoffe sind recyclebar:
Kunststoffe können durch verschiedene Varianten recycelt werden. Vorzugsweise sind sortenreine
Kunststoffe direkt als Regranulat verwendbar.
Kunststoffe sind chemisch beständig
Infolge des Bindungsmechanismus’ der Atome und Moleküle (Atombindung anstelle der
Ionenbindung) sind Kunststoffe nicht in gleicher Weise der Korrosion ausgesetzt wie Metalle.
Dadurch sind sie beständig gegen Mineralsäuren, Laugen und wässrige Salzsäuren, welche
Metallen sehr schaden
Kunststoffe sind durchlässig
Kunststoffe zeigen eine höhere Durchlässigkeit von Gasen und Flüssigkeiten infolge größerer
Atomabstände (niedrige Dichte). Sie weisen ein großes freies Volumen von bis zu 2,5% auf.
Beschreiben Sie das viskoelastische Verhalten von Kunststoffen.
Als Viskoelastizität bezeichnet man die zeit-, temperatur- und frequenzabhängige Elastizität von polymeren Schmelzen oder Festkörpern. Die Viskoelastizität ist durch ein teilweise elastisches, teilweise viskoses Verhalten geprägt. Das Material relaxiert nach Entfernen der externen Kraft nur unvollständig, die verbleibende Energie wird in Form von Fließvorgängen (Retardation) abgebaut. Das Verhalten kann mittels des Maxwell-Modell dargestellt werden.
Nennen Sie Vorteile für den Einsatz von Kunststoffen (min. 5)
• Geringe Dichte
• Elektrische Isolatoren
• Thermische Isolatoren
• Geräuschdämpfung
• Durchfärbbarkeit
• Mechanische Eigenschaften, elastische Verformbarkeit
• Leichte Formgebung bei relativ niedrigen Temperaturen
• Komplizierte Formen wirtschaftlich in einem Arbeitsgang
herstellbar
• Hervorragende Eignung für Massenproduktion
• Besondere Verbindungstechniken und Funktionen möglich, z.B. Schnappverbindungen, Filmscharniere
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