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Kunststoffe - Eigenschaften und Herstellung
- Formbarkeit, Härte, Elastizität, Bruchfestigkeit, Temperatur-, Wärmeformbeständigkeit und Beständigkeit durch Auswahl vom Ausgangsmaterial, Herstellungsverfahren und Beimengung von Additiven variieren
- synthetische Kunststoffe durch Polymerisation aus Monomeren
- halbsynthetische durch Modifikation natürlicher Polymere
Polymerisationsreaktionen
- Kettenpolymerisation: radikalische Polymerisation, ionische Polymerisation, Polymerisation mit metallorganischen Katalysatoren
- Stufenpolymerisation: Polykondensation, Polyaddition
Kettenpolymerisation - allgemein
- Wachstum mit Molekül, an welches weitere Monomere addiert werden#
- startendes Molekül = Initiator, aufwachsendes Molekül = Monomer
- Zahl der Monomere ist der Polymerisationsgrad
- z.B. Ethen zu Polyethylen
Kettenpolymerisation -ionische Polymerisation
- Wachstumsreaktion durch Ionen initiiert und fortgepflanz
- beginnt durch Zusatz einer Lewis Säure oder Base
- Polymere, deren Ketten aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Monomertypen bestehen, heißen Copolymere
- wenn Copolymer aus langen Blöcken des einen und darauffolgenden langen Blöcken des anderen Monymers bestehen, nennt man dies Blockcopolymere
- hier kommt ionische Polymerisation zum Einsatz
- Nachteil ist hohe Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen, Wasser und Sauerstoff
- aufwendiger und kostenintensiver
Kettenpolymerisation - Polymerisation mit metallorganischen Katalysatoren
- Wachstumsreaktion durch Katalysatoren initiiert
- Katalysatoren sind z.B. chirale Zirkoniumverbindungen, Gemisch aus Titantetrachlorid und Triethylaluminium
- Hochdrucksynthese: unregelmäßige Anordnung, geringe Dichte
- Niederdrucksynthese: regelmäßige Anordnung, höhere Dichte
Stufenpolymerisation - Polykondensation
- Reaktion zwischen Monomeren unter Abspaltung kleinerer Moleküle
- Polyester aus Dicarbonsäure und einem Diol (zweiartiger Alkohol), Polyamide aus Dicarbonsäure und einem Diamin
Stufenpolymerisation - Polyaddition
- mehrere Monomere lagern sich unter Übertragung von Protonen, jedoch ohne Abspaltung niedermolekularer Produkte aneinander
Wichtige Kunststoffe
- Polyethylen (PE) 40% häufigster Kunststoff
- Polypropylen (PP)
- Polyvinylchlorid (PVC)
- Polystyrol (PS)
- Polyurethan (PU)
- Polyethylenterephthalat (PET)
Kautschuk - Naturkautschuk
- natürliches Polymer aus Monomeren des Isopren
- in großen Mengen für Reifen, und medizinische Artikel
- aus Rinde des Kautschukbaumes
- Vulkanisation: verhindert erweichen und fließen und verleiht elastischen Zustand, erhitzen von Kautschuk mit S
Kautschuk - Synthetischer Kautschuk
- war lange nicht möglich
- Einsatz von anionischen Polymerisationsverfahren und durch Ziegler-Natta Katalysatoren können stereoreguläre Polymere von Isopren und Butadien erhalten werden
- Herstellung durch Modifikation des Isoprenmonomers und erhalten von Copolymeren
- Butylkatuschuk
Hochleistungspolymere - flüssigkristalline Polymere
- Polymere, deren Ketten flüssigkristalline Phasen bilden
- orientieren sich zu Bündeln an
- sehr hohe Zugbelastung wie Metall oder Kohlenstofffasern
- durch geringe Dichte in Flugzeug- und Fahrzeugbau
Hochleistungspolymere - elektrisch leitende Polymere
- Zugabe von Substanzen, die entweder oxidieren oder reduzieren und dadurch freie Stellen für Elektronenbewegung schaffen, werden elektrisch leitende Polymere erzeugt
- mit Brom Iod oder Perchlorsäure
- angewandt in Batterien und antistatische Beschichtungen
- auch Halbleiter möglich
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