{"id":31,"date":"2020-07-27T17:14:31","date_gmt":"2020-07-27T15:14:31","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/?page_id=31"},"modified":"2021-02-02T17:13:08","modified_gmt":"2021-02-02T16:13:08","slug":"12-polymerwerkstoffe","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/12-polymerwerkstoffe\/","title":{"rendered":"11 Polymerwerkstoffe"},"content":{"rendered":"<p>Zusammenfassung von Robin und Michael<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong><u>Aufbau von Polymerwerkstoffen\/Kunststoffen<\/u><\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>Kunststoffe bestehen aus Makromolek\u00fclen<\/li>\n<li>Die jeweiligen Makromolek\u00fcle eines Kunststoffes sind aus wiederholenden Grundeinheiten aufgebaute Polymere<\/li>\n<li>Die Grundeinheiten (Monomere) sind organische Verbindungen<\/li>\n<li>Die Gr\u00f6\u00dfe der Makromolek\u00fcle eines Polymers variiert zwischen einigen 6 tausend bis \u00fcber eine Million Grundeinheiten<\/li>\n<li>Polymere k\u00f6nnen unverzweigte, verzweigte oder vernetzte Molek\u00fcle sein<\/li>\n<li>Lineare Polymere sind Thermoplaste; vernetzte Polymere sind Duroplaste, Weitmaschiger vernetzte Polymere sind elastische Kunststoffe (Elastomere)<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Thermoplaste<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>Lassen sich bei h\u00f6heren Temperaturen verformen, da die Makromolek\u00fcle kaum verbunden sind<\/li>\n<li>Die Makromolek\u00fcle sind lange unverzweigte Ketten, die v\u00f6llig regellos (amorph) oder regelm\u00e4\u00dfig (teilkristallin) angeordnet sein k\u00f6nnen.<\/li>\n<\/ul>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/files\/Bild11-1.jpg\" width=\"501\" height=\"190\" \/><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Elastomere <\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>In Elastomeren sind die Makromolek\u00fcle weitmaschig vernetzt. Die Vernetzungspunkte sind feste Bindungen.<\/li>\n<li>Elastomere lassen sich auf mindestens das Doppelte ihrer L\u00e4nge dehnen und kehren beim Loslassen in ihren Ausgangszustand zur\u00fcck. (Gummielastizit\u00e4t)<\/li>\n<\/ul>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/files\/Bild11-2.jpg\" width=\"500\" height=\"332\" \/><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Duroplaste <\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>In Duroplasten sind die Makromolek\u00fcle engmaschig vernetzt. Die Molek\u00fcle k\u00f6nnen beim Erhitzen nicht aneinander vorbeigleiten.<\/li>\n<li>Durch die dicht beieinander liegenden Vernetzungspunkte sind Duroplaste schlecht verformbar, weisen aber eine hohe H\u00e4rte auf.<\/li>\n<\/ul>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/files\/Bild11-3.jpg\" width=\"500\" height=\"339\" \/><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong><u>Herstellung von Polymerwerkstoffen<\/u><\/strong><\/p>\n<p><strong>Additionspolymerisation als Kettenreaktion (Polymerisation) am Beispiel Polyethylen<br \/>\n<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>Das Monomer Ethen (fr\u00fcher Ethylen) ist ein unges\u00e4ttigtes Molek\u00fcl.<\/li>\n<li>Die Doppelbindung besitzt eine h\u00f6here Bindungsenergie als eine Einfachbindung<\/li>\n<li>Wird diese Doppelbindung (z. B. durch thermische Energie) aufgebrochen, entsteht ein bifunktionelles Monomer mit freien Radikalen.<\/li>\n<li>Das Aufbrechen der Doppelbindung unter Bildung von Radikalen wird als Startreaktion bezeichnet.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Da die C-Atome nach dem Aufbrechen der Doppelbindung kein Elektronenoktett mehr aufweisen, reagieren die freien Radikale miteinander und mit dem Ethen, um wieder die Edelgaskonfiguration zu erreichen:<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/files\/Bild11-4.jpg\" width=\"501\" height=\"212\" \/><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Additionspolymerisation als Stufenreaktion (Polyaddition)<\/strong><\/p>\n<p>Bei der Stufenreaktion werden verschiedenartige molekulare Bausteine zu einem Makromolek\u00fcl zusammengesetzt.<\/p>\n<p>F\u00fcr die Herstellung von Polyurethan (PU) werden ein Diol und ein Diisocyanat ben\u00f6tigt:<\/p>\n<p><strong> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/files\/Bild11-5.jpg\" width=\"499\" height=\"144\" \/><\/strong><\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/files\/Bild11-6.jpg\" width=\"500\" height=\"200\" \/><\/p>\n<p><strong>\u00a0<\/strong><\/p>\n<p>Das Produkt hat an den Enden eine OH-Gruppe und eine NCO-Gruppe, die mit anderen Produkten oder weiteren Monomeren reagieren k\u00f6nnen.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Kondensationspolymerisation (Polykondensation)<\/strong><\/p>\n<p>Bei der Polykondensation wird bei der Addition zweier Monomere ein niedermolekulares Produkt<\/p>\n<p>(z. B. Wasser) abgespalten.<\/p>\n<p>F\u00fcr die Herstellung von Polyestern werden ein Diol und eine Dicarbons\u00e4ure ben\u00f6tigt:<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/files\/Bild11-7.jpg\" width=\"501\" height=\"145\" \/><\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/files\/Bild11-8.jpg\" width=\"499\" height=\"185\" \/><\/p>\n<p>Das Produkt hat an den Enden eine OH-Gruppe und eine NCO-Gruppe, die mit anderen Produkten oder weiteren Monomeren reagieren k\u00f6nnen.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong><u>Eigenschaften und Anwendungsgebiete von Polymerwerkstoffen<\/u><\/strong><\/p>\n<p><strong>Technische Eigenschaften:<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>schlecht elektrisch leitend<\/li>\n<li>bei tiefen Temperaturen spr\u00f6de<\/li>\n<li>bei h\u00f6heren Temperaturen plastisch verformbar<\/li>\n<li>geringe Dichte<\/li>\n<li>schmelzen oder zersetzen sich bei verh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfig geringen Temperaturen<\/li>\n<li>chemische Best\u00e4ndigkeit bei Raumtemperatur an der Luft<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die Eigenschaften von Kunststoffen lassen sich durch die Wahl der Makromolek\u00fcle, Herstellungsverfahren und durch die Beimischung von Additiven variieren.<\/p>\n<p><strong>Eigenschaften von Kunststoffen:<\/strong><\/p>\n<p><strong> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/files\/Bild11-9.jpg\" width=\"500\" height=\"149\" \/><\/strong><\/p>\n<p><strong>Eigenschaften von Thermoplasten im Vergleich zu Stahl:<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>Thermoplasten haben eine geringere Dichte, Schmelztemperatur, W\u00e4rmef\u00e4higkeit, Steifigkeit und Festigkeit als Stahl.<\/li>\n<li>Thermoplaste haben eine h\u00f6here Schmelzw\u00e4rme, W\u00e4rmekapazit\u00e4t und W\u00e4rmedehnung als Stahl.<\/li>\n<\/ul>\n<p><strong>Zugfestigkeit von Thermoplasten:<\/strong><\/p>\n<p><strong><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/files\/Bild11-10.jpg\" width=\"502\" height=\"292\" \/><\/strong><\/p>\n<p><strong>\u00a0<\/strong><\/p>\n<p><strong>Verformungsverhalten von teilkristallinen Thermoplasten:<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>Bei tiefen Temperaturen verhalten sich Polymerwerkstoffe grunds\u00e4tzlich spr\u00f6de.<\/li>\n<li>Eine Erweichung tritt im Temperaturbereich um die Glas\u00fcbergangstemperatur herum ein.<\/li>\n<li>Bei der Schmelztemperatur werden die kristallinen Bereiche aufgeschmolzen. Durch die freiwerdende W\u00e4rme werden van-der-Waals-Kr\u00e4fte zwischen den Molek\u00fclen \u00fcberwunden.<\/li>\n<li>Bei weiterer Temperaturerh\u00f6hung findet die thermische Zersetzung statt.<\/li>\n<\/ul>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/files\/Bild11-11.jpg\" width=\"500\" height=\"257\" \/><\/p>\n<ol>\n<li>Die Spannungs-Dehnungskurve zeigt einen linear steilen Anstieg. Die Proben brechen nach sehr kleinen Deformationen spr\u00f6de.<\/li>\n<li>Der steile Anstieg tritt infolge der Verformung der amorphen Bereiche auf. Beim lokalen \u00dcberschreiten der Glas\u00fcbergangstemperatur tritt eine lokale Einschn\u00fcrung (Spannungsabfall) auf.<\/li>\n<li>Oberhalb der Glas\u00fcbergangstemperatur weisen teilkristalline Thermoplaste eine stetige Verformungskurve auf. Es findet eine gleichm\u00e4\u00dfige Entkn\u00e4uelung der amorphen und Entfaltung der kristallinen Werkstoffbereiche statt.<\/li>\n<li>Oberhalb der Schmelztemperatur verhalten sich teilkristalline Thermoplaste weich, lederartig, gummiartig.<\/li>\n<\/ol>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Zustandsbereiche von Thermoplasten:<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>Kunststoff kann in folgenden Zustandsbereichen vorliegen:\n<ul>\n<li>\u00dcbergangsbereich (Glas\u00fcbergang) oder Einfriertemperaturbereich beziehungsweise Erweichungstemperaturbereich (ET)<\/li>\n<li>Kristallisationstemperaturbereich (KT)<\/li>\n<li>Flie\u00dftemperaturbereich (FT)<\/li>\n<li>Zersetzungstemperaturbereich (ZT)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li>Je nach Aufbau der Makromolek\u00fcle hat jeder Kunststoff, in Abh\u00e4ngigkeit von der Temperatur, einen entsprechenden Zustandsbereich.<\/li>\n<\/ul>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/files\/Bild11-12.jpg\" width=\"499\" height=\"394\" \/><\/p>\n<p><strong>Einsatztemperaturbereiche:<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>Die maximalen Einsatztemperaturbereiche von Kunstoffen sind viel geringer als die Einsatztemperaturbereiche von Metallen.<\/li>\n<li>Der maximale Einsatztemperaturbereich von Polyethylen (PE) liegt zum Beispiel zwischen 90\u00b0C und 120\u00b0C.<\/li>\n<li>Der maximale Einsatztemperaturbereich von Aluminium liegt hingegen zwischen 300\u00b0C und 520\u00b0C.<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Recycling von Kunststoffen:<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>Thermoplaste wie Polyethylen, Polypropylen und Polyethylenterephthalat sind recycelbar.\n<ul>\n<li>Zun\u00e4chst werden die Kunststoffabf\u00e4lle nach Gr\u00f6\u00dfe und Material sortiert.<\/li>\n<li>Daraufhin werden die Kunststoffe zerkleinert und gereinigt.<\/li>\n<li>Danach werden die zerkleinerten Kunststoffe nach Farben getrennt.<\/li>\n<li>Als n\u00e4chstes wird das Material bei 220\u00b0C aufgeschmolzen und noch einmal gefiltert.<\/li>\n<li>Im Anschluss wird der fl\u00fcssige Kunststoff abgek\u00fchlt und zu Granulat verarbeitet.<\/li>\n<li>Das Granulat kann weiter verarbeitet werden um daraus neue recycelte Erzeugnisse herzustellen<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Zusammenfassung von Robin und Michael &nbsp; Aufbau von Polymerwerkstoffen\/Kunststoffen Kunststoffe bestehen aus Makromolek\u00fclen Die jeweiligen Makromolek\u00fcle eines Kunststoffes sind aus wiederholenden Grundeinheiten aufgebaute Polymere Die Grundeinheiten (Monomere) sind organische Verbindungen Die Gr\u00f6\u00dfe der Makromolek\u00fcle eines Polymers variiert zwischen einigen 6 tausend bis \u00fcber eine Million Grundeinheiten Polymere k\u00f6nnen unverzweigte, verzweigte oder vernetzte Molek\u00fcle sein Lineare [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":11515,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_bbp_topic_count":0,"_bbp_reply_count":0,"_bbp_total_topic_count":0,"_bbp_total_reply_count":0,"_bbp_voice_count":0,"_bbp_anonymous_reply_count":0,"_bbp_topic_count_hidden":0,"_bbp_reply_count_hidden":0,"_bbp_forum_subforum_count":0,"footnotes":""},"class_list":["post-31","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/31","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/wp-json\/wp\/v2\/users\/11515"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=31"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/31\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":144,"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/31\/revisions\/144"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/werkstofftechnik2020\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=31"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}