Lernzettel Kunststoffe

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anschließen. (Licht) Polymerisation 2 chem. Reaktion, bei der Honomere, meist ungesättigte organ. Verbindungen, unter Einfluss von Katalysatoren und unter Auflösung der Mehrfachbindung zu Polymeren reagieren. Polymer Moleküle mit langen Ketten, bestehend aus miteinander verbundenen Monomeren Peroxidgruppe Dibenzoylperoxid als Radikalbilder 1. Startreaktion, bei der das aktive Zentrum gebildet wird R- . K b) Duroplaste (vernetzte Kunststoffe) RR feste Bindungen in Form eines dreidimensionalen Netzes engmaschig miteinander vernetzt ↳nicht schmelzbar, sehr spröde und hart bei hoher Temp.: Atombindungen lösen sich; verkonit" mehr als 2 funktionelle Gruppen Beispiele: Phenol- oder Formaldehydharze, Polyester, Silikon SABRINA CREATIVE DESIGN www.stilkunst.de 4 LDPE, stark verzweigte Polymerketten, daher geringe Dichte unter hohem Druck hergestellt; Reinsfestigkeit Bsp.: Verpackungsfolien, Tragetaschen 2. Wachstumsreaktion, bei der die makromolekulare Kette in einer Kettenreaktion wächst ↳ Kettenverlängerung Henge an Honomeren beeinflusst Länge der Kette Allgemein R-R -R +R (I I 3. Abrruchreaktion, bei der das Wachstum der Kette durch Disproportionierungsreaktionen oder Kombinierung irreversibel beendet wird (π M c) Elastomere (vernetzte Kunststoffe) gummielastisch, verknäult Netzstruktur (viel weitmaschiger, 3D verknüpft) durch Druck verformbar → durch in Ruhe lassen kommen sie zurück in Ausgangsstruktur Beispiele: Kautschuk, Polyisopren, Reifen, Gummibänder R+C-C- + C=C- -C-R *** R. RR-R 29.03.2023 R -R Vulkanisation -R Jn+m+2 R+c-c-c-C-H+ 11 N c=c+c=c+R [MM]m DIN A45x5 mm LIGHT GREY . . Taktizität von Kunststoffen Def. beschreibt in bestimmten Intervallen wiederkehrende Anordnung von Seitenketten in einem Polymer Lo man unterscheidet drei Grundtypen isotaktisch ist ein Polymer, wenn alle Reste in eine Richtung zeigen n z. B.: z. B. ataktisch bei einer zufälligen räumlichen Anordnung der Reste z. B. Ethin H-CEC-H n Monomere mit Dreifachbindungen I ·C •C-C-C-C-C H CH₂ CH₂ H CH3 H Auswirkungen → beeinflusst räuml. Aufbau eines je gleichmäßiger der Aufbau, desto leichter die Ausbildung einer Kristallstruktur Grad der Kristallinität beeinflusst fast alle Eigenschaften des Kunststoffes (Härte, Sprödigkeit) bei isotaktischen Polymeren liegen Molekülstränge näher beieinander als bei syndio-/ataktischen Polymeren → Van-der-Waals-Kräfte größer Phenylethen ICII ! Honomere bei der Polymerisation Chlorethen n. O n C=C IFI 0. Vinyl Tetrafluorethen IFI IFI •C-C CH radikal. (auch: Styrol o. Vinylbenzol) Acrylnitril (AN) FI -C-C C. C. + ! (દખમુ CH Polymerisation CENI Vinyl chlorid CH3 radikal. Polymerisation ------ Methacrylsäuremethylester. radikal. Polymerisation radikal. Polymerisation radikal Polymerisation radikal. Polymerisation C-5-CH3 SABRINA CREATIVE DESIGN | www.stilkunst.de • Syndiotaktisch, wenn die Reste abwechselnd nach vorne oder hinten zeigen - 2. B.: C-C-C-C. C.-... HCH₂ CH₂ H A zw. Molekülen der Makromoleküle bilden sich je nach Art der in den Monomeren vorliegenden Atomgruppen Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-WW oder Wasserstoffbrückenbindungen aus Zwischenmolekulare Kräfte wachsen mit Größe (Oberflächeneffekt) und Ordnungsgrad der Molekule WW bilden Eigenschaften aus, da lange Makromolekülketten Polychlorethen (PCE) -C -C-C-C 1 I I I I H ial H ICII H Polystyrol (PS) O -C O Polyacrylnitril (PAN) Polytetrafluorethen (PTFE) - Teflon FIA AIAF IAI I c-c- C-C IR IF IF IF IFI FI C-... I I H 1 -C--- T ICII Polymethacrylsäuremethylester (PMMA) m CH3 CH3 CH3 HAVA 6-CH3 für Getränkebecher, CD-Hüllen, Joghurtbecher → Nutzung für Beschichtung von Pfannen, elekt. Isoliermaterial,... → thermoplast. Kunststoff DIN A455LIGHT GREY 2- Propen 1,3 Butadien gelig til CH3 apligtin trans Sinterverfahren Def.: Sintern ist ein Verfahren zur Herstellung von Metallteilen und Keramikteilen ↳durch Zusammenpressen des pulverförmigen Ausgangsmaterials entsteht fein-/grobkörniger Grünkörper mit Temperaturbehandlung zum festen Werkstück Isopren (2-Methyl-1,3-Butadien)Thermoplast px Terephtalsäure radikal. Polymerisation H-O-C ..?6-w (carbony 2n. H-6-C-COOH H-C-COOH cis-Polyisopren H Bsp mit Zitronensäure Weichmacher 1,2-Ethandial H-O-C -8-H Hydroxy 20. . Polypropen (PP) →Naturkautschuk (Thermoplast) vier funktionelle Gruppen • kann mit sich selbst reagieren • erhitzt H CH3 Polykondensation Def. verschiedene oder gleiche Monomere reagieren, die aber mind, zwei unterschiedl. funktionelle Gruppen im Molekul haben, unter Abspaltung niedermolekularer Produkte, miteinander SABRINA CREATIVE DESIGN www.stilkunst.de DAR Poly kondensation H CH3 2x Butadien H-5-C-COOH N-C-COOH trans Voraussetzungen für Polykondensation: mind. bifunktionelle Monomere (2 funktionelle Gruppen) z. B. Carboxyl-, Hydroxyl- oder Aminogruppen • Verknüpfung erfolgt zu Dimeren; schließlich zu Hakromolekülen → bei Reaktion der funktionellen Gruppen spaltet sich kleines Holekul ab (meist Wasser, Alkohol, NH3) Polykondensation aus bifunktionellen Molekülen → lineares, thermoplast. Makromolekül/Kunststoff trifunktionellen → Bildung von 3D-vernetzten duroplast. Makromolekülen Wo? In PVC-Böden, Plastikspielzeug, Produktverpackungen, Deos Pypy W Polyester poliit 4-C-C-0-0-C-COOH 4-C-COOH CH3 Polyzitronensäure Vulkanisation Schwefel- brücken +H₂O Wys + 20 H₂O CH₂ Gummi (Elastomer) Def.: Weichmacher sind Flüssige oder feste organische Verbindungen mit geringer Flüchtigkeit, die sich in den Polymer einarbeiten lassen und dessen gewünschten Eigenschaften (Dehnbarkeit, Plastizität, Weichheit, Elastizität,...) DIN A455LIGHT GREY n. äußere: Weichmacher wird in Kunststoff eingearbeitet, liegt zw. Makromolekülen vor tretet mit innen in WW, wodurch zw Makromolekülen weniger WW vorliegen diffundiert im Laufe der Zeil aus, nicht langfristig weitere Beispiele 4,6-Hexandisäure 6- Aminohexansäure 2x Phtolsäure 8¹ & ↳ (carboxylg. 4 H₂O para R₂-Ñ=C=O 1,6- Diaminohexan + n. №- oder Hethanal (Formaldehyd) Aminogruppe Phtalsäureanhydrid 0¹ Q CH₂OH meist als Lederersatz, Besenborsten Polyaddition Def: geschieht ohne Abspaltung von niedermolekularen Produkten Voraussetzung: Moleküle mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen Produkt Polyaddukte meist bei Isocyanaten mit Poly-Alkoholen Thermoplaste R-N=C=C Polyurethane (Schaumstoffe: Weich- und Hartschäume) CNH, CH₂OH + H₂O →R-N Phenolplaste (Phenolharze, Formaldehydharze) 1. Phenol in elektrophiler Substitutionsreaktion reagiert an Positionen 2 oder 4 seines Benzolringes an Methanal SABRINA CREATIVE DESIGN www.stilkunst.de •n Synthese des Polyurethans mit Wasser Isocyanatgruppen reagien zu Aminogruppen und Kohlenstoffdioxid CO₂ (9) ↑ Polykonden. Polykonden gebildeter Kunststoff wird durch entweichendes Gas aufgeschäumt to je nach Wahl der Reaktionsbedingungen und der Monomere. • Weichmacher über Copolymerisation eingeführt ist über kovalente Bindungen in Makromoleküle eingearbeitet Ethandiol innere: H-C-C-H Abstände der Hakromoleküle werden vergris Bert; Makromolekule sind weitmaschiger vernetzt Kunststoff bleibt dauerhaft weich Nylon 6,6 6 - 3 -CH₂-CH₂ - 3 - 2 - 2 - CM → weiche Schäume → harte O Perlon; Polyamid 6 CONH 2. Kondensationsreaktion: substituierte Phena + Phenolmolekül 8.6 Peptidbindung Duroplast, 3-dimensional vernetztes kunststoff, bildet Harz - H₂O + (0= U-1 olo Bakelit . - ل - . Reaktionsmechanismus der Polyaddition zur Bildung eines Polyurethans Diisocyan butan Oc=N+CH₂+₁ Ñ=C=0> I mesomere 10-2-Ñ CH₂t₂ Ñ=C=0> (Polstermaterial) (Schall-/Wärmedämmung) Grenzstruktur H NH N .... -- L▷ Herstellung von Steckdosen, Radio-/Telefongehäuse Jn -- 2n. H₂O CH2-CH-CHICH-Necco. Klammerschreibweise H-O- CH₂ - CH₂ - H + ↓ H-Ộ - CHI - CHI -Ôi 10-C-N+CH₂₁₂ Ñ=C = 0; Aminoplaste = Synthese der Harnstoff-Formaldehyd-Harze Harnstoff (Formaldehydderivat) Hethanal 6 DIA P=C-NECH₂₂ Ñ=c. 2+2-8 Eatery Peptidy K 6=c Duroplast CH₂OH DIN A4 55 LIGHT GREY Verarbeitung von Kunststoffen Thermoplaste 1. Aufbereitung pulverförmige Kunststoffe mit Busatzstoffen homogen vermischt, aufgeschmolzen und zu Granulat zerkleinert Ls (stabilisator, weichmacher) 2. Verarbeitung Wiederaufschmelzen des Kunststoffgranulats im Extruder - Granulat Zylinder Extrudieren PUSHEEMSE Spritzgießen Pressen diskontinuierliche Extrudieren plastifizierter Kunststof Temperatursensor Kunststoffschmelze kontinuierlich durch ein Werkzeug mit formgebender Öffnung gedrückt ↳ Breitschlitedrüsen: Ls Ringdüsen: Rohre und Schläuche Heibänder Dise Wirtschaftlicher Aspekt Schließeinheit" ↳öffnet und schließt das Werkzeug, in dessen Hohlraum die plast. Hasse über ein Anguss. System eingespritet wird Herstellung von Hassenartikeln oder komplizierten Formteilen (Schüsseln, Spielfiguren) Extrusions-Erzeugnisse Verarbeitung von Kunststoffen 1. Werkstoffliche Verwertung (Thermoplaste) Unterscheidung zw. (nicht) sortenreine Kunststoffe a) nicht/gering verschmutzt Abfälle bei Produktion von Kunststofffertigteilen •Aufarbeitung einfach und effizient zerkleinert, wiederaufgeschmelet neue Form Wahl des richtigen effizienten Verfahrens je nach An der Kun plastifizierte Kunststoff in offenes Werkzeug gespritzt, das sich dann schließt hoher Druck Werkstück geformt Teile, die mit Hatten oder Vliesen verstärkt werden. b) bereits gebraucht, verschmutzt • Makromoleküle meist beschädigt (durch Temp. + Ox.) Kosten der Aufarbeitung nur günstig wenn Verkaufsers-Recyclingkosten Materialsparung Hoher Energie- & Wasserafwand Kunststoffplatten durch Extrudieren ↳ Weiterverarbeitung beim Warmformen und Vakuum-Tiefziehen L> Folien, Platten werden bis zum Weichwerden erwärmt und über Form gezogen 42.8. Joghurtbecher nicht mehr dieselben Eigenschaften Aufarbeitung aufwendig und teuer → minderwert. Qualitat Duroplaste nur mit Partikelrecycling" - im beheizten Zylinder des Extruders dreht sich Schnecke L> fördert Kunststoffmasse nach vorn und verdichtet es Haterial wird vom Zylinder bis zum plast. Fließen erhitzt ↳ tritt durch ein der Schnecke nachgeschaltetes, formgebendes Werkzeug (Düse) aus sofortige Kühlung: Kunststoff bleibt in geplanter Form ما SABRINA CREATIVE DESIGN www.stilkunst.de Hohlkörperblasen extrudiertes Schlauchstück im Werkzeug wird mit Druckluft aufgeblasen plastifizierte Kunststoff wird an vorgeformte Innenwände gepresst für Flaschen, Kanister, Fässer . Folienblasen Kunststoffschmelze durch Ringdüse zum dünnwandigen Schlauch geformt mit Druckluft aufgeblasen Blasfolien verarbeitet zu Beuteln Kalandrieren ( Wäschemangel) • Herstellung von Folien Kunststoffmasse in plast. Zustand zwischen mehreren gegenkäufigen Walzen cum endlosen Folienbound breitgewalet nach Verlassen des Kalanders: Folie durch Prägen mit Z.B. Ledernarbung behandelt werden. Taschen, Hollen,.... Duroplaste weder wärmeformbar noch schweißbar → wie Holz bearbeitbar aus unvernetzen Vorprodukten hergestellt + in Form gebracht und reagieren durch Wärme o. Katalysator zum duroplast. Kunststoff hårten aus" Herstellung von Bootskörpern, Schwimmbecken. 2. Rohstoffliche Verwertung kleinteilige, verschmutzte u. nicht sortenreine Kunststoffe • Umwandlung der Hakromolekule Monomere; stoffgemische aus Alkanen ↳kann zur Erzeugung von Honomeren dienen 3 Verfahrenswege: ↳ Petrochemische Verfahren für gemischte Altkunststoffe (Pyrolyse Hydrierung)→ erdölartige Produkte ↳ Solvolytische verfahren für Polykondensate/-addukte (Umkehrung und in Monomere wieder gespalten mit H₂O) ↳>Hochofen für Altkunststoffe (Ersatz für schwerd zur Reduktion von Eisenerz) 3. Energet. Verwertung (Kunststoffabfälle, die sich nicht nach den vorherigen Verfahren verwerten lassen) Verbrennung zur Energieerzeugung (da Kunststoffe hohen Heizwert haben) 4. Abbaubare Kunststoffe (Polymere, die nach dem Gebrauch unter natürlichen Bedingungen zerfallen) thermoplast. Kunstst. auf Basis von Cellulose DIN A45x5 m LIGHT GREY