VII. Inhaltsübersicht. Vorwort

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1 VII Inhaltsübersicht Vorwort 1 Einführung l 2 Struktur der Makromoleküle Grundbegriffe Konstitution Konfiguration Konformation 30 3 Synthese von Makromolekülen, Polyreaktionen Kettenwachstumsreaktionen Stufenwachstumsreaktionen Organische Polymere mit anorganischen Gruppen Polyreaktionstechnik Das Makromolekül in Lösung Verteilungsfunktionen Thermodynamik von Polymerlösungen Charakterisierung von Makromolekülen 241 Anhang A4: Verdünnte Polymerlösungen; Scalinggesetze; Hydrogele; Streufaktor P(q)\ Gemischte Lösemittel; Copolymerlösungen V»CD 5 Das Makromolekül als Festkörper und als Schmelze Strukturen Thermische Eigenschaften und Umwandlungen Mechanische Eigenschaften, Rheologie Optische und elektrische Eigenschaften Verarbeitung von Makromolekülen Qualitative Analyse von Makromolekülen Äußere Merkmale Abtrennung von Hilfsstoffen Qualitative Analysen Löslichkeit von Polymeren Reaktionen an Makromolekülen Besonderheiten der Reaktionen an Makromolekülen Polymeranaloge Reaktionen Polysaccharidchemie Vernetzungen Alterung und Alterungsschutz von Polymeren 488 Bibliografische Informationen digitalisiert durch

2 Vili 8 Verwertung von Kunststoffen Kunststoffe und Umwelt - der Lebensweg zählt Abfallmanagement: Ziele & Rahmen - Strategien & Konzepte Kunststoffabfalle sind Rohstoffe Abfallmanagement Kunststoffabfälle und Sekundärressourcen 518 Anhang A8: Verwertung von Kunststoffen >CD Literatur 519 Abkürzungen von wichtigen Polymeren 523 Physikalische Größen 524 Register 525

3 IX Inhaltsverzeichnis Vorwort V 1 Einführung i 2 Struktur der Makromoleküle Grundbegriffe Klassifizierung der Makromoleküle Nomenklatur Anorganische Makromoleküle Organische Makromoleküle Biopolymere Polymerisationsgrad und Molmasse Das Zahlenmittel M n Das Massenmittel M w Das Zentrifugenmittel M z und die allgemeine Form für Mittelwerte Darstellung der Mittelwerte als Momente Die Uneinheitlichkeit U Beispiele Gewichtete Polymerisationsgrade Différentielle und integrale Verteilungen Konstitution Konstitutionsisomerie Copolymere Statistische Bipolymere Alternierende Bipolymere Gradientbipolymere Pfropf- oder Graftcopolymere Molekularstruktur Lineare Makromoleküle Verzweigte Makromoleküle Netzwerke Konfiguration Definition Monotaktische Polymere Ditaktische Polymere Ataktische Polymere Cis-trans-lsomerie Konformation Einleitung Mikrokonformationen Makrokonformationen Konformationsstatistik Einführung Der mittlere Kettenendenabstand und der mittlere Trägheitsradius 34

4 Das Zufallsknäuel Die frei rotierende Polymerkette Die Polymerkette mit eingeschränkter Rotation Die Persistenzlänge Das Kuhnsche Ersatzknäuel Das Persistenzkettenmodell Die Beziehung zwischen <h> und <R> Trägheitsradien für verschiedene Modell-Makromoleküle Polydispersität Verzweigte Polymere 46 Synthese von Makromolekülen, Polyreaktionen Kettenwachstumsreaktionen Radikalische Polymerisation Startreaktion Wachstumsreaktion Abbruchreaktion Kettenübertragungsreaktionen Kinetik der radikalischen Polymerisation Verteilungsfunktionen bei der radikalischen Polymerisation Abweichungen von der normalen radikalischen Kinetik Kontrollierte radikalische Polymerisation Ionische Polymerisation Anionische Polymerisation Kationische Polymerisation Koordinative Polymerisation Polymerisation der Olefine Polymerisation der Diene Wachstumsreaktion und aktive Zentren Kettenabbruch, Kettenübertragung Polymerisation von Cycloolefinen Polymerisation des Acetylens Gruppentransferpolymerisation Copolymerisation Copolymerzusammensetzung Kinetik der Copolymerisation Alternierende Copolymere Blockcopolymere Pfropfcopolymere Stufenwachstumsreaktionen Polykondensation Polyamidbildungsreaktionen Weitere Polykondensate mit N-Atomen und Heterocyclen in der Kette Polyestersynthesen Flüssig-kristalline Polymere Phenoplaste Aminoplaste 132

5 Poly(alkylensulfide).8 Polyphenylene, Polyphenylenvinylene.9 Poly(arylensulfide), Polysulfone.10 Polyether, Polyethersulfone, -imide und -ketone Ionene Polyaddition Polyurethane Polyepoxide Dendrimere In v/fro-synthese von Biopolymeren 141 Polydiene, Polysaccharide, Lignin, Proteine, Polynucleotide Organische Polymere mit anorganischen Gruppen Polyorganosiloxane (Silikone) Polysilane Polycarbosilane Polygermane Polymere abgeleitet von Zinn, Blei und weiteren Elementen der 4. Gruppe Bor enthaltende Polymere Aluminium enthaltende Polymere Stickstoff enthaltende ungewöhnliche Polymere Phosphor enthaltende Polymere Arsen, Antimon und Wismut enthaltende Polymere Selen und Tellur enthaltende Polymere Polymere mit Übergangsmetallen in der Kette und Koordinationspolymere Polyreaktionstechnik Lösungspolymerisation Fällungspolymerisation Substanzpolymerisation Gasphasenpolymerisation Polymerisation in fester Phase Polymerisation in Einschlussverbindungen Suspensionspolymerisation Emulsionspolymerisation Polymerisation monomolekularer Schichten nach Langmuir-Blodgett Interphasenpolykondensation (Grenzflächenpolykondensation) Das Makromolekül in Lösung ni 4.1 Verteilungsfunktionen Die Kettenendenabstandsverteilung Verallgemeinerung auf drei Dimensionen Segmentdichteverteilung Die Gaußschs Segmentdichteverteilung Die gleichmäßige Segmentdichteverteilung Kraft-Dehnungs-Relationen 180 XI

6 XII 4.2 Thermodynamik von Polymerlösungen Ideale und reale Lösungen 182 Enthalpie- und Entropieanteile des zweiten Virialkoeffizienten Das Gittermodell und die Flory-Huggins Theorie 186 Grundlagen 186 Das Gittermodell für Polymerlösungen 187 Die Mischungsenergie von Polymerlösungen; Flory-Huggins-G/ezcÄwng 190 Der Theta-Zustand Die Löslichkeitstheorie Phasengleichgewichte Binäre Systeme 198 Obere und untere kritische Lösungstemperaturen Polymere Mehrkomponentensysteme Theorie des ausgeschlossenen Volumens 207 Negative zweite Virialkoeffizienten 210 Starre Makromoleküle 212 Flexible Makromoleküle 213 Die Funktion r(8) 214 Die Funktion h{z) für die gleichmäßige Segmentdichteverteilung 216 Die Funktion h(z) für die GaußscAe Segmentdichteverteilung 218 Experimentelle Überprüfung der Theorie des ausgeschlossenen Volumens Scaling Theorie 221 Der osmotische Druck in halbverdünnten Lösungen 222 Die Korrelationslänge Vernetzte Makromoleküle und Kautschuk-Elastizität 224 Kautschuk-Elastizität 227 Netzwerkfehler und Vernetzungseffizienz 229 Weitere Netzwerkmodelle 230 Nicht-Gaußsche Netzwerktheorie 231 Gequollene Polymergele 232 Verschiedene Quellungsgrade und der Schermodul Zustandsgieichungen 237 Taü-Gleichung 237 Theorie des freien Volumens 238 Löchermodell Charakterisierung von Makromolekülen Kolligative Eigenschaften Membranosmose Dampfdruckosmose Ultrazentrifugation Sedimentationsgeschwindigkeit Sedimentationsgleichgewicht Experimentelle Techniken Klassische Streumethoden Dielektrische Polarisation Streuung von elektromagnetischer Strahlung Lichtstreuung 261 Lichtstreuung an kleinen Molekülen, Rayisigh-Streuung (d < A/20) 261

7 XIII Frequenzgemittelte Lichtstreuung 263 Zweikomponenten-Systeme 264 Der Cabannes-Faktor 267 Mehrkomponenten-Systeme 268 Lichtstreuung an großen Molekülen (Ä > d >?J20) 269 Die allgemeine Berechnungsformel für P(q) 270 Die Beziehung zwischen P(q) und dem Trägheitsradius <R> 272 Die Auswertemethode von Zimm 273 Miesche Streuung Röntgenstreuung Neutronenstreuung 280 Kontrastvariation Dynamische Lichtstreuung Grundlagen Experimentelle Techniken Transportprozesse Viskosität Reibungskoeffizienten Diffusion Das Makromolekül als hydrodynamisches Teilchen Chromatographische Verfahren Size Exclusion Chromatographie (SEC), Gelpermeationschromatographie(GPC) Elektrophorese Endgruppenanalyse Spektroskopische Methoden Ultraviolett Spektroskopie (UV/VIS) Infrarot Spektroskopie (IR) Optische Rotationsdispersion (ORD) und Circulardichroismus (CD) Massen-Spektroskopie (MS) Kernresonanz-Spektroskopie (NMR) Theoretische Grundlagen Anwendungen Elektrische Doppelbrechung und der Rotations-Diffusionskoeffizient Feldfluss-Fraktionierung Bestimmung der Kettenverzweigung von Polymeren 341 Anhang A4-I: Verdünnte Polymerlösungen, Scalinggesetze >CD Anhang A4-I1: Hydrogele -»CD Anhang A4-III: Die exakte mathematische Form des Streufaktors P(q)»CD Anhang A4-IV: Lichtstreuung an Polymeren in gemischten Lösemitteln >CD Anhang A4-V: Lichtstreuung an Copolymerlösungen»CD Das Makromolekül als Festkörper und als Schmelze Strukturen Klassifizierung Kristalline Polymere Kristallinität Struktur der Kristalle 345

8 XIV Röntgenstrukturanalyse Polymer-Kristallstrukturen (ausgewählte Beispiele) Morphologie und Textur Kristallisationsgrad Kristallitdicke Kristallitfehler Kristallisationskinetik Amorphe Polymere Morphologie Mesomorphe Phasen Thermische Eigenschaften und thermische Umwandlungen Phasenübergänge der ersten und zweiten Art Messmethoden zur Ermittlung thermischer Umwandlungen Thermische Größen Glasübergänge Schmelzen Andere Umwandlungstemperaturen Mechanische Eigenschaften, Rheologie Dehnung und Dehnungsmodul Poissonsche Zahl Kompression und Kompressionsmodul Scherung und Schubmodul Die Konstanten E, G, K und die Schallgeschwindigkeit Viskoelastizität und Zeitabhängigkeit Das Boltzmannsche Superpositionsprinzip Mechanisch dynamische Prozesse Das Torsionspendel Die Frequenzabhängigkeit der Elastizitätskonstanten ER, E\ und tant? Die Temperaturabhängigkeit von E für co= Zeit-Temperatur Superpositionsprinzip Molekulare Interpretation des Elastizitätsmoduls Anelastisches Verhalten Der Teleskop-Effekt Die nominelle Spannung Bruchvorgänge Schlag-und Kerbschlagzähigkeit Spannungskorrosion Zeitstandzugfestigkeiten und Ermüdungsbrüche Reibung Abrieb Optische und elektrische Eigenschaften Optische Eigenschaften Brechung, Reflexion, Absorption, Transparenz und Streuung Totalreflexion, Wellenleitung, optische Speicher Glanz, Trübung, Farbe Nichtlineare optische Eigenschaften Elektrische Eigenschaften 424

9 XV Dielektrische Eigenschaften Elektrische Leitfähigkeit Verarbeitung von Makromolekülen Allgemeine Aspekte Modifizierung des Rohpolymers Verarbeitung der Thermoplaste und Duroplaste Urformen Umformen Fügen, Spanen Verarbeitung der Elastomere Allgemeine Aspekte Aufbereitung Formgebung Verarbeitung zu polymeren Verbundstoffen Allgemeine Aspekte Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) Oberflächenveredlung Verarbeitung zu Synthesefasern Allgemeine Aspekte Spinnverfahren Faserbehandlung Qualitative Analyse von Makromolekülen Äußere Merkmale Aussehen, Farbe, Transparenz, Oberfläche Spannungs-Dehnungsverhalten Abtrennung von Hüfsstoffen Qualitative Analysen Beilsteinprobe auf Halogene Brennprobe Trockenes Erhitzen im Glührohr Schmelzbereich Nachweis von Heteroelementen Nachweis der Halogene Chlor, Brom und Jod Nachweis von Fluor Nachweis von Stickstoff Nachweis von Schwefel Nachweis von Phosphor Nachweis von Silicium Löslichkeit von Polymeren Homopolymere Copolymere, Polymerblends 477

10 XVI 7 Reaktionen an Makromolekülen Besonderheiten der Reaktionen an Makromolekülen Polymeranaloge Reaktionen Polysaccharidchemie Ì Cellulosechemie Stärkechemie Vernetzungen Alterung und Alterungsschutz von Polymeren Alterung von Polymeren Thermische und thermooxidative Alterung Photochemische Alterung von Polymeren Alterung von Polymeren durch Einwirkung von energiereicher Strahlung Alterung von Polymeren unter Einwirkung von mechanischer Energie Alterung von Polymeren durch Einwirkung von Medien Abbau von Polymeren Alterungsschutz von Polymeren Verwertung von Kunststoffen Kunststoffe und Umwelt - Der Lebensweg zählt Abfallmanagement: Ziele & Rahmen - Strategien & Konzepte Rechtlicher Rahmen Strategien & Konzepte Kunststoffabfalle sind Rohstoffe Kunststoffe in Abfallströmen Verwertung statt Deponierung Littering Abfallmanagement Abfallerfassung Abfallvorbehandlung Kunststoffabfälle und Sekundärressourcen 518 Anhang A8: Verwertung von Kunststoffen»CD Literatur 519 Abkürzungen von wichtigen Polymeren 523 Physikalische Größen 524 Register 525