Kunststoffe- Plastics

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1 Kunststoffe - Plastics Polymerisation / Polykondensation Polyaddition Kunststoffe - Allgemeines Begriffssammlung im Kunststoff-Umfeld: Polyaddition, PE, PET, Polystyrol, Polymere, Styropor, Poly-, Elastan, PP, Polyamide, Kevlar, Aramide, Polyaddukte, Polypropylen, Polyurethan, Latex, Polyester, Kautschuk, Copolymerisation, Araldit, Polykondensation, PC, Nylon, Elaste, PUE, Dralon, Plastik, Polytetrafluorethen, Plaste, Polyether, Thermoplaste, Polyethylen, Polyethylenterephthalat, PS, Monomer, Polykondensate, Schaumstoff, Kunstfasern, Polymerisation, Polymerisate, PE-D, Polyvinylchlorid, PE-LD, Duroplaste, Bakelit, PTFE, Epoxide, Silikone, Epoxidharze, PES, Perlon, Polyacrylnitril, PVC, Plexiglas, Polymethylmethacrylat, Sagex, PA, Teflon, Formamid-arze, Polycarbonat, Copolymere, Gummi, Elastomer.

2 Kunststoffe - Allgemeines Erstellen Sie aus den vorgenannten Begriffen eine so genannte Concept Map. Eine Erläuterung was man darunter versteht vermittelt Ihnen Ihr Lehrer. Kunststoffe - Begriffsdefinitionen Poly- vs. Mono poly... [griechisch] viel... Polygamie Vielweiberei polymorph in vielfältigen Erscheinungsformen auftretend Polyeder Vielflächner Polygon Vieleck Polynom aus mehreren Gliedern bestehender math. Ausdruck Polyphonie Mehrstimmigkeit Polytechnikum ochschule mit vielfältigen technischen Ausbildungsmöglichkeiten polysematisch vieldeutig mono [griechisch: mónos] allein..., ein..., einzeln... Monogamie monochrom Monogramm Monokratie Monokel Monolith monoton Einweiberei einfarbig Anfangsbuchstaben von Vor- und Nachnamen Alleinherrschaft einglasige Brille Denkmal aus einem einzigen Stein eintönig

3 Kunststoffe - Synthesearten Polymerisation Die Polymerisationsreaktion liefert durch prinzipiell drei verschiedene Initialisierungsarten: radikalisch Ionisch anionisch kationisch aus den Monomeren, durch sukzessive Anlagerung weiterer Monomere die Polymerisate bzw. kurz Polymere. Polymerisation I - radikalisch Polymerisation radikalisch Durch radikalische Spaltung einer relativ instabilen, kovalenten Bindung innerhalb eines so genannten Starters wird die eigentliche Polymerisation in Gang gesetzt. PRIMÄR-REAKTIN STARTREAKTIN INITIALISIERUNG / INITIATIN

4 Polymerisation I - Start Typische Startersubstanzen sind bspw. Dibenzoylperoxid 2,2-Azo-bis-isobutyronitril (AIBN) Polymerisation I ~ Kettenstart und -wachstum Kettenstart durch Angriff des Startradikals an einem Monomer. Kettenwachstum durch sukzessive, weitere Angriffe der Zwischenradikale. Kettenstart: Kettenwachstum / Propagation / Fortpflanzungsreaktion

5 Polymerisation I ~ Kettenabbruch I Durch Rekombination von Radikalen (Start-, Zwischenradikale) werden stabile kovalente Bindungen ausgebildet die Kette gestoppt. Termination / Kettenabbruch durch Radikal-Rekombination: Polymerisation I ~ Kettenabbruch II Durch Disproportionierung von Zwischenradikalen werden stabile kovalente Bindungen ausgebildet die Kette gestoppt. Kettenabbruch durch Disproportionierung:

6 Polymerisation I ~ Kettenabbruch III Durch Zugabe von Radikalfängern kann die Kettenreaktion von aussen gezielt gestoppt werden. Kettenabbruch durch Zugabe von Radikalfängern Dies sind selbst meist leicht herzustellende Radikale, welche die radikalische Kettenfortpflanzungsreaktion stoppen. ier kommen oft auch die Starter-Substanzen zum Einsatz. Polymerisation I ~ Kettenverzweigung Durch Angriff eines endständigen Radikals in der Mitte eines Polymermoleküls wird das Kettenwachstum verzweigt fortgeführt. Kettenverzweigung

7 Polymerisation II - Start Typische anionische Startersubstanzen: Butyllithium (BuLi) Methyllithium (MeLi) Formulieren Sie hier den Zerfall von Methyllithium Polymerisation II ~ Kettenstart und -wachstum Kettenstart durch Angriff des anionischen Startions an einem Monomer. Kettenwachstum durch sukzessive, weitere Angriffe der Zwischenionen. Kettenstart - anionisch: Kettenwachstum / Propagation / Fortpflanzungs-reaktion anionisch:

8 Polymerisation II ~ Kettenabbruch I Durch Zugabe ionen-reaktiver Stoffe (bspw. 2 ) werden stabile kovalente Bindungen ausgebildet die Kette somit gestoppt. Termination - anionisch: Polymerisation III - Start Typische kationische Startersubstanzen sind starke Säuren wie bspw. Perchlorsäure (Cl 4 ) Trifluormethansulfonsäure (CF 3 S 3 )

9 Polymerisation III ~ Kettenstart und -wachstum Kettenstart durch Angriff des kationischen Startions an einem Monomer. Kettenwachstum durch sukzessive, weitere Angriffe der Zwischenionen. Kettenstart - kationisch: Kettenwachstum / Propagation / Fortpflanzungsreaktion kationisch: Polymerisation III ~ Kettenabbruch I Durch Zugabe anionischer Stoffe werden stabile kovalente Bindungen ausgebildet die Kette somit gestoppt. Termination - kationisch:

10 Polymerisation IV Copolymerisation I Eduktgemische aus polymerisierbaren Monomeren ergeben durch Copolymerisation sogenannte Copolymere. Copolymerisation statistisches Endprodukt (.-A-A-B-A-B-A-A-A-A-B-A-A-B-.) alternierendes Endprodukt ( -A-B-A-B-A-B-A-B-A-B.) Steuerung der Copolymerisation durch die Reaktionsbedingungen durch gezielte Zugabe von speziellen Katalysatoren (Ziegler-Natta-Katalysatoren) Polymerisation IV Copolymerisation II Block-Copolymerisation. Block-Copolymere alternierende ligomer-blöcke ( -A-A-A-B-B-B-B-B-A-A.) Pfropf-Copolymere durch zwei Reaktionsschritte werden verzweigte Copolymere erzeugt Bsp. ABS (Acrylnitril Butadien Styrol) 1.Schritt: Copolymerisation von Acrylnitril und Butadien 2.Schritt: Pfropf-Polymerisation aus obigem Produkt und Styrol ABS wird beispielsweise bei den allseits bekannten Lego -Steinen verwendet.

11 Polymerisation V Taktizität I Taktizität beschreibt die Anordnung von Seitenketten bzw. Substituenten einer Polymerkette im Raum Besitzt das zu polymerisierenden Edukt Seitenketten ( Propen) bzw. Substituenten (Vinylchlorid) existieren verschiedene Möglichkeiten wie sich die Polymerkette bilden kann: Polymere, bei denen alle Reste in eine Richtung ragen, also alle nach vorne oder alle nach hinten, werden isotaktisch genannt: Polymerisation V Taktizität II Weitere Taktizitäten: Syndiotaktische Anordnung:.. und die ataktische Anordnung:

12 Polykondensation Allgemeines Kondensationsreaktionen Unter einer Kondensationsreaktion versteht man in der Chemie eine chemische Reaktion, bei welcher neben dem auptreaktionsprodukt zusätzlich ein aus kleinen Molekülen aufgebauter Stoff ( 2 ; N 3 ; Cl; C 2 ) entsteht. lateinisch condensare: verdichten Polykondensation Schema Kondensationsreaktionen Schema Wichtige Beispiele für Kondensationsreaktionen und somit prinzipiell auch für Polykondensationen: Veresterungen (unter Abspaltung von 2 ) Amidbildung (unter Abspaltung von 2 ) Phenol-arz-Bildung (unter Abspaltung von 2 ) Polykondensation liefert Polykondensate:

13 Polykondensation Veresterung - Reaktionsschema Veresterung: Reaktion zwischen Alkoholen und Carbonsäuren unter Abspaltung von Wasser (meist + -katalysiert). Polykondensation Polyveresterungsschema Polyveresterung Polykondensation I Reaktion zwischen bifunktionellen Molekülen, die im selben Molekül sowohl Alkohol- als auch Carbonsäure-Funktion besitzen, liefern unter Abspaltung von Wasser (meist + - katalysiert) Polyester.

14 Polykondensation Polyveresterungsschema Polyveresterung Polykondensation II Reaktion zwischen bifunktionellen Alkoholen und bifunktionellen Carbonsäuren unter Abspaltung von Wasser (meist + - katalysiert) liefert Polyester. Polykondensation Phenolharze I 1907: Bakelit Der erste vollsynthetische Kunststoff Reaktionsmechanismus: eine Polykondensation C C

15 Polykondensation Phenolharze II C + C 2 C 2 Polykondensation Phenolharze III Bakelit ein Phenolharz + n 2 Verzweigtes Polykondensationsprodukt Duroplast

16 Polyaddition - Polyurethane Polyaddition Lineares Polyadditionsprodukt Thermoplast Grundlegendes Aufbauprinzip: Urethanbindung Polyaddition - Polyurethane Polyaddition - Reaktionsschema

17 Polyaddition - Polyurethane Polyaddition Reaktionsschema allgemein Syntheseschema: Dialkohol + Diisocyanat Polyurethan (Thermoplast) (oft auch Polyvinyalkohol) Polyfunktionelle Alkohole + Diisocyanat Polyurethan (Duroplast) Dialkohol + Polyfunktionelle Isocyanate (Duroplast) Polyurethan Polyaddition Polyharnstoffe Polyaddition zu Polyharnstoffen.