Kunststoff-Kompendium

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1 Dr. Adolf Franck Prof. Dr. Bemd Herr Dipl.-Ing. (FH) Hans Ruse Prof. Dr. Gerhard Schulz Kunststoff-Kompendium Herstellung, Aufbau, Verarbeitung, Anwendung, Umweltverhalten und Eigenschaften der Thermoplaste, Polymerlegierungen, Elastomere und Duroplaste 7. Auflage Vogel Buchverlag

2 Irnhaltsverzeic~s 1 1.I Vorwort. Grundbegriffe Definitionen. Chemischer Aufbau Definitionen zur Nomenklatur der Polymere. Al1gemein. Kurzzeichen Trivialname Tn. Monomereinheit ME (monomeric unit) nach IUPAC. Herkunftsbezogener Name hn... Konstitutionelle Repetiereinheit KRE (englisch: Constitutional repeating unit) nach IUPAC... Strukturbezogener Name sn nach IUPAC. Kunststoffgruppe Kg.. Beispiele zur Nomenklatur. Makromoleküleigenschaftenals Ursache derwerkstoffeigenschaften. Gestalt der Makromoleküle. Ordnung der Makromoleküle. Nebenvalenzkräfte und ihr Einfluß auf das Verhalten der Kunststoffe Die Kunststoffgruppen. Thermoplaste - Polymerlegierungen Elastomere - Duroplaste. Zusammenfassung der Werkstoffeigenschaften Vergleich der Kunststoffe mit Metallen, Keramik, Glas KunststoffbersteUung (Polymerisation). Grundbegriffe und Übersicht. Einteilung der Polymerisationsarten. Struktur und Polymerisationsneigung von C=C-Monomeren " Reaktionsmechanismen. Additionspolymerisation als Kettenreaktion (APK) Radikalische Polymerisation von Vinylchlorid Anionische Polymerisation von Cyanoacrylat Kationische Polymerisation von Vinylether Stereospezifische Polymerisation von Propylen mittels Ziegler-Natta-KataIysatoren oder Metallocen-Katalysatoren Ionische Polymerisation von Heterocyclen Additionspolymerisation als Stufenreaktion (APS) Kondensationspolymerisation (KP) Polymerisation durch oxidative Kopplung Molmasse der Makromoleküle Copolymerisation Überwiegend lineare Ketten Pfropfcopolymerisation Allgemeine Erscheinungen bei der Polymerisation. 2.3 Technologie der Polymerisation 3 Autbau und thermische Eigenschaften der Standard- und Hochleistungskunststoffgruppen Grundbegriffe und Übersicht. 3.2 Teilkristalline Thermoplaste Zustandsbereiche und Übergangstemperaturen " Auswirkungen der Übergangstemperaturen Herkunft und Bedeutung thermodynamischer Daten Schmelzwärme und Kristallinitätsgrad Dichte und Kristal1initätsgrad Kennzeichnung der Wendelstruktur (Helix) Kristallisationsgeschwindigkeit Homogene amorphe Thermoplaste 3.4 Polymerlegierungen

3 Definition. Verträglichkeit verschiedener Polymere untereinander. Schlagzähe Thermoplaste und ihr Wirkungsmechanismus. Thermoplastische Elastomere. Chemisch weitmaschig vernetzte Elastomere. Thermisches Verhalten. Chemischer Aufbau und Beständigkeit. Vernetzte Reaktionsharze. Engmaschig vernetzte Duroplaste Verbundwerkstoffe mit Kunststoffen. Eigenschaften von Verbundwerkstoffen. Auswirkungen durch die chemische Natur der Verstärkungsstoffe... Geometrie der Verstärkungsstoffe bezüglich Wirkung und Verarbeitbarkeit. Haftvermittler. Hochtemperaturfeste Kunststoffe. Hochtemperaturablation. Polymere mit reiner Kohlenstoffhauptkette. Polymere mit aliphatisch gebundenen Heteroatomen in der Hauptkette. Polymere mit Heterocyclen in der Hauptkette. Polymere mit Leiterkonfiguration Kunststoffe zur Hochtemperaturablation. Selbstverstärkende flüssigkristalline Polymere. Elektrisch leitfähige Kunststoffe.. Ferromagnetischer Kunststoff... Kunststoffverarbeitung Grundbegriffe und Übersicht. Urfurmen. Hilfsstoffe für die Verarbeitung. Aufarbeiten der Rohstoffe und Lieferformen. Temperaturbereiche und Sehergesehwindigkeiten für das Urformen. Kalandrieren. Extrudieren. Grundbegriffe des Extrudierens von VoJlprofilen. Extrudieren von Platten mit dem Breitschlitzwerkzeug. Extrudieren von Sinterwerkstoffen Extrudieren von Rohren. U mmantelung von Elektrokabeln Herstellen von Textilfasern... Coextrusion. Folienblasen. Spritzgießen. Blasformen von Hohlkörpern. Extrusionsblasformen. Spritzblasen und Spritzstreckblasen. Pressen. Chemisch vernetzbare Formmassen Glasmattenverstärkte Thermoplaste (GMT). Schäumen. Beschichten. Verarbeiten von Kunststoffpulver Verarbeiten von Pasten. Verarbeiten von Lösungen. Verarbeiten von Kautschukemulsionen. Verarbeiten von flüssigen Reaktionsharzen zu GFK. Rapid Prototyping. Warmformen (Umformen) von thermoplastischem Halbzeug... Temperaturbereiche für das Warmformen. Warmformen durch Vakuum oder Überdruck. Prägen. Abkanten und Biegen. Recken und Schrumpfen. Fügen. Kunststoffschweißen (Thermoplaste). Kleben. Schnappverbindung. Schrauben, Nieten. Oberflächenbearbeitung und Veredeln der Kunststoffe... Spanende Bearbeitung (Trennen) Kunststoffanwendungen. Grundlagen. Maschinenbau, Apparatebau. Bautechnik. Kfz-Technik. Luft- und Raumfahrt. Elektrotechnik, EDV. Kernkraftwerkstechnik. Medizin. Sport. Haushalt.... Verpackungen. Landwirtschaft, Gartenbau

4 Textilindustrie. Fasern 219 Anwendungen und Eigenschaften von Elastomeren Produktionsdaten 222 Kunststoffe und Umwelt Grundlagen und Übersicht Umweltpolitik und Umweltmanagement (UM) 225 Ganzheitliche Bilanzierung 226 Vorschriften zum Umweltschutz Lebensmittelverpackung, Spielwaren, Medizin " 227 Luftreinhaltung Ozonschichtschädigung und Treibhauseffekt Abwasser, 229 Verhalten auf der Deponie Nachwachsende Rohstoffe, abbaubare Kunststoffe 229 Rückgewinnung (Recycling) Kunststoffe in der Umweltschutztechnik Kunststoffeigenschaften 233 Grundbegriffe und Übersicht, Qualitätsmanagement nach DlN EN ISO 90ooff Beständigkeit von Kunststoffen Beständigkeit gegen Bewitterung 235 Beständigkeit gegen Säuren, Laugen, Heißwasser Spann ungsrißbildung in Abhängigkeit von Spannung, Medium und Temperatur Permeation beim Kunststoff Kraftstoff-Behälter (KKB) Praktische Beständigkeitseinstufung und ihre Begründung Flammfestigkeit Wirkung von energiereichen Strahlen Kennwerte Mechanische Eigenschaften Molmasse, Fließverhalten und verarbeitungstechnische Eigenschaften Thermische Kennwerte Physikalisch-chemische Kennwerte, Verhalten bei Einflüssen von außen, 258 Elektrische Kennwerte Kunststoffeigenschaften in Tabellen Einzelbesprechungder Kunststoffe Grundbegriffe und Übersicht zum Hauptkettenaufbau der Kunststoffe Polarität und Beständigkeit der Kunststoffe mit reiner Kohlenstoffhauptkette Polarität und Beständigkeit der Kunststoffe mit Heteroatomen in der Hauptkette Beständigkeit von Duroplasten Polymere mit reiner Kohlenstoffhauptkette Polyethylen PE-Homopolymer Verzweigungen und Kristallinität Molmasse Eigenschaften, Verarbeitung und Anwendungen Copolymere des Ethylens Blends von Polyethylen mit anderen Polymeren Chemische Abwandlungen des Polyethylens Polypropylen Polymerisation Allgemeine Eigenschaften, Verarbeitung und Anwendung Copolymere und Polyblends Polybuten-l Weitere Polyalkene (Polyolefine) Poly(methylpenten) Polyisobutylen " Polystyrol und seine Modifikationen Polystyrol- Homopolymer Übersicht der Copolymere und Blends Statistische Copolymere Pfropfcopolymere und Polyblends als schlagzähe amorphe Thermoplaste Block-Copolymere als thermoplastische Elastomere Verarbeitung und Anwendungen von Polystyrolkunststoffen Polystyrolschaum (expandierbares Polystyrol) Galvanisieren von ABS Polymerisate von Styrolabkömmlingen " Synthesekautschuktypen Konstitution der ungesättigten Kautschuktypen " Polymerisation Emulsionspolymerisation

5 Stereospezifisehe Polymerisation Lösungspolymerisation Verarbeitung der Rohpolymerisate Vulkanisation Butadien-Elastomere Styrol/Butadien-Elastomer Acrylnitril/Butadien-Elastomer (Nitrilkautschuk) Isopren-Elastomer Isopren/Isobutylcn-Copolyrner (Butylkautschuk) Chlorbutadien-Elastomer Cyclopenten-Elastomer Halogenhaltige Polymere Poly(vinylchlorid) Hart-PVC(PVC-U) Weich-PVC (PVC mit Wcichmacherzusatz) Polyblends mit PVC als schlagzähe PVC-Typen Pfropfcopolymere als schlagzähe PVC-Typen " Statistische Copolymere " Chemische Abwandlung: nachchloriertes PVC Poly(vinylidenchlorid) Poly(tetrat1uorethylen) Poly(chlortrifluorethylen) Poly(vinylidenfluorid) Poly(vinyltluorid) Fluorhaltige Copolymere Fluorcarbon-Elastomer Poly(vinylether) " Poly(vinylacetat) " Poly(vinylpropionat) Poly(vinylalkohol) Poly(vinylacetale) Acrylpolymerisate Poly(acrylsäureester) (Acrylharze) und Copolymerisatc Poly(methacrylsäuremethylester) Poly(acrylnitril) Poly(vinylidencarbonitril) Poly(cyanoacrylat) Poly(methacrylimid)-Schaumstoff Poly(acrylamid) Poly(vinylamine) Poly(vinylcarbazol) Poly(vinylpyrrolidon) Poly(vinylpyridin) Polymere mit Heteroatomen in der Hauptkette Polyamide " Produktübersicht und Nomenklatur Herstellung der Polyamide Polymerisationsarten Allgemeine Eigenschaften der aliphatischen Polyamide Abgewandelte Polyamidarten.., Verarbeitung von Polyamiden., Anwendungen Herstellung von Polyamidfolien Lacke, Beschichtungen. Klebstoffe Lineare Polyurethane (Polycarbamate) Lineare Polyester Herstellung Polyterephthalate Chemisch einheitliche Polyterephthalate Blockcopolymere als thermoplastische Elastomere Polycarbonate Polyester vom Hydroxysäuretyp Polyoxymethylen (Polyacetal) Polyether, Herstellungsprinzip Polyethylenoxid Polypropylenoxid Polyadditionsprodukte von Ethylenoxid und Propylenoxid an Amine. Alkohole, Phenole usw Polyethcr-block-amid Thermoplast-Formmassen PEBA für das Reaktionsspritzgießen Chlorepoxypropan-Elastomer Phenoxyharz Vernetzte Duroplaste und Reaktionsharze Klassische Kondensationsharze Übersicht Phenoplaste Produktübersicht Vorkondensation Härtung Verarbeitung der Vorkondensate Aminoplaste " Vernetzte Polyester Ungesättigte Polyester Produktübersicht, Härtung Eigenschaften Verarbeitung Glasfaserverstärkte Kunstharze Polyesterharze (meist ungesättigt) als Lacke Epoxyharze (Epoxidharze)

6 Produktübersicht und Nomenklatur. Synthese des Ausgangsharzes. Kalthärtung mit Polyaminen. Härtung durch ionische PolymerisationvonEpoxygruppcn Warm härtung. Abgewandelte Epoxyharze. Verarbeitung, Verwendung. Eigenschaften der Epoxyharzc Vernetzte Polyurethane (Polycarbamate) Nomenklatur und Produktübersicht Verarbeitung der Vorprodukte in einem Schritt (Reaktionsharze) Allgemeines Gieß-, Streich- und Spachtelmassen Schaumstoffe Polyurethan-Injektionsmassen Polyurethanlaeke und -klebstoffe l-komponenten-systeme Verarbeitung über Voraddukte PUR-Elastomer PUR-Hartelastomer Thermoplastisches PUR-Elastomer Vulkanisierbares PUR-Elastomer Zelliges PUR-Elastomer Elastomere Fäden Methylmethacrylat- Reaktionsharz. Alkylensulfid- Elastomere. Triazinharze. Furanharze Polysiloxane (Silicone) und andere Polymere mit anorganischer Hauptkette... Aufbau und Eigenschaften der Polysiloxane ' Synthese der Polysiloxane Siloxanprodukte Siloxanharze Hartschaum Siloxankautschuk Vernetzte, hochmolekulare Polydimcthylsiloxane Bor-Siloxan-Elastomere Siloxanöle Siloxanpasten - Siloxanfette Siloxandispersionen und -Iösungen ] Keramik aus (halb-)metallorganischen Stoffen. Dämpfe von Methylsilanen. Fluorsiloxane. Polytluorsiloxanc. Andere Polymere mit anorganischer Hauptkette... Abgewandelte Naturprodukte. Kunststoffe auf Grundlage der Cellulose Regenerierte Cellulose Pergamentpapier Kupferoxid-Ammoniak- Verfahren Viskoseverfahren Celluloseester Cellulosenitrat Organische Celluloseester Eigenschaften, Anwendungen Celluloseether Kunststoffe auf Proteinbasis Naturkautschuk und Abwandlungsprodukte. Polymerisate aus ungesättigten Naturölen. Ionenaustauscher (Austauscherharze)... Anhang Geschichtliche Entwicklung der Kunststoffe und Elastomere. Quellenverzeichnis. Weiterführende Literatur. Formelzeichen der im Buch verwendeten Formeln. Glossar. Kurzzeichen der Kunststoffe. Kurzzeichen für Weichmacher. Stichwort- und Abkürzungsverzeichnis t