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Werkstoffkunde 2 > Grundlegende Eigenschaften von Kunststoffen > Flashcards

Grundlegende Eigenschaften von Kunststoffen Flashcards

(85 cards)

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1
Q

Kunststoffgruppen am Markt

A

-Thermoplaste
-Duroplaste
- Elastomere

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2
Q

Herstellung von Polymeren

A

Polymerketten , welche Makromoleküle sind, die aus monomeren bestehen

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3
Q

Polymerisation Def

A

verläuft stufenlos und ohne Abspaltung von nebenprodukten

chem. reaktion bei der Monomere mit doppelbindung zu polymeren reagieren

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4
Q

Polykondensation Def

A

verläuft in stufen und mit abspaltung von nebenprodukten

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5
Q

polyaddition Def

A

verläuft in stufen und ohne abspaltung von nebenprodukten

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6
Q

Polymerisationsgrad Def

A

Kettenlänge eines Polymers ergibt sich aus dem polymerisationsgrad, d.h der anzahl der zu eine, Polymer zusammengeschlossenen monomeren einheiten

mech. Eigenschaften und verarbeitungseigenschaften hängen davon ab

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7
Q

Abbruchreaktion DEF.

A

unterbricht kettenreaktion der polymerisation

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8
Q

Arten der Polymerisation

A
  • radikalische
    -ionische
    -koordinative
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9
Q

Bsp für kunststoffe durch polymerisation

A

PVC
Polyethylen(PE)
Polystyrol(PS)

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10
Q

radikalische polymerisation DEF

A

bei der radikalischen polymerisation bricht ein radikal zu beginn der reaktion die doppelbindung auf und ermöglicht es so, dass die Monomere sich mmit geringer Aktivierungsenergie aneinander binden können. Abbruch erfolgt durch rekombination oder disproportionierung

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11
Q

Radikal def.

A

molekül mit mindestens einem ungepaarten elektron, meist sehr reaktionsfreudig

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12
Q

Rekombination Def

A

bei der Rekombination entsteht aus 2 radikalen ein einziges Teilchen das keine ungepaarten Elektronen mehr hat und somit nicht mehr reaktiv ist

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13
Q

Disproportionierung def.

A

es reagieren 2 radikale miteinander, wodurch aus dem einen ein Alkan und aus dem anderen ein Alkan wird. Beide radikale verlieren dadurch ihre ungepaarten Elektronen und können für die Polymerisation nicht mehr verwendet werden

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14
Q

ionische Polymerisation def.

A

bei der ionischen polymerisation übernimmt die rolle des radikals ein ion. Man unterschiedet zwischen anionischer und kationischer Polymerisation

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15
Q

anionische polymerisation def.

A

Sind die Ionen negativ geladen, spricht man von anionischer Polymerisation. Es kommt hier kaum zu Abbruchreaktionen, wenn Reaktion unter sauberen bedingungen ablaufen kann. Es ist daher möglich nehezu polymere mit gleichbleibender kettenlänge herzustellen

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16
Q

kationische Polymerisation def

A

sind Ionen positiv geladen, wird von einer kationischen Polymerisation gesprochen. Da Kationen meist sehr reaktiv sind, treten häufig Abbruchreaktionen auf, wodurch die kationische Polymerisation kaum kontrolliert werden kann

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17
Q

koordinative Polymerisation def

A

verfahren, bei dem die polymerisation mittels Übergangsmetallverbindungen geschieht.

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18
Q

übergangsmetall def.

A

elemente mit ordnungszahlen von 21 - 30, 39-48, 57-80, 89-112

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19
Q

ziegler natta verfahren def

A

sogenannte Ziegler-Natta katalysatoren werden eingesetzt um monomere aneinander zu binden. vorallem wichtig um eine def. Taktizität herzustellen

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20
Q

Taktizität def

A

Anordnung der seitenketten in einem polymer. iostaktisch ist ein polymer, wenn alle seitenketten in eine richtung zeigen

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21
Q

verschiedene taktizitäten einer molekülkette

A

isotaktisch
syndiotaktisch
ataktisch

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22
Q

Polykondensation def

A

stufenreaktion, wobei sich niedermolekulare gruppen unter Absapltung von Nebenprodukten zu Makromolekülen verknüpfen.
es handelt sich also um eine echte chem gleichgewichtsreaktion.
kann zum stillstand kommen, wenn sie nicht entsprechend über temperatur und konzentration des ausgangsstoffes gesteuert wird

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23
Q

voraussetzung Polykondensation

A

Monomere müssen min. 2 funktionelle Gruppen besitzen, die besonders reaktionsfähig sind. Somit findet die Anlagerung von Monomeren an den reaktionsfähigen Endgruppen statt

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24
Q

Polyaddition def.

A

chemische Stufenreaktion, bei der verschiedenartige moleküle ohne Abspaltung von Nebenprodukten zu Markomolekülen verbunden werden. Die reaktion vollzieht sich über intramolekulare Umlagerung. Die wasserstoffatome, welche sich lösen werden verschoben. Dadurch entstehen kovalente Bindungen, welche Verknüpfung der Moleküle bewirken. -> keine chem. Gleichgewichts Reaktion

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25
Voraussetzung für Polyaddition
kann nur zwischen min. 2 unterschiedlichen Monomeren erfolgen. Es ist also eine genaue mengenmäßige Abstimmung der Ausgangstoffe erorderlich
26
Thermoplaste def.
Kunststoffe die aus linearen oder verzweigten Molekülen bestehen. diese können bel. oft aufgeschmolzen werden, d.h infolge von Erwärmung kann sich der Abstand der moleküle so verändern, dass diese fließfähig und umformbar werden. Werden die Molekülfäden aber verknüpft/vernetzt, sind diese nicht mehr aufschmelzbar
27
Elastomere def
Eine weitmaschige Vernetzung führt zu elastomeren
28
Duroplasten def
eine engmaschige Verknüpfung der ketten führt zu duroplasten
29
Eigenschaften Thermoplasten
schmelzbar, quellbar, löslich bei raumtemperatur, weich bis hart, spröde bis zäh
30
eigenschaften Elastomere (schwach vernetzte kettenmoleküle)
nicht schmelzbar, quellbar, löslich bei raumtemperatur, elastisch-weich
31
eigenschaften Duroplasten ( stark vernetzte Kettenmoleküle)
nicht schmelzbar, nicht quellbar, unlösöich bei raumtemperatur, i.a hart
32
Faserverbundwerkstoffe def.
Faserverbundwerkstoffe werden erst durch eingebrachten fasern zu werkstoffen mit hoher festigkeit und steifigkeit
33
Additve Bedeutung
die durch Additive und Füllstoffe zur verfügung stehenden Variationsmöglichkeiten sind nahezu inbegrenz und führen zu ständigen Neuentwicklungen
34
amorphe Thermoplaste def
sind transparent und beu raumtemperatur spröde. (transparente Hülle für CD)
35
teilkristalline thermoplaste def
zähelastisches Materialverhalten, milchig trüb
36
Elastomere eigenschaften
-gummielastisches Verhalten nach vulkanisation - elastomere sind nach vulkanisation nicht mehr schmelzbar und unterliegen bei zu hohen Temperaturen Zersetzungsprozessen -Einsatz für elastische kraftübertragung, dämpfung von schwingungen oder elastisches dichten
37
wie werden die hohen spez. Festigkeits und steifigkeiten erzielt?
durch die im Duroplasten eingebetteten Aramid-, Glas- oder Kohlenstofffasern
37
FVK anwenduungsgebiete
wo hervorragende mech. Eigenschaften bei geringeren Bauteilgewichten gefordert sind wie im Rennsport oder in der luft und raumfahrt
37
Duroplasten Eigenschaften
-chem. reaktion (Aushärtung) führt dazu, dass nach umformung nicht mehr schmelzbar sind -zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Materialeigenschaften bis zur thermischen Zersetzung über weite Temperaturbereiche konstant sind und eine hohe Beständigkeit haben. Daher großer Einsatz in FVK
38
Schubmodul def
ist eine dem E modul vergleichbare größe und wird im Torsionsschwingversuch ermittelt
39
Erweichungstemperatur Bedeutung
bei amorphen Thermoplasten kommt es bei erreichen der Erweichungstemperatur zu einem Steilabfall des Schubmoduls. Teilkristalline thermoplaste verlieren dagegegen nur einen teil.
40
Kristallitschmeltemperatur Bedeutung
ab dieser temperatur steilabfall der Steifigkeit. teilkristalline Thermoplast liegt dann komplett schmelzförmig vor.
41
vorteil kunststoff gegenüber metall bzgl. Reißdehnung
kunststoff hat deutlich höhere Reißdehnung als metall
41
Bruchdehnung bei Thermoplasten
unverstärkte Thermoplaste: wenig steif, sehr hohe bruchdehnung Faserverstärkte Duroplaste: sehr geringe bruchdehnung, steifigkeit kann aber bis in den bereich der eisengusswerkstoffe erhöht werden
42
Wärmeasudehnung Vergleich bei temperaturerhöhung von 10 grad
Kunststoffe höher als Metalle Elastomer: 1,5-2,2 mm Thermoplast: 0,6-2,2 duroplast: 0,1-0,9 Leichtmetalle: 0,25 Stahl: 0,13 Keramik: 0,07-0,08
42
Wärmeleitfähigkeitsvergleich
Kunststoff: 0,1 - 0,4 W/mK Kupfer: 370 W/mK VA- Stahl: 15 W/mK keramik: 1,2-3,5 W/mK
43
Molekülstruktur der Kunststoffe
Thermoplast: knäuelartige struktur Elastomer: gerimge Vernetzung Duroplasten: hohe Vernetzung
44
Zugfestigkeit, bruchdehnung amorphe Thermoplaste
zugfestigkeit: ist unterhalb der Erweichungstemperatur relativ hoch und nimmt mit steigender temperatur ab. Im EB fällt sie durch die plötzlich einsetzende Molekülbewegichkeit stark ab und sinkt mit steigender temperatur weiter. Bruchdehnung: im glaszustand niedrig, wächst aber rasch im EB und sinkt im weichelastischen zustnd nach erreichen des Maximum
44
Glasübergangstemperatur Def.
temperatur im erweichungsbereich, ab der das material von einem glasförmigen in einem gummiähnlichen zustand wechselt
45
Kristallisationsgrad Bedeutung
gibt den Anteil des kristallinen Volumens im erstarrten Material an
46
Teilkristalline thermoplaste Struktur
symmetrische Kettenmoleküle neigen dazu beim langsamen Abkühlen aus der schmelze kristalline Phasen aufzubauen. Derartige Systeme führen oftmals zu einer lamellenartigen Anordnung der molekülketten, welche die Kristallstrukturen ausmachen
47
Kristalline Phase Bedeutung
unter der kristalline Phasen versteht man eine periodische Anordnung benachbarter ketten oder Kettensegmenten
48
sphärolithische Struktur def
je nach Randbedingungen des Abkühlprozesses, können unterschiedliche Arten von übergeordneten Strukturen entstehen. Die Wichtigste ist die sphärolithische Struktur, welche meistens den dominanten Anteil des Gefüges ausmacht
49
Keimbildung def
bei keimbildung entshen kleine kristalline bereiche in der schmelze, für die es ab einer best. größe energetisch günstiger ist zu wachsen als wieder zu zerfallen. es gibt homogene und heterogene keime
49
Kristallisationsprozess Def
1. Keimbildung 2. Kristallwachstum 3. Nachkristallisation
50
kristallwachstum def
beschreibt den Wachstumsprozess ausgehend von den kristallkeimen. Wachstumsgeschwindigkeit ist stark abhängig von der temperatur, kan also strak durch die abkühlgeschwindigkeit beeinflusst werden
51
Nukleierungsmeittel def
erhöht anzahl der keime in der schmelze , so entsteht feinsphärolithischeres gefüge , welches deutlich homogener ist.
52
Nachkristallisation def
nachträgliche Veränderung des Kristallisationsgradienten
53
was sind Sphärolithe
-Es sind kugelförmige Kristallisationsgebilde, die beim Abkühlen eines teilkristallinen Kunststoffs aus der Schmelze entstehen -Sie wachsen von einem Keimzentrum radial in alle Richtungen – das ist eine sehr effiziente Art der Kristallisation. -bestehen aus kristallinen Lamellen, die wie ein Fächer angeordnet sind, mit amorphem Material dazwischen.
54
was ist der amorphe Bereich
Ein amorpher Bereich in einem Kunststoff ist ein Teil, in dem die Polymerketten ungeordnet und chaotisch angeordnet sind – also keine regelmäßige Kristallstruktur bilden.
55
Bindungskräfte in thermoplastischen Kunststoffen
es existieren keine starken chemischen Verbindungen zwischen den einzelnen Molekülketten, sondern der zusammenhalt wird durch die physikalische Verschlaufungen und sogenannte Nebenvalenzkräfte gewährleistet
56
Duroplasten Eigenschaften
-räumlich hochvernetzte Kunststoffe -besitzen feste chemische Bindungen, die thermisch stabil sind und nicht durch Temperatureinfluss gelöst werden können -bekannteste Duroplasten: Epoxidharz, Polyesterharz -häufigstes verwendetes Matrixmaterial für Verbundfaserwerkstoffe -keine sprunghaften Eigenschaftsänderungen durch Temperaturerhöhung aufgrund Hauptvalenzbindungen -Gebrauchsbereich bis kurz vor den Zersetzungsbereich
57
Elastomer Eigenschaften
-räumlich schwach vernetzt, aber thermisch stabil -bekannteste Elastomere : Styrol-Butadien-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk -unterhalb der EB sind sie hart und spröde -Im EB erfolgt übergang zum gummielastischen zustand - im elastischen zustand steigt mit der temperatur die dehnbarkeit
58
Kettenlänge von Polymeren
-Polymer kann man keine exakte Kettenlänge zuordnen -dies ist eine folge, dass bei Polyreaktionen die anzahl der monomere pro polymerkette nicht exakt gesteurt werden kann - Man beschreibt verteilung durch Molmassenverteilung
59
Molmassenverteilung Bestimmung und Charakteristika
bekannteste bestimmung ust due Gel-Permeatioms.Chromatographie(GPC) Zahlenmittel M_n = Summe N_i * M_i / Summe N_i Massenmmittel M_w = Summe N_i * M_i^2 / Summe N_i * M_i
60
Unheutlichkeit U formel
U = M_w / M_n -1
61
Bindungsmechanismen Formen und Aufgaben
-sind für den Zusammenhalt innerhalb und zwischen den Polymerketten verantwortlich - Hauptvalenzen, kovalente Bindung ( chem. innermolekulare Bindungskräfte) -Nebenvalenzen(physikalische zwischenmolekulare Bindungskräfte)
62
Heteroatome def
in der organischen chemie alle Atome, die nicht kohlenstoff doer wasserstoff sind
63
wie entstehen kovalente Bindungen?
wenn der abstand zwischen zwei Atomen kleiner ist als die summe der mittleren Atomradien der beiden Atome
64
welche vorherrschenden Bindungstypen ,liegen bei Kusntstoffen vor?
Einfach, doppel, dreifachbindungen
65
Bindungsenergie def.
gibt die Bindungsstärke an. dies entspricht der Energie, die aufgebracht werden muss, um die bindung wieder zu lösen
66
ionische Bindung definition
ionische bindungen liegen dann vor, wenn die elektrostatische Anziehung den überwiegenden Anteil der Anziehungskräfte zwischen den beteilogten Ionen ausmacht, bindubngstärke liegt zwischen 600 - 1000 kj / mol
67
typen Zwischenmolekulare Kräfte (Nebenvalenzkräfte)
Keesom Kräfte Debye-Kräfte London-Kräfte Wasserstoffbrückenbindungen
68
was ist das besondere von Nebenvalenzkräften bei Thermoplasten
Sie haben maßgeblichen Einfluss auf das mechanische Verhalten von thermoplasten, da deren moleküle untereinander nicht vernetzt sind
69
Van der Waals Wechselwirkung def.
Die auf Dipolkräften basierenden Keesom, Debye und London Kräften werden auch van der waals wechselwirkungen benannt
70
Keesom Kräfte Beschreibung
wirken zwischen 2 polaren Molekülen mit einem permanenten Dipolmoment. in der regel beträgt die bindungsenergie der keesom kräfte 5-10 kj / mol
71
Debye Kräfte beschreibung
wirken zwischen einem permanenten und einem induzierten Dipol debye kräfte in der regel schwächer als du die keesom kräfte aber stärler als die london kräfte
72
London Kräfte beschreibung
sind kräfte die zwischen 2 unpolaren Molekülen wirken. 0,1 - 5 kj/mol bei den meisten kunststoffen machen london kräfte den dominanten anteil aus und sind von großer bedeututng für die eigenschaft von thermoplasten
73
Wasserstoffbrückenbindungen beschreibung
10-20 kj/mol Wasserstoffbrückenbindungen bestimmen maßgeblich die technischen eigenschaften bei kunststoffen.
74
bei welcher Art der polymerherstellung werden nebenprodukte abgespalten
polykondensation
75
wie verhält sich der E modul mit steigenden Kristallisationsgrad
der E modul steigt
76
je kleiner der sphärolitdurchmesser desto kleiner das E modul?
falsch
77
erst im schmelzbereich der Kristallite bei teilkristallinen kunststoffen nimmt die mechnische festigkeit sehr stark ab und die verformbarkeit stark zu ?
wahr
78
Der Gebrauchsbereich eines amorphen Kunststoffes liegt in diesem Bereich ?
unter dem erweichungsbereich
79
Der gebrauchsbereich eines teilkristallinen kunststoff liegt in diesem bereich
über dem erweichungsbereich

Werkstoffkunde 2 (11 decks)

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