Kunststoffe Flashcards
Kunststoffe
- makromolekulare organische Stoffe , synthetisch oder durch Umwandlung von Naturprodukten erzeugt werden
- plastisch verformbar und plastisch geformt
Anwendungsbereiche
- Kunststoffkleber
- Folien
- Türen, Tür und Fensterrahmen
Allgemeines
- Aufbau auf Basis von Kohlenstoff
- Leichtwerkstoff
- Erhöhung des spezifischen Gewichts durch Zugabe von Füller
Ausgangsstoffe
- Erdöl
- Gas
- Kohle
- Kalk
- Wasser
- Luft
Eigenschaften
- leichte Verarbeitbarkeit
- niedriger E-Modul
- niedrige Wärmeleitfähigkeit
- niedrige Rohdichte
Aufbau und Struktur
- linear & kettenförmig
- verzweigt
- räumlich vernetzt
- unterschiedliche Gestalten
- Entstehung eines komplexen Netzwerk
- > Struktur teils kristallin und überwiegend amorph
Vernetzungsstruktur von Kunststoffe
- Thermoplasten
- Elastomere
- Duroplasten
Thermoplasten
- lange Fadenmoleküle, aber untereinander sind sie nicht vernetzt
- plastisch verformbar
- Wärmezufuhr -> Verstärkung d. Moleklarbewegung -> Schmelzen
- Erkalten -> keine Bewegung -> Erhärtung
- Bsp: Polyethylen
- amorph
- teilkristallin
- Enstehhung durch Polymersiation
Elastomere
- mit gummielastischen Eigenschaften
- geringer Vernetzungsgrad
- keine Verschiebung der Ketten
- nicht schmelzbar
- nicht schweißbar
- begrenzt löslich
- jedoch quellbar
- Beispiel: Latex
- räumlich vernetzt
Duroplast
- 3D Vernetzung
- keine Schmelze bei hohen Temperaturen
- irreversible Zersetzung
- beständig bei hohen Temperaturen
- übliche Warmverformung zwecklos
- Beispiel: Polyesterharze
Herstellung
- Polymerisation
- Polykondensation
- Polyaddition
Polymerisation
1) Aufspaltung der Doppelbindungen
2) Energie sorgt das Monomer sich an Monomer Katalysator angliedert
3) Molekülwachstum gestoppt durch Kettenabbruchreaktion
4) exotherme Reaktion ohne Nebenprodukt
Beispiel : Polyethylen
Polykondesation
1) Bindung der Kettenmoleküle aus veschiedenen Monomere unter Abspaltung von Nebenprodukten
2) Abspaltung für die Gleichgewichtsreaktion
Polyaddition
1) Verkettung der Monomere
-> Platzwechsel der Atome
-> ohne Abspaltung von Nebenprodukte
2) Reaktionsschritte
- Umlagerung eines Atoms aus der reaktionsfähigen Gruppe
- Entstehung freier Enden
- keine Abspaltung eines kleineren Moleküls
Beispiele: Polyurethane
Spannungs- Dehnungsverhalten
Je höher die Spannung wird, desto…
… mehr strecken sich die Molekülketten
… das Moralgerüst schert sich aus
… die gestreckten Molekülketten dehnt sich elastisch
- unterschiedliche Festigkeit und Verformungseigenschaften je nach Außmaß der Vernetzung und je nach Kristallisationsgrad
Kunststoffe (Vorteile)
- geringe Rohdichte
- in Abhängigkeit der Art leichte Formbarkeit
- niedrige Wärmeleitfähigkeit
gutes elektrisches Isoliervermögen - gute Einfärbbarkeit
Kunststoffe (Nachteile )
- niedriger E- Modul
- große Wärmeausdehnung
- Brennbarkeit
- keine Formbeständigkeit bei höhren Temperaturen
- große Kriechverformungen
Mechanisch- Thermisches Verhalten
- Verformbarkeit wächst mit steigender Temperatur
- Festigkeit fällt ab
Zugfestigkeit
- niedriger E-Modul
- niedriger Härte und Steifigkeit
Zeitstand und Dauerstandfestigkeit
= bei Beanspruchung zeigen KS zeitabhängiges Verformungsverhalten
- Überprüfung mit Kriechversuch -> konstante Beanspruchung und mit Temperatur
- Zeitstandfestigkeit = Spannung die nach einer bestimmten Zeit zum Bruch führt
Kriechen
Thermoplasten zeigen mit steigender Temperatur eine zunehmende Kriechverformung
Einfluss der Temperatur
- Temperatur abhängig von Molekularstruktur
- Zustände von Thermoplasten bei Temperaturänderung
1) harter Zustand
2) weichelastisch
3) teigig-zäh
4) flüssig Zustand
5) werden bei der Abkühlung wieder hart - nach einer bestimmten hohen Temperatur beginnen alle Kunststoff zu zersetzen. Duroplasten geht von dem harten von dem harten Bereich in die Zersetzung
Prinizip des Torsionsschwingversuch
bandförmiger Probekörper wird eingepalten und am anderen mit einer Schwungscheibe versehen
Verbesserung der Kunststoffeigenschaften
1) Kristallisation
2) Vernetzung
3) Versteifung der Molekülketten
4) Zugabe von Weichmachern und Stabilisatoren
5) Verwendung von Füllstoffe und Faserbewehrung
