Brainscape's Knowledge GenomeTM

Browse over 1 million classes created by top students, professors, publishers, and experts.


See full index

Werkstoffkunde > Kunststoffe physikalische und mechanische Eigenschaften > Flashcards

Kunststoffe physikalische und mechanische Eigenschaften Flashcards

1
Q

Definiere Fließtemperatur und Glastemperatur

A

Bei der Fließtemperatur sind Kunststoffe flüssig genug, um auf handelsüblichen Maschinen verarbeitet zu werden.

Unterhalb der Glastemperatur sind Kunststoffe unabängig vom Vernetzungsgrad hart und spröde.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Wann ist jeder Kunststoff amorph?

A

IM Zustand der Schmelze, wenn die Moleküle völlig regungslos vorliegen.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Welche 2 Strukturen können Kunststoffe beim Abkühlen annehmen?

A

Sie können bei der Erstarrung ihre amorphe Schmelzstruktur beibehalten, oder kristalline, geordnete Bereiche ausbilden.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Nenne 4 typisch amorphe Thermoplasten:

A

Polyvinylchlorid
Polycarbonat
Polymethylmethacrylat
Polystyrol

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Wo liegt der Gebrauchsbereich amorpher Thermoplasten?

A

Unterhalb des Erweichungsbereiches, also im spröden Glaszustand.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Was ist die Glasübergangstemperatur?

A

Die Glasübergangstemperatur bezeichnet eine Temperatur im Erweichungsbereich, ab der das Material von einem glasförmigen in einem gummiähnlichen Zustand wechseln.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Nenne zwei limitierende Faktoren, die eine vollständige Kristallisation eines teilkristallinen Thermoplasten verhindern:

A
  • eingeschränkte Kettenmobilität durch Verschlaufung

- Unterschiedliche Länge der Polymerketten

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Was gibt der Kristallisationsgrad an?

A

Den Anteil des Kristallinen Volumens im erstarrten Material.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Aus wie vielen Phasen bestehen Kunststoffbauteile aus teilkristallinen Thermoplasten ?

A

Sie bestehen aus 2 Phasen. einer amorphen und einer kristallinen Phase mit gleicher chemischer Zusammensetzung und unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften.

So entsteht oft eine lamellenartige Anordnung der Molekülketten.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Nenne 3 typische teilkristalline Thermoplasten:

A

Polyethylen
Polypropylen
Polyamid

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Wechen grad der Kristallisation können PE und PET erreichen?

A

PE : 80%

PET: 5% ( durch schnelles Abkühlen )

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Was ist die wichtigste Kristallstruktur und was sind ihre Eigenschaften ?

A

sphärolitische Struktur:
Sie macht meistens den dominanten Anteil des Gefüges aus. Sie entstehen aus einem kleinen kristallinen Block, um den sich radiale Strukturen ausbilden. Sphäolite wachsen in amorpher Umgebung solange, bis sie aufeinandertreffen.
Merkmal: Malteserkreuz

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Welche 3 Teilprozesse umfasst der Kristallisationsprozess?

A

1: Keimbildung
2: Kristallwachstum
3: Nachkristallisation

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Was geschieht während der Keimbildung im Kristallisationsprozess?

A

Es entstehen kleine kristalline Bereiche in der Schmelze.
ab einer bestimmten Größe (kritischer Keimradius) ist es für diese energetisch günstiger zu wachsen, als zu zerfallen.

Homogener Keim:
Entsteht durch Faltung und Aneinanderlegung reiner Polymerschmelze.

Heterogener Keim:
Entsteht durch Verunreinigungen bei der Bildung.
>absichtlich herbei geführt durch Nukleirungsmittel, um die Keimdichte zu erhöhen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Was ist beim Kristallwachstum zu beachten und welches Gefüge ergibt sich ?

A

Der Kristallwachstum ist stark abhängig von der Temperatur. Eine langsame Abkühlung führt bspw. zu einem grobsphärolitischen Gefüge, welches sehr inhomogen ist (außen feine, innen grobe Kristalle). Durch Nukleirungsmittel kann man ein feinsphärolitisches Gefüge erreichen.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Was beschreibt die Nachkristallisation ?

A

Sie beschriebt den Prozess der nachdem Wachstum einsetzt und über Monate dauern kann.
Es gibt Bereiche im Gefüge, die ihren Phasenwechsel verzögert durchlaufen.
Durch Nachkristallisation erhöht sich der Kristallisationsgrad.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

Nenne die 2 bekanntesten Duroplasten:

A

Polyesterharz

Epoxidharz

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

Nenne die 2 bekanntesten Elastomere

A

Syros-Butadien-Kautschuk

Ethylen-Propylen-Dien-Katschuk

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Was beschreibt die Molmassenverteilung ?

A

Da man synthetischen Polymeren keine exakte Kettenlänge bzw. Molmasse zuordnen kann bedient man sich der Molmassenverteilung. Sie beschreibt die anteilsmäßige Aufteilung der unterschiedlich langen Polymere im Werkstoff.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

Wie misst man die Molmassen Verteilung ?

A

Das bekannteste Verfahren ist die Gel-Permeations-Chromatographie.
Bei dieser werden die Moleküle auf Grund ihrer Größe getrennt.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

Was verdeutlicht die sogenannte Uneinheitlichkeit?

A

Umso einheitlicher die Molekülgröße eines Werkstoffs, umso kleiner wird die Uneinheitlichkeit:

U= Mw/Mn -1

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

Was bewirkt eine höhere Molmasse eines Polymers

A

Eine höhere Molmasse/ Molekühllänge führt zu :

> höhere Festigkeit
höhere Zähigkeit
schlechteres Fließverhalten
eine höhere Anzahl an Verschlaufungen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

Welche 2 Bindungsmechanismen sind für die Kunststoffe von Bedeutung ?

A

innenmolekulare Bindungskräfte (Hauptvalenz / kovalent)

zwischenmolekulare Bindungskräfte (Nebenvalenz)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
24
Q

Was ist eine kovalente Bindung

A

Eine Bindung zwischen 2 Elektronen.
Sie entstehen, wenn der Abstand zwischen 2 Atome kleiner als die Summe der mittleren Atomradien ist.

Sie sind gerichtet und sehr stark.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
25
Q

Welche kovalente Bindungstypen sind sind besonders wichtig für Kunststoffe ?

A

1,2,3

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
26
Q

Wie hoch ist die Bindungsenergie typischerweise?

A

ca. 250-400 kJ/mol

die Bindungsenergie steigt mit der Anzahl der beteiligten Elektronen.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
27
Q

was zeichnet eine Ionen-Bindung aus ?

A

Sie beruht ausf elektrostatischer Anziehung zwischen einem + Kation und einem - Anion
Bindungsenergie ca. 600-100kJ/mol

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
28
Q

Wie nennt man Kunststoffe die nicht kovalent sonder ionisch binden?

A

Sie werden Ionomere genannt und sind meistens Copolymere (sie bestehen aus 2 verschiedenen Monomeren)

29
Q

Welche 4 Nebenvalenzkräfte sind zu unterscheiden ?

A
  • London-Kräfte
  • Deby-Kräfte
  • Keesom-Kräfte
  • Wasserstoffbrückenbindungen
30
Q

Welche Valenzkräfte beruhen auf einem Dipoleffekt ?

A

Keesom, Debye,London

Sie werden auch Van-der-Waals-Wechselwirkungen genannt.

31
Q

Wann wirken die Keesom Kräfte

A

Sie wirken zwischen 2 polaren Molekülen mit einem permanenten Dipolelement. Die umgebenden Dipolfelder erzeugen eine Anziehungskraft. die Anziehungskraft hängt von der Orientierung ab.

32
Q

Wo wirken die Debye Kräfte

A

Die Debye- Kräfte wirken zwischen einem permanenten und einem induzierten Dipol.
Der permanente Dipol induziert dabei in einem elktischneutralen Molekül eine Ladungstrennung, wodurch der induzierte Dipol entsteht.

33
Q

Wo wirken London Kräfte (Relevanz)

A

Sie wirken zwischen 2 umpolaren Molekülen.
Elektronenbewegung erzeugen minimal einen Dipol, wodurch durch Kettenreaktion ein induzierter Dipol entsteht… etc

Auch wen die Kraft sehr gering ist, ist sie trotzdem von Bedeutung , da sie bei Kunststoffen am häufigsten auftritt .
besonders für Thermoplasten sind sie von Bedeutung.

34
Q

Wo wirken Wasserstoffbrückenbindungen und welche Relevanz haben sie ?

A

Bei Kunststoffen mit vielen elektronegativen Atomen (z.B. Polyamide bestimmt dieser Effekt maßgeblich die Eigenschaften.

35
Q

Von welchen 4 Faktoren hängt die Fließfähigkeit eines Stoffes ab ?

A

Die Fließfähigkeit hängt von der Beweglichkeit der Molekülsegmente ab, also von ihrer

  • Gestalt
  • Temperatur
  • Größe
  • Verschlauchung
36
Q

Was ist die Viskosität

A

Die Viskosität beschreibt den inneren Widerstand eines Werkstoffes gegen eine während des Fließend stetig wirkende Kraft.

37
Q

Wodurch kommt es zum sogenannten Scherfließen ?

A

Kunststoffschmelze fließen stets laminar.
Sie haften bei geringen Geschwindigkeiten an den Oberflächen eines Kanals.

Daraus resultiert das Scherfließen, bei dem sie Flüssigkeitsschichten aneinander abgleiten.

Charakterisierend ist die Schergeschwindigkeit bzw. die Schubspannung.

38
Q

Wie lautet die Formel für die Abhängigkeit von Schubspannung, Viskosität und Schergeschwindigkeit?

A

t=n*y

39
Q

Welche Art von Vikosität ist für Kunststoffe relevant?

A

Die Strukturviskosität.

Bei Kunststoffschmelzen, insbesondere den Elastomeren, besteht dazu noch eine Fließgrenze ( Bingham-Fluid)

40
Q

Von welchen 3 Faktoren hängt die Viskosität ab?

A

Schergeschwindigkeit
Temperatur
Druck

41
Q

Wie verändert sich die Viskosität bei steigender Temperatur, Druck und Molmasse?

A

Temperatur steigt >V. sinkt
Druck steigt>V. steigt leicht an
M steigt >V. steigt deutlich

42
Q

Was kann man im Verlauf des spezifischen Volumens über der Temperatur eines Kunststoffes deutlich erkennen ?

A

Die Glasübergangstemperatur bzw. den Glasübergang, bei dem die Schmelze völlig erstarrt.

43
Q

Wie lautet die Gleichung für die Dichte in Abhängigkeit von der Temperatur

A

! Die Gleichung gilt nur für den linearen Bereich im pvt-Diagramm!

𝞀(T)= (𝞀o): ((1+𝝰) (T-To))

44
Q

Ordne Polypropylen Polyamid Eisen und Aluminium nach ihren Wärmeausdehnungskoeffizienten.

A

Polypropylen 200x10^-6 K^-1
Polyamid 120 “
Aluminium 24 “
Eisen 12 “

45
Q

Wie lautet die Volumentrische Mischungsregel und wann wird sie angewendet ?

A

Sie wird im Bereich des linearen Wärmeasdehnungskoeffizieten von gefüllten Kunststoffen benutzt.

𝝰c=𝝰k ( 1-vf ) + 𝝰f * vf

46
Q

Wie korreliert die Wärme Leitfähigkeit mit der Temperatur bei Thermoplasten?

A

Die Wärmeleitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab. Teilkristalline sind dabei stärker abhängig als amorphe Kunststoffe > Diagramm

47
Q

Wo raus berechnet sich die Temperaturleitfähigkeit ?

A

a= 𝝺 / (c*p)

48
Q

ordne Kunststoffe, Aluminium Eisen und Wasser nach Wärmekapazität.

A

Eisen 0,45
Alu 0,9
Kunststoffe 0,4-2,7
Wasser 4,18

49
Q

Was ist das Besondere an der Temperaturleitfähigkeit von teilkristallinen Thermoplasten?

A

Die teilkristallinen Thermoplasten zeigen…

…eine Unstetigkeit im Schmelzpunkt

50
Q

Welche arten von mechanischer Belastung unterscheidet man?

A
  • Kurzzeitbelastung
  • Langzeitbelastung
  • Stoßbeanspruchung
  • dynamisch bzw. zyklische Beanspruchung
51
Q

Welche art von Prozessen treten bei mechanische Belastung von Kunststoffen auf?
bzw Wie können Prozesse auf Kunststoff wirken?

A

reversibel /irreversibel

52
Q

Was bedeutet Elastizität:

A

Die Elastizität beschreibt die reversible Verformung unter Last.
Den Sonderfall der linearen Elastizität beschriebt das Hooksche Gesetz

𝛔= E*𝛜

53
Q

Was bedeutet Plastizität

A

Die Plastizität beschreibt die irreversible Verformung.

Dieses verhalten wird bei Polymeren auch als Fließen bezeichnet.

54
Q

Wie bestimmt man den Elastizitätsmodul

A

Über den universellen Zugversuch auf einer Universalzugprüfmaschine.

Der Versuch wird unter quasistatischer Bedingung durchgeführt bei einer Dehnung zwischen 0,05-0,25 %

55
Q

Was ist der unterschied zwischen berührenden und optischen Messverfahren ?

A

berührend > technische Spannung (längs)

optisch > wahre Spannung ( längs und quer)

56
Q

Wie werden technische und wahre Spannung verrechnet ?

A

technisch : 𝛔 = F/Ao
Ao= Anfangsquerschnitt

wahr : 𝛔 =F/An
An= momentaner Probenquerschnitt

57
Q

Welche 2 Einflussfaktoren verändern insbesondere das mechanische Werkstoffverhalten

A
  • Umgebungstemperatur
  • Belastungsdauer

diese beiden Faktoren werden gemeinsam mithilfe der Zeit/ Temperatur-Verschiebung (ZTV) betrachtet.

58
Q

Wie funktioniert das Prinzip der Zeit Temperatur - Verschiebung (ZTV) ?

A

Die ZTV ist eine empirisch gewonnene Regel ( kein pysikalisches Gesetz).

Das ZTV verringert den zeitlichem Aufwand für Versuche mit geringer Dehngeschwindigkeit, indem sie diese durch Versuche mit erhöhter Temperatur und hoher Dehngeschwindigkeit ersetzen.
Dafür müssen nur der werkstoffabhängige f-Faktor der Verschiebungsgradregel bekannt sein, um den Verschiebungsfaktor der Masterkurve zu berechnen

59
Q

Was ist bei der Untersuchung des Langzeitverhaltens von Polymeren zu beachten ?

A

Auf Grund der Viskoelastizität fließen Polymere unter langzeitigen Belastungen
Typischerweise werden Relaxations und Retardationsverhalten untersucht.

60
Q

Wie ermittelt man das Relaxations/Retardationsverhalten ?

A

Relaxationsverhalten:
Proben werden um einen festen Wert gedehnt und Spannungen über der Zeit gemessen. ( Dehnung konstant)

Retardationsverhalten:
Proben werden mit festgelegter Belastung beansprucht, Dehnungen werden gemessen. (Last konstant)

61
Q

Was ist der Unterschied von einem isochronen zu einem normalen Spannungs- Dehnungs Diagramm

A

Im isochronen Diagramm dient die Belastungszeit als Parameter.

Im normalen Diagramm wird die Belastungsgeschwindigkeit parametrisiert.

62
Q

Welcher Kunststoff ist besonders gut für Stoßbelastungen geeignet ? Auf Grund welcher Eigenschaft ist er dass ?

A

Teilkristalline Elastomere

Auf Grund ihrer …
… hohen Verformbarkeit
… hohen Zähigkeit
… mechanischen Dämpfung

63
Q

Wie verändert sich das Verformungsverhalten bei Stoßbelastung ?

A

Von einem linearviskoelastischen zu einem linearelastischen Verhalten.

Damit fällt die Bruchdehnung ab.

64
Q

Wie berechnet man gekerbte Teile hinsichtlich des Stoßverhaltens?

A

Ein Dehnungsgrenzwert kann nicht verwendet werden.

Stattdessen kann man die kritische Energie verwenden, welche der Fläche inter der Spannungs- Dehnungskurve im entsprechenden Diagramm entspricht.

Diese nimmt mit der Verformungsgeschwindigkeit zunächst zu, um anschließend auf ein Minimum zu fallen.

65
Q

Wie verlassen schnell zerreiß und Impactversuche ab ?

A

Schnellzerreißversuch:
Analog zum Zugversuch, nur mit einer höheren Abzugsgeschwindigkeit.

Impactversuch:
Eine Fallmasse wird aus definierter Höhe auf die Probe fallen gelassen.

66
Q

Wie verhalten sich Kunststoffe bei dynamischer Belastung ?

A

Die Viskoelastizität bewirkt eine Phasenverschiebung zwischen Dehnung und Spannung ( Spannung eilt vorraus )

67
Q

Durch welches Modell kann eine dynamisch-zyklische Beanspruchung veranschaulicht werden ?

A

Durch das Maxwell-Modell.

Dabei speichert die Feder Energie und der Dämpfer gibt Wärme ab.

68
Q

Was it eine Grammatur?

A

Die Grammatur ist die Masse pro Fläche,

auch Flächen Gewicht genannt

Werkstoffkunde (8 decks)

Brainscape helps you reach your goals faster, through stronger study habits.
© 2024 Bold Learning Solutions. Terms and Conditions