polymere! Flashcards
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Was ist ein Polymer?
eine Substanz, die aus chemisch einheitlichen organischen Makromolekülen aufgebaut ist.
Makromoleküle
Makromoleküle sind langkettige, organische, aus sich wiederholenden Einheiten aufgebaute Moleküle (ab einer Molekülmasse von 1000) (Monomere, Molekülbausteine)
A/A Monomere
sind die Monomere untereinander gleich, bildet sich ein A-A-Polymer, wobei das “A” für einen Baustein steht.
Beispiele: Polyethen und Polyvinylchlorid
XXXX
A/B Polymere
Falls es 2 unterschiedliche Baueinheiten gibt, bildet sich ein “A/B” Polymer. XYXY Beispiele: Polyamide (z.B. Nylon) und Polyester
thermoplaste: main aspects, examples
- können im geschmolzenen Zustand in eine neue Form gebracht werden
- behalten beim Abkühlen ihre neue Form
- 80% hergestellte Stoffe sind TP
- Beispiele: Polyalkane, Polyethen, Polyester, Polyamide (Nylon)
Thermoplaste ZMK:
- schwächere zwischenmolekulare Kräfte als z.B. Duroplasten
- -> Die Ketten werden dadurch gegeinander verschiebbar
- die schwachen Kräfte zw. den Ketten werden leicht überwunden. Das Polymer schmilzt und kann verformt werden
- ohne kovalente Quernetzung zwischen den einzelnen Ketten
LDPE and HDPE
HDPE= hohe Packungsdichte zwischen Makromoleküle —> hart —> Hochkritsallin (70%) -LDPE= amorph, weich, flexibler als HDPE —> weich —> amorph (45 % kristallin)
Duroplaste: main aspects and examples!
- formstabil
- Zersetzung beim Erhitzen
–> benötigt ein sehr hoher Grad von Energie - große Struktur = geringe Löslichkeit
Beispiele: Epxoidharze, Polyurethenschäume, Bakelit (Isolationsmaterial)
Duroplaste: ZMK
- stark vernetzt und haben starke zwischenmolekulare Kräfte
- Ketten können nicht verschoben werden, auch beim Erwärmen
- Die kovalenten Bindungen zw. den Ketten sind sehr stabil. Das Polymer behält beim Erhitzen seine Form.
- Querverbindungen verhindern die Verschiebung der Ketten
Elastomere <3333 main aspects and examples
- haben sowohl eine hohe Festigkeit als auch Flexibilität
- zeigt elastische Verformbarkeit
- Beispiele: Gummi, Neoporen, Silikonkautschuk, Latex
- durch äußere Einwirkungen verformbar
- gummielastisch
Elastomere ZMK
- Die Ketten sind untereinander zwar kovalent vernetzt, aber bei weitem nicht so stark wie Duroplaste
- verformbar durch Druck / Zug —> die wenigen kovalenten Bindungen werden gespannt, bleiben jedoch intakt
- falls man dieser Druck wegnimmt, wird das ursprüngliche Form wiederhergestellt
- hierbei werden die kovalente Bindungen/ Makromoleküle gespannt, jedoch nicht gebrochen
how can you make a duroplast from 2 thermoplasten?
2 thermoplasten, die entweder eine funktionelle Gruppe enthalten (Hyrdroxy, Amino, Carbonsäure,,,) oder eine Doppelbindung. Bei der Verknüpfung der Ketten entstehen kovalente Bindungen und man erhält ein 3 - dimensionales Netzwerk.
amorph
- in amorphe Bereiche sind die Ketten weiter voneinander entfernt und somit ist mehr Bewegungsfreiheit vorhanden
- ungeordnet
- hohe Entropie
kristallin
- Bereichen innerhalb eines Polymers, in denen die Polymerketten sehr regelmäßig und dicht gepackt sind
- geordnet, niedrige Entropie
- je höher der kristallin Bereich ist, desto fester und unbeweglicher ist es, und die zwischenmolekulare Kräfte sind stärker ausgeprägt
Kaltes Verstrecken
durch “kaltes Verstrecken” nimmt der Anteil der kristallinen Bereiche zu, deshalb erfolgt eine Zunahme der Polymerfestigkeit ( so kann man z.b. reißfeste Fasern herstellen) :)
Temperature and Kristallin
- im glasartigen Zustand sind die amorphe Bereiche mit den ungeordneten Polymerketten regelrecht “eingefroren” und die Beweglichkeit der Ketten ist deutlich eingeschränkt.
- bei höhere Temperaturen wird das Polymer zunehmend weicher
- falls die Schmelztemperatur erreicht wird, verlieren die kristalline Bereiche den Zusammenhalt und das Polymer schmilzt zu einer zähen Flüssigkeit
- bei Thermoplasten ist dieser Schmelzvorgang reversibel (once melted, it takes a new form, which could be melted back into it’s old form)
building a Makromol. - where to the Nebengruppen go?
bottom row, H CL H CL H CL …
Stufenwachstumsreaktionen:
- Monomere reagieren zunächst zu kurzkettigen Di- Tri- und Oligomeren und erst gegen Ende der Reaktion zu langkettigen Makromoleküle
- Polykondensation und Polymerisation und Polyaddition
Polykondensation:
Hier werden Monomer-Moleküle mit mindestens 2 funktionelle Gruppen unter Abspaltung eines niedermolekularen Stoffes (z.B. Wasser) miteinander verknüpft. Hierbei entsteht außer der Polymerkette ein weiters kleines Reaktionsprodukt. (wie ein stabiles Molekül, häufig Wasser oder Chlorwasserstoff)
- hier wird oft ein H or OH abgespaltet
Polymerisation:
Monomere mit eine C=C Doppel Bindung
Reaktion der Monomere
dabei entsteht eine Polymerkette
radikale Addition
hier verlängert sich eine Kette an ihrem reaktiven Ende immer weiter
- Kettenwachstumsreaktion
Polyaddition
- verschiedene Eduktomoleküle mit mind. 2 funktionelle Gruppen werden verknüpft - Dabei werden KEINE kleineren Moleküle abgespalten
polymer with =O
Dipol - Dipol - Wechselwirkungen
polymer with = O and some H Groups (don’t have to be together)
Wasserstoffbrückenbindungen
always in a Polymer:
Van-der-Waals-Kräfte
how stabil is a polymer?
- je stärker sich die Polymerketten gegenseitig anziehen, desto stabiler und weniger flexibel ist ein Polymer
- flexiblen Polymeren haben Polymerketten die gut gegeneinander zu verschieben sind
- je mehr Wechselwirkungen, je stärker
- Polare Seitengruppen (-Cl) verstärken die Anziehungskräfte zwischen den Ketten und machen das Polymer stabiler
- Verzweigungen : lineare, unverzweigte Ketten sind dichter gepackt als verzweigte und optimieren so die Bildung zwischenmolekulare Anziehungskräfte
- Die Vernetzung von Polymerketten durch kovalente Bindungen erhöht Härte und Temperaturbeständigkeit eines Polymers. Besonders stark vernetzte Polymere werden als Duroplaste bezeichnet.
Zugfestigkeit/ Length of a Polymer
- Die Stabilität des Polymers steigt mit der Kettenlänge (ab einer bestimmter Anzahl von Repetiereinheiten)
- längere Ketten sind stärker ineinander verwoben (dies vermindert Beweglichkeit)
- längeren Ketten haben mehr Kontaktpunkte mit benachbarten Ketten —> Demzufolge treten mehr zw.mol. Kräfte auf
- man lässt genau so viel Zugkraft auf ein Polymer einwirken, bis es reißt
how to make a polymer weicher?
- dies führt zu unterschiedlichen Seitengruppen in der Polymerkette, welches zu Folge hat, dass die Ketten weniger dicht aneinander gepackt sind
das Zusammenhalt der Ketten wird dementsprechend etwas schwächer - außerdem kann man eines “molekularen Schmiermittels” verwenden, welches erlaubt, dass die PVC Ketten leichter aneinander vorbei gleiten (Weichmacher)
