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Polyaddition und Polykondensation sind stufenweise Polymerisationsreaktionen. Das Prinzip dieser Stufenreaktionen wird beschreiben. Es werden einige Polymere, die durch Stufenreaktionen gebildet werden, vorgestellt.

Lerneinheiten des Tutorials

Stufenreaktionen - GrundlagenLevel 245 min.

Hier werden die Besonderheiten von Polymerisationsreaktionen mit Stufenwachstum dargestellt. Dies sind die Polykondensation und die Polyaddition. Der Zusammenhang zwischen Umsatz und Polymerisationsgrad bzw. Molmasse wird erläutert und mit Hilfe verschiedener Formen der Carothers-Gleichung durch Rechenbeispiele, Tabellen und Grafiken anschaulich gemacht. Auch Möglichkeiten zur Steuerung der Molmasse in der Praxis werden gezeigt.

Einführung in die PolykondensationLevel 220 min.

Zunächst wird das Schema der Kondensationsreaktion gezeigt. Die verschiedenen Produkte Polyester, Polyamide, Phenoplaste, Aminoplaste und Silicone werden kurz vorgestellt. Schließlich wird auf die verschiedenen Herstellungsmethoden eingegangen: Schmelzpolykondensation, Lösungspolykondensation und Grenzflächenpolykondensation.

Einführung in die PolyadditionLevel 25 min.

Das Prinzip der Polyaddition wird kurz dargestellt.

PolyesterLevel 220 min.

Die Bildungsreaktion von Polyestern wird beschrieben. Dabei werden verschiedene technische Synthesemöglichkeiten vorgestellt. Das vielfältige Eigenschafts- und Anwendungsspektrum wird illustriert.

PolyethylenterephthalatLevel 220 min.

Polyethylenterephthalat ist der bedeutendste Vertreter der Polyester. Seine Struktur und Synthese werden vorgestellt. Anwendungsbeispiele sind die Polyesterfasern in Textilien und Formkörper wie die zunehmend beliebten leichten Flaschen für Softdrinks und Mineralwasser.

PolycarbonatLevel 220 min.

Polycarbonate sind Ester der Kohlensäure mit aliphatischen oder aromatischen Diolen. Die Struktur und verschiedene Möglichkeiten der technischen Synthese werden vorgestellt. Neben der bedeutendsten Anwendung als Compact Discs werden noch andere Beipiele aufgezählt.

Wie funktioniert eine CD?Level 120 min.

Auf Polycarbonat-CDs werden Daten in einer spiralförmigen Rille in Form von Vertiefungen eingeprägt. Diese Datenspur wird mit einer reflektierenden Metallschicht belegt. Die Rille wird von unten durch einen Laser abgetastet. Aus dem unterschiedlichen Reflektionsverhalten dieser Strukturen werden die Informationen entnommmen. Der Unterschied zwischen verschiedenen CD-Formen (read only, recordable und rewritable) wird erläutert.

PolyesterharzeLevel 240 min.

Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Alkydharzen (Fettsäure-haltigen Polyesterharzen), gesättigten und ungesättigten Polyesterharzen werden vorgestellt. Ausgangsprodukte und technische Synthese dieser Materialien werden gezeigt. Die wichtigste Anwendung liegt auf dem Lacksektor, ungesättigte Polyesterharze werden auch als Formmassen eingesetzt.

PolyamideLevel 240 min.

Je nach Ausgangsmaterial werden zwei verschiedene Typen von Polyamiden gebildet: Der so genannte "Perlontyp" entsteht aus Aminocarbonsäuren, der "Nylontyp" aus Dicarbonsäuren und Diaminen. Der Reaktionsmechanismus der Amidbildung wird gezeigt und die relativ komplexe Nomenklatur der Polyamide erklärt. Aufgrund der hohen Polarität der Amidfunktion neigen Polyamide zur Ausbildung von Wasserstoff-Brücken. Dies führt zu einer relativ festen Struktur, die die Ausbildung größerer kristalliner Bereiche begünstigt. Diese Kristallinität begründet die Neigung der Polyamide zur Faserbildung, Polyamide sind aber auch als thermoplastische Werkstoffe von großer Bedeutung.

PolyamidfasernLevel 230 min.

Hier werden die bekanntesten aliphatischen Polyamidfasern Nylon und Perlon vorgestellt. Zusätzlich werden die Eigenschaften aromatischer Polyamidfasern anhand von Kevlar erläutert.

PhenoplasteLevel 240 min.

Der Begriff Phenoplaste oder Phenolharze wird sowohl auf die oligomeren Präpolymere aus Phenol und Formaldehyd als auch auf deren duroplastische Vernetzungsprodukte angewandt, die zu den ältesten vollsynthetischen Kunststoffen zählen. Durch das Verhältnis von Phenol zu Aldehyd und die Art der Katalyse erhält man zwei deutlich verschiedene Präpolymertypen, die Novolake und die Resole. Bei der Aushärtung durchlaufen beide Varianten die Stufe der Resitole bis hin zu den festen, unlöslichen und nicht mehr verformbaren Resiten. Es werden Eigenschaften und Anwendungsgebiete der Phenoplaste vorgestellt.

AminoplasteLevel 230 min.

Die Eigenschaften der Aminoplaste ähneln denen der Phenoplaste. Auch sie werden zunächst als oligomere Präpolymere synthetisiert, die für die endgültige Verwendung vernetzt werden. Grundstoffe sind Carbonyl- und Amino-Verbindungen, am bedeutendsten sind Formaldehyd als Carbonyl-Komponente und Harnstoff bzw. Melamin als Amino-Komponente. Die technische Synthese und Anwendungsgebiete werden beschrieben.

SiliconeLevel 240 min.

Silicone nehmen eine Zwischenstellung zwischen anorganischen und organischen Materialien ein. Aufbau, Eigenschaften und Anwendungsgebiete werden vorgestellt.

Polyurethane I - GrundlagenLevel 230 min.

In dieser Lerneinheit wird die Urethaneinheit vorgestellt sowie die Bildungsreaktion der Polyurethane. Die Besonderheit dieser Verbindungen ist, dass eine breite Palette von Ausgangsmaterialien eingesetzt wird. So ergeben z.B. verschiedene Isocyanatkomponenten und Polyol-Präpolymere Produkte unterschiedlicher Eigenschaften. Besonders wird auf die Funktionsweise des Katalysators Diazobicyclooctan eingegangen.

Polyurethane II - SchäumeLevel 230 min.

Das Prinzip der Bildung von Polyurethanschäumen ist für die verschiedenen Schaumarten Hart-, Weich- und Integralschaum sehr ähnlich. Anlagen zur Produktion von Weich- und Hartschaum werden skizziert.

Polyurethane III - Verschiedene FormenLevel 230 min.

Verschiedene Formen von Polyurethan-Werkstoffen (außer Schaumstoffen) und ihre Anwendungen werden beschrieben: Elastomerfasern, Kautschuke, Lacke, Gießharze und Beschichtungen.

EpoxidharzeLevel 220 min.

Beim Begriff "Epoxidharze" muss unterschieden werden zwischen den Epoxidharz-Oligomeren und den Vernetzungsprodukten aus diesen Vorläufermolekülen. Beide werden als Epoxidharze bezeichnet. Die Oligomere werden meist aus Bisphenol A und Epichlorhydrin synthetisiert, die Vernetzung erfolgt durch Kalt- oder Warmhärtung mit Hilfe von Aminen oder Säureanhydriden. Da Epoxidharze auf vielen Materialien gut haften, sind sie als Klebstoffe, Beschichtungen, Lacke und Gießharze geeignet. Auch als Formmassen werden sie eingesetzt.

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