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V. O.
Diese Lernkarten behandeln die Grundlagen der Kunststoffkunde auf Universitätsniveau. Sie beleuchten die Eigenschaften von Kunststoffen wie Festigkeit, Glasübergangstemperatur und Zersetzungstemperatur, sowie deren Vergleich zu Metallen. Die Lernkarten erklären die verschiedenen Arten von Kunststoffen, darunter Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere, und deren Anwendungsbereiche. Sie sind ideal für Studierende der Naturkunde, die ein tiefes Verständnis der Materialwissenschaften erlangen möchten.
Cartes-fiches
53
Utilisateurs
7
Langue
Allemand
Catégorie
Histoire naturelle
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
20.05.2013 / 17.05.2014

Cartes-fiches

Was sind die beiden Hauptbestandteile von Kunststoffen?

Basis-Polymer + Zusatzstoffe

Was ist ein Polymer?

organisches Makromolekül aus Nichtmetallen (C, H, N, O, S, CL)

Was sind Zusatzstoffe?

Zum Beispiel: Verstärkungsstoffe, Farbstoffe, Verarbeitshilfen, Dispergiermittel, Füllstoffe, UV-Stabilisatoren

Wie und woraus werden Polymere hergstellt?

Monomere -werden durch- spezielles chemisches Verfahren -zu- Polymere

Was sind Monomere?

kleine Moleküle mit Doppel bzw Dreifachbindungen oder aktiven Gruppen (Beispiel: Aus Ethylen wird Polyehtylen)

Wie ist das chemische Bauprinzip von Kunststoffen?

Vielfaches Wiederholen einer Grundeinheit [100-100.000 mal] Beispiel: Makromelukül von Polyvinylchlorid (PVC)

Welche Arten von Polymere gibt es?

Homopolymere (gleiche Grundeinheit), Copolymere (2-4 versch. Grundeinheiten), Polymer-Blends (physische Mischung von Polymeren); Bild: Copolymere

Wie sind die vier Bauarten von Copolymeren?

Statistisch (A-B-A-A-B…), blockweise (A-A-A-A-B-B-B-B…), alternierend [abwechselnd] (A-B-A-B-A…), getropft (so vom Hauptzweig abgehend)

Wie werden die Makromoleküle zusammen gehalten?

Innerhalb der Makromoleküle durch Hauptvalenzbindungen (Atombindungen), Zwischen den Makromolekülen durch Nebenvalenzbindungen

Was geschieht mit den Nebenvalenzbindungen unter Krafteinwirkung?

Sie brechen leicht auf.

Wie ist die Gestalt von Thermoplasten?

Fadenförmige lineare Makromoleküle (unverzweigt oder verzweigt)

Wie ist die Gestallt von Duroplasten?

engmaschig vernetzte Makromoleküle

Wie ist die Gestallt von Elastomeren?

weitmaschig vernetzte Makromoleküle

Wie ist der Ordnungszustand von Thermoplaste?

Amorphe Struktur (wie ein Wattebausch), Teilkristalline Struktur, Makromoleküle z.T. parallel angeordnet und von amorphen Strukturen umgeben (führt zu Verbesserter Festigkeit: Nebenvalenzbindungen; verbesserte chem. Beständigkeit: geringere Eindringchancen für fremde Moleküle)

Weil Teilkristallinen Strukturen gibt es bei Thermoplasten?

gefaltet, gebündelt und sphärolit

Wie ist eine Besonderheit bei einigen Polymeren in bezug auf die Ordnungszustände?

Einige Polymere können in beiden Ordnungszuständen auftreten

Welche sind die positiven Eigenschaften von Kunststoffen?

geringe Dichte (1,4-2,2 g/cm³), elektr. nicht leitend, wärmedämmend u kälteisolierend, chem. beständig, leicht verarbeitbar/einfärbbar/aufschäumbar, viele mechan. Eigenschaften möglich

Welche negativen Eigenschaften gibt es bei Kunststoffen?

geringe Wärmebeständigkeit ~140°C, große Wärmeausdehnung, Zersetzung ab best. Temperatur, geringe Festigkeit, sehr spröde bei tiefen Temp., i.d.R. leicht entflammbar, hohe Gasdurchlässigkeit

Wonach werden Kunststoffen eingeteilt?

Anwendungsbezogen, Dauergebrauchstemperaturbezogen und Markanteilig

Wie heißen die Drei Arten von Kunststoffen und ihre Anwendung?

Thermoplaste (~80% aller Kunstoffe), Duroplaste (als Matrix bei Verbundstoffen) und Elastomere (Gummiwerkstoffe)

Wonach werden Homopolymere bezeichnet?

Kurzzeichen des Basispolymers (z.B. PE, PVC…)

Wonach werden Copolymere bezeichnet?

Angabe der Komponenten nach absteigenden Massenanteil (z.B. ABS…)

Wie werden Polymer-Blends bezeichnet?

Durch ein ´+´ zwischen den Basispolymeren (Bsp. PC+ABS)

Was bezeichnet ein ´-´ im Kurzzeichen eines Kunststoffes?

Es zeigt Eigenschaften und Zusatzstoffe an (z.B. PE-LD für PE mit geringer Dichte)

Wie ist der Verlauf der Spannungs-Dehnungs-Kurve bei Kunststoffen?

Grundsätzlich wie bei Metallen = Spannung -verursacht- Verformung -verursacht- Bruch

Wie ist der Versuchsaufbau beim Zugversuch?

Wie bei Metallen, nur dass die Probe ein Flachmaterial ist

Wie ist das Verhalten von Kunststoffen im Zugversuch und wie heißt es.

Viskoelastisches Verhalten: elastisches und plastisches Verformen gleichzeitig

Welche Besonderheiten gibt es beim Zugversuch von Kunststoffen im Vergleich zu Metallen?

Hook´sches Gesetz kaum anwendbar, Verhalten hängt von Belastungsgeschw. ab, es wird nur die Gesamtdehung ermittelt

Wie heißen die wichtigen Kennwerte beim Zugversuch?

Streckspannung, Bruchspannung, Streckspannung, Druchdehnung, Zugfestigkeit

Was bedeutet Streckspannung bzw. Streckdehnung?

1. Spannungswert bei dem Dehnungzunahme ohne Steigerung der Spannung auftritt. Streckdehnung: Die Gesamtdehnung bei der Streckspannung

Was bedeutet Bruchspannung?

Die Spannung beim Bruch der Probe

Was bedeutet Bruchdehnung?

Die Gesamtdehnung beim Bruch der Probe

Welche Auswirkung hat die Verstreckung bei Kunststoffen?

Sie ist ähnlich den Folgen einer Texturänderung bei Metallen; Kunststoff verfestigt sich und Eigenschaften werden anisotrop, transparente Kunststoffe werden trüb (milchig) wg. schlechtere Lichtdurchlässigkeit

Wieso ist bei Kunststoffen keine Härtemessung mithilfe eines bleibenden Eindrucks möglich?

Da die Verformungen viskoelastisch sind (elastisch und plastisch gleichzeitig)

Wie wird die Härte von Kunststoffen ermittelt?

Über die Eindringtiefe unter Kraftwirkung

Wie sind die Merkmale der Härtemessung nach Shore?

Stift aus Stahl (stumpf oder spitz), Eindringtiefe in dimensionslose Shore-Härte umgewandelt, für sehr weiche Thermoplaste und Elastomere

Wie sind die Merkmale des Kugeldruckversuchs?

gehärtete Stahlkugel, aus Eindringtiefe wird die Oberfläche des Eindrucksbestimmt, Härte= Quotient aus Prüfkraft und Eindruckoberfläche

Welche Unterschiede haben Kunststoffe im Vergleich zu Metallen unter Wärmeinwirkung?

Sie können je nach molekularen und struktruellen Bau, versch. Zustände annehmen, wobei es keine deutlichen Übergänge zwischen den Zuständen gibt.

Wie heißen die drei wichtigen Temperaturbereiche bei Kunststoffen?

Glasübergangstemperatur, Erweichungstemperatur oder Schmelztemperatur und Zersetzungstemperatur.

Was bedeutet Glasübergangstemperatur?

Bezieht sich auf den amporhen Bereich, es brechen die Nebenvalenzverbindungen auf und die Makromoleküle können aneinander gleiten.

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