Technologie I
Klausurfragen Technologie
Klausurfragen Technologie
Kartei Details
| Karten | 151 |
|---|---|
| Lernende | 15 |
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Technik |
| Stufe | Andere |
| Erstellt / Aktualisiert | 04.04.2016 / 29.06.2017 |
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Nennen Sie je 3 charakteristische Identifizierungsmerkmale folgender Polymere: PS, PE
und PMMA
PS: gelb leuchtend, stark rußend leuchtgasartig, Geruch der Schwaden Typisch Styrol. PE: gelb mit blauem Kern paraffinartig, mit Fingernagel ritzbar. PMMA: knisternd, Abtropfen, leuchten mit kleinen Verpuffungen, fruchtartig.
Nennen Sie je 3 charakteristische Identifizierungsmerkmale folgender Polymere: PA, PP,
PMMA und PVC.
PA: bläulich- gelber Rand, knisternd, schmelzend, tropfend, verbranntes Horn oder Haar, basisch PP: gelb mit blauem Kern paraffinartig, mit Fingernagel nicht ritzbar. PMMA: knisternd, Abtropfen, leuchten mit kleinen Verpuffungen, Geruch frucht
Nennen Sie 3 charakteristische Identifizierungsmerkmale für PP, und worin unterscheidet
sich PP von PE?
gelb mit blauem Kern paraffinartig, mit Fingernagel nicht ritzbar im Gegensatz zu PE.
Welche Klassen an Konstruktionswerkstoffen gibt es?
Metalle und Legierungen, Kunststoffe, Keramiken und Gläser, Verbundwerkstoffe
Welche Kennwerte werden im Zugversuch bestimmt?
Zugfestigkeit, Streckgrenze, (E-Modul), Bruchdehnung
Warum weisen Metalle und Kunststoffe grundsätzlich unterschiedliche Eigenschaften auf?
- Kunststoffe bestehen aus langen Makromolekülketten die entweder amorph oder teilkristallin
angeordnet sind.
- Metalle haben ein Metallgitter, dies ist gekennzeichnet durch das Auftreten von frei beweglichen
Elektronen im Metallgitter
(Ausnahme metallische Gläser, sie liegen amorph vor)
Was versteht man unter Energieelastizität und Entropieelastizität?
- Energieelastizität: Bestreben der Atome nach wegnahmen einer Belastung wieder in die Energetisch
günstigste Lage zu rutschen (Energetisch günstigste Lange: wenn die „Federn“ zwischen den Atomen nicht gespannt sind.).
- Entropieelastizität: Bestreben eines Moleküls das gestreckt wurde wieder seine verknäuelte Lage
Einzunehmen („chaotischer“ Zustand wird bevorzugt).( Knäuelzustand )
Worin unterscheiden sich Elastomere und Duromere hinsichtlich ihres chemischen Aufbaus
und welche Werkstoffeigenschaften resultieren aus den jeweiligen Aufbauweisen?
Elastomere haben weniger Vernetzungsstellen als Duromere, sie lassen sich im Gegensatz zu den
Duromeren überhalb der Glasübergangstemperatur elastisch verformen. Duromere haben einen
höheren E-Modul, allerdings sorgen die Vernetzungsstellen dafür, dass beide Werkstoffe
nicht schmelzbar [t1] sind, sondern sich zersetzen.
[t1]Es gibt keine Schmelztemperatur bei Elastomeren und Duromeren
Definieren Sie die Begriffe „Urformen“ und „Umformen“.
Als Urformen wird das Herstellen eines Halbzeug bzw. Werkstücks aus einer formlosen Masse z.B. durch Spritzgießen, Extrusion, Folienblasen, Pressen, ... bezeichnet.
Definieren Sie die folgenden Begriffe: Monomer, Makromolekül, Polymer, Formmasse
(Compound), Formstoff und Kunststoff.
- Monomer: kleinste Wiederholeinheit, kann sich zu Ketten zusammenschließen
- Makromolekül: Makromoleküle sind große Moleküle, die aus vielen, bis zu mehreren hunderttausend,
gleichen oder unterschiedlichen Bausteinen (Atome oder Atomgruppen) bestehen und damit eine
relativ große Molekülmasse haben.
- Polymer: Ein Polymer ist eine chemische Verbindung aus Ketten- oder verzweigten Molekülen
(Makromolekülen), die wiederum aus gleichen oder gleichartigen Einheiten (den sogenannten
Monomeren) bestehen. (Summe aus allen Makromolekülen)
- Formmasse: Polymere + Additive
- Formstoff: Verarbeitete Formmasse
- Kunststoff: Festkörper mit eindeutigen Eigenschaften
Wodurch unterschieden sich Thermoplaste, Elastomere und Duromere im molekularem
Aufbau?
- Thermoplaste: Unvernetzte Molekülketten (Zusammenhalt durch Nebenvalenzbindungen und
Verschlaufungen zwischen den Makromolekülketten)
- Elastomere haben wenige Vernetzungsstellen (Hauptvalenzbindungen zwischen den Ketten)
- Duromere sind stark vernetzt. (Nicht elastisch Verformbar)
Welche Kunststoffe sind schmelzbar?
Thermoplaste und thermoplastische Elastomere
Was bedeutet amorph? Was bedeutet teilkristallin?
Amorph bedeut ungeordnete Anordnung der Moleküle, teilkristallin bedeutet das einzelne Bereiche geordnete Strukturen aufweisen.
Wie verhält sich ein amorpher Thermoplast in Abhängigkeit der Temperatur bezogen auf
seine Glasübergangstemperatur?
Weit unterhalb der Glasübergangstemperatur verhält sich ein Thermoplast spröde, kurz vor erreichen der Glasübergangstemperatur kann man bereits höhere Dehnungen erreichen und die Streckgrenze fällt ab. Bei steigt die Spannung bis auf (bei Kunststoffen mit ausgeprägter Streckgrenze) danach gibt es einen kleinen Abfall der Spannung, diese bleibt dann mit steigender Dehnung über eine gewisse Strecke konstant bis kurz vor dem Bruch die Spannung noch einmal ansteigt. Bei einer Temperatur weit über der Glasübergangstemperatur steigt die Spannung kurz an und bleibt mit steigender Dehnung konstant bis zum Bruch.
Was verstehen Sie unter Extrusion und Spritzgießen?
- Beim Extrudieren werden langkettige Kunststoffe nach Erwärmen durch einen gekühlten Stempel
gepresst, es werden ausschließlich stangenförmige Werkstücke hergestellt.
- Beim Spritzgießen wird eine dünnflüssige Schmelze in eine gekühlte Form gespritzt, nach Erstarren
der Schmelze wird die Form geöffnet und das Werkstück entnommen.
Was versteht man unter der „Konfiguration“ beim Aufbau eines Kunststoffs?
Unter Konfiguration versteht man die räumliche Anordnung von Atomen eines Moleküls beziehungsweise dessen räumlichen Bau.
Was versteht man unter der „Konstitution“?
Die Konstitution eines Moleküls ist die Menge und Art der Bindungen zwischen den Atomen des Moleküls.
Wie sieht die Wiederholungseinheit vieler Thermoplaste aus? Um welche Gruppe handelt
es sich?
Zwei C-Atome, die die Kette bilden und verschiedene Glieder an den Seiten. (Vinylgruppe)
Warum unterscheidet sich die Glasübergangstemperatur von PE, PP, PS und PVC, obwohl
alle eine ähnliche Konstitution besitzen?
Die Glasübergangstemperatur steigt mit der Größe der Seitengruppe, da die Drehbarkeit der Kette durch die Seitengruppe behindert wird. Bei PTFE wird die hohe Glasübergangstemperatur durch die höheren Bindungskräfte der C-F-Bindung erreicht. Bei PA wird die hohe Glasübergandtemperatur durch Wasserstoffbrücken zwischen den Sauerstoffatomen und den Wasserstoffatomen benachbarter Molekülketten verursacht.
Allgemein: Schlankheit des Moleküls, größere Seitengruppe, Bindungskräfte, Benzolringe, Dipole
In welchen Anwendungen beispielsweise PE, PP, PS, PVC, PTFE, PMMA und PA
eingesetzt?
PE: Folien, Verpackungen
PS: Styropor, Jogurtbecher
PVC: Bodenbeläge, Fensterrahmen, Schläuche, Kunstleder
PTFE: Geschirr, Lager
PMMA: Fenster, durchsichtige Platten
PA: Textilien (Nylon)
Warum weißt PTFE eine gute Chemikalienbeständigkeit auf?
C-F-Bindung stärker als H-F-Bindung, großvolumige F-Atome schirmen die C-Kette ab.
Was bewirken Benzolringe in der Kette?
Erhöhen die Glasübergangstemperatur ()
Wie sieht die Wiederholungseinheit vieler Elastomere aus und wodurch ist sie charakterisiert?
C4H5 + R (Doppelbindung)
Geben Sie Namen und Strukturformeln der Monomeren an, die man jeweils zur Herstellung
von PS, PE, PVC und PP benötigt.
PS: C2H4 + Benzolrinh Monomer: Styrol
PE: C2H4 Monomer: Ethen
PVC: C2H3Cl Monomer: Vinylchlorie
PP: C2H3 + Methylgruppe
Welche möglichen Anordnungen gibt es bei der Verknüpfung der Wiederholeinheiten?
Kopf-Schwanz Anordnung, Schwanz-Schwanz Anordnung, Kopf-Kopf Anordnung
Welche Anordnung begünstigt die Ausbildung kristalliner Bereiche?
Regelmäßige Anordnung begünstigt die Ausbildung kristalliner Bereiche.
Was versteht man unter Taktizität?
Räumliche Anordnung von Seitengruppen (R) an der Hauptkette.
Welche Taktizitäten kennen Sie und welche Auswirkungen auf die Werkstoffeigenschaften
sind jeweils daraus folgend zu erwarten?
Isotaktizität: Alle Reste zeigen in eine Richtung
Syndiotaktizität: Wenn die Reste abwechselnd (alternierend) nach vorne oder hinten zeigen.
Ataktizität: Regellose Anordnung der Reste.
Mesotaktizität: Sowohl ataktische als auch isotaktische und syndiotaktische Bereiche in einer Kette.[t1]
[t1]Schön, dass Sie sich über das Skript hinaus informiert haben.
Wie beeinflusst die Taktizität die Ausbildung von kristallinen Bereichen?
Die ataktische Anordnung behindert die Bildung von kristallinen Bereichen.
Iso/Syndiotaktische begünstigen die Bildung.
Was bedeutet Cis-Trans-Isomerie?
Trotz gleicher Strukturformel können Moleküle eine andere Anordnung und somit auch andere physikalische Eigenschaften haben.
Wodurch unterschiedet sich der Aufbau von PE-HD, PE-LD und PE-LLD?
PE-HD: Lineare Moleküle, ca. 4-10 kurze Seitengruppen pro 1000 C-Atome.
Kristallisationsgrad bis 80%
PE-LD: Langkettige Verzweigungen an der Hauptkette
Kristallisationsgrad bis 35%
PE-LLD: Lineare Moleküle, ca. 10-35 kurze Seitenketten pro 1000 C-Atome.
Kristallisationsgrad bis 35%
Wie wirkt sich der unterschiedliche Aufbau auf die Eigenschaften aus?
PE-HD hat eine höhere Dichte, höhere Steifigkeit und Härte als PE-LD bzw. PE-LLD.
PE-LLD kann gegenüber PE-LD bessere oder schlechtere Eigenschaften bezüglich Härte und Steifigkeit haben. (je nach Herstellung)
Was versteht man unter „Vernetzungsdichte“?
Anteil der stark kovalenten Querverbindungen bezogen auf die vernetzungsfähigen Stellen.
Wie beeinflusst die Vernetzungsdichte den E-Modul von Kunststoffen?
Je mehr Vernetzungsstellen desto höher der E-Modul.
Ist die Steifigkeit der Hauptvalenzbindung oder der Nebenvalenzbindung höher?
Bei Hauptvalenzbindungen ist die Steifigkeit höher.
Weisen Duromere oder Thermoplaste einen höheren E-Modul auf?
Aufgrund der höheren Vernetzung ist der E-Modul bei Duromeren höher.
Wie funktioniert Vulkanisieren und was wird dabei erreicht?
Aufbrechen der Doppelbindung, wandern von H-Atomen und Vernetzung durch Schwefelketten.
Was wird bei Elastomeren häufig als Vulkanisationsmittel verwendet?
Schwefel
Was versteht man unter einem Copolymer?
Ein aus verschiedenen Bausteinen (Monomeren) aufgebautes Makromolekül.
Nennen Sie vier Möglichkeiten der Copolymerbildung aus den Monomeren A, B.
- Statisch aufgebautes Makromolekül.
- Alternierend aufgebautes Makromolekül.
- Blockpolymer, aus Blöcken aufgebautes Makromolekül.
- Homogene Kette mit gepfropften Seitenketten.
