Technologie I
Klausurfragen Technologie
Klausurfragen Technologie
Set of flashcards Details
| Flashcards | 151 |
|---|---|
| Students | 15 |
| Language | Deutsch |
| Category | Technology |
| Level | Other |
| Created / Updated | 04.04.2016 / 29.06.2017 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/technologie_i
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Was verstehen Sie unter der „inneren Weichmachung“ von Polymeren, und was sind deren
Vor- und Nachteile?
Durch Bildung eines statischen Copolymers oder Blockpolymer mit z.B. Vinylacetat lässt sich die Packungsdichte verringern, dadurch können die Kräfte (Dipole bei PVC) zwischen den einzelnen Atomen nicht mehr so gut wirken und die Glasübergangstemperatur wird verringert.
Vorteile: Weichmacher kann nicht auswandern.
Nachteile: Bei niedrigen Temperaturen lässt die Flexibilität und die Festigkeit nach, teuer.
Aus welchen Monomeren wird das Copolymer ABS hergestellt?
Acrylnitril, Butadien und Styrol
Wodurch zeichnet sich das Copolymer aus?
ABS besitzt eine hohe Oberflächenhärte, eine sehr gute Schlagfestigkeit, und hat eine gute Ölbeständigkeit.
Welche räumliche Anordnung hat die höchste Entropie?
Ungeordnete Struktur (Knäuel)
Warum liegt in der Schmelze eine Knäuel-Konformation vor?
F=U-T.S F entspricht der freien Energie, U der (inneren Energie), die bestrebt ist die Kette zu ordnen, (also eine Zick-Zack- oder Helix-Konformation begünstigt) und S die Entropie, die bestrebt ist die Konformation statistisch zu machen (also eine Knäuel-Konformation begünstigt).
Durch die hohe Temperatur der Schmelze ist die Entropie groß gegenüber der inneren Energie dadurch ergibt sich die Knäuel-Konformation.
Warum kann bei Kunststoffen in der Regel keine eindeutige Molmasse angegeben werden?
Weil die Länge der Moleküle variiert, kann die Molmasse nicht eindeutig angegeben werden. (Mittlere Molmasse)
Was versteht man unter einer engen, breiten und bimodalen Verteilung?
- Enge Verteilung: Viele Molekühle haben die annähernd selbe Molmasse.
- Breite Verteilung: Viele unterschiedliche Molmassen.
- Bimodale Verteilung: 2 Molmassen kommen häufig vor.
Wie wirkt sich die Breite der Verteilung auf die Polydispersität und die Uneinheitlichkeit aus?
Je breiter die Verteilung je größer ist die Polydispersität und die Uneinheitlichkeit.
Welchen Einfluss hat die mittlere Molmasse auf den Fließwiderstand, die Festigkeit und
die Erweichungstemperatur eines Kunststoffs?
Die mittlere Molmasse Polydispersität wirkt sich direkt auf die Festigkeit aus, eine zu starke Verteilung in Richtung der kurzen Makromoleküle verschlechtert die Festigkeitseigenschaften, eine starke Verteilung in Richtung der langen Makromoleküle erhöht die Viskosität.
Welchen Einfluss hat das mittlere Molekulargewicht eines Polymeren auf dessen
Verarbeitungs- und Anwendungseigenschaften?
Der Fließwiderstand nimmt mit steigender Molmasse zu, daher eignet sich die Schmelze schlechter zum Spritzgießen. Mit zunehmender mittleren Molmasse steigt jedoch die Festigkeit, was bei der Anwendung (Festigkeitseigenschaften des Bauteils) günstig sein kann.
Welchen Einfluss hat die Molmassenverteilung auf die Eigenschaften?
- Enge Molmasse: Große Gleichmäßigkeit bei den Werkstoffkennwerten
- Breite Molmasse: „Äußeres Schmiermittel“
Weshalb werden Kunststoffe mit einer bimodalen Verteilung der Molmasse hergestellt?
Um die Eigenschaften eines Werkstoffes mit niederer Molmasse mit dem eines Werkstoffes mit hoher Molmasse zu verbinden.
Was ist ein Newton-Fluid und wie verhält sich eine Schmelze?
Bei einem Newton-Fluid ist die Scherung proportional zur Schergeschwindigkeit. Das bedeutet die Viskosität ist bei jeder Fließgeschwindigkeit gleich. Bei Kunststoffschmelzen ist das nicht der Fall, ihre Viskosität sinkt mit steigender Fließgeschwindigkeit à Viskosität ist nicht konstant, strukturviskoses Verhalten.
Nennen Sie ein Verfahren, mit dem Sie das mittlere Molekulargewicht bestimmen können.
Lösemittelviskosimetrie
Welche drei grundsätzlichen Syntheseverfahren werden zur Herstellung von Polymeren
eingesetzt?
Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition
Beschreiben Sie grob die Prozessroute bei der Gewinnung von Monomeren
Destillation von Rohöl in die einzelnen Fraktionen, cracken der Naphthagruppe (zerlegen in die Grundbausteine des Kunststoffes)
Was versteht man unter thermischem Cracken?
Durch Hitze und Druck werden die Ketten gespalten und danach abgeschreckt, gewaschen und in die Ethen- Propenfraktion aufgeteilt.
Welche Eigenschaft muss ein Monomer aufweisen, damit ein Makromolekül über eine
Polymerisation erzeugt werden kann?
Aufspaltbare 2- oder 3-fach Bindungen enthalten.
Welche grundsätzlichen Schritte laufen bei der Kettenpolymerisation ab?
- Initiation: Bringt die Kettenreaktion in Gange
- Wachstumsreaktion: Hier werden die Molekülketten länger und länger.
- Kettenabbruch: Reaktion zum Abbruch des Kettenwachstums
Erläutern Sie das Prinzip der radikalischen Polymerisation mittels eines Peroxids am Beispiel
der Herstellung von Polystyrol (bitte mit Hilfe chemischer Formeln).
Zerfall von Dibenzolperoxid, abspalten von Radikal bleibt übrig Radikal spaltet die Doppelbindung des Monomers auf Kettenstart: Kette mit offenem Ende Bleibt übrig. Wiederholung des Vorgangs bis ein Freies Radikal oder eine andere Kette mit offenem Ende die Polymerisation stoppt.
Welche Möglichkeiten des Kettenabbruchs existieren bei der radikalischen Polymerisation?
- Rekombination: Ein Freies Radikal oder eine andere Kette mit offenem Ende stoppt die
Polymerisation.
- Disproportionierung: Radikal am Kettenende schnappt sich das H-Atom das mit dem des H-Atoms
am Kettenende benachbart ist daraufhin entsteht eine Doppelbindung am Ende der Kette.
- Kettenübertragung: Einfang eines H-Atoms aus einer anderen Kette.
- Radikalfänger: Einfang eines freien Radikals.
Was versteht man unter Kettenübertragung?
Unter Kettenübertragung versteht man den Einfang eines H-Atoms aus einer anderen Kette. In der Kette, der das H-Atom entnommen wurde, entsteht ein neues Radikal an dem weitere Monomere oder Ketten mit offenem Ende anwachsen können.
Wie kann die Kettenlänge beeinflusst werden?
Durch die Temperatur, unter der die Reaktion stattfindet, und durch die Anzahl der Initiatoren.
Hohe Temperatur und viele Initiatoren verursachen kurze Ketten. Niedere Temperaturen und wenige Initiatoren führen zu längeren Ketten
Was versteht man unter „Living Polymerisation“?
Kettenbildung kann jahrelang statt finden, wenn diese nicht durch Zusatzstoffe (z.B. Wasser, …) unterbrochen wird.
Wozu kann diese genutzt werden?
Wird zur Bildung von Block- Copolymere verwendet.
Was wird mit Ziegler-Natta Katalysatoren erreicht?
Regelmäßiger Kettenaufbau und somit hoher Kristallisationsgrad
Handelt es sich bei der Polymerisationsreaktion um eine endotherme oder eine exotherme
Reaktion?
Exotherme Reaktion (Abgabe von Wärme)
Wie kann die Reaktionswärme abgeführt werden?
- Minimierung der Kühlmitteltemperatur sowie der Temperatur der eingefahrenen
Monomere/Lösemittel
- Schaffung möglichst großer Wärmetauscherflächen
- Maximale Wärmeübergangskoeffizienten durch intensives Rühren
Welche Verfahren zur Polymerisation gibt es?
- Substanzpolymerisation: Direkte Polymerisation der Monomere unter Druck und Temperatur (ohne
Zusatzflüssigkeit)
- Lösungsmittelpolymerisation: Die Monomere werden im Lösemittel gelöst und polymerisiert. Das
Polymerisat bleibt gelöst.
- Fällungspolymerisation: Die Monomere werden in einem Lösemittel gelöst. Das Polymerisat ist in
ihm unlöslich und fällt aus.
- Emulsionspolymerisation: Die Monomere werden in einem sogenannten Emulgator in feinste
Verteilung gebracht und polymerisiert. Das Polymerisat bleibt dispergiert.
- Perl(Suspensions-)polymerisation: Die Monomere werden durch Rühren in Wasser zu kleinen Tröpfchen zerteilt und polymerisiert. Das Polymerisat fällt aus.
Warum sind durch Emulsionspolymerisation hergestellte Kunststoffe für eine elektrische
Isolierung wenig geeignet?
Durch Reste des Emulgators werden die Isolationseigenschaften verschlechtert.
Definieren Sie die Begriffe „Selbst- und Fremdkondensation“.
Bei der Selbstkondensation befinden sich die funktionellen Gruppen nur an einem Molekül, bei der Fremdkondensation befinden sich die funktionellen Gruppen an zwei verschiedenen Molekülen.
Welche Verfahren zur Polykondensation und Polyaddition gibt es?
Schmelz- Kondensations- und - Additionspolymerisation
Lösungs- Kondensations- und - Additionspolymerisation
Grenzflächenkondensation
Für welche Kunststoffgruppen ist die Glasübergangtemperatur relevant?
Thermoplaste und Elastomere
Bei welchen Kunststoffgruppen und in welchen Temperaturbereichen kommen „Entropie und
Energieelastizität“ zur Wirkung?
Bei amorphen Thermoplasten ist der Gebrauchsbereich energieelastisch bis zur Glasübergangstemperatur und darüber hinaus entropieelastisch. Bei teilkristallinen Thermoplasten sind im Gebrauchsbereich die amorphen Anteile entropieelastisch und die kristallinen Bereiche energieelastisch.
Bei Elastomeren ist der Gebrauchsbereich entropieelastisch von der Glasüberganstemperatur bis zur Zersetzungstemperatur. Unterhalb der Glasübergangstemperatur ist der Werkstoff energieelastisch.
Bei Duromeren ist der Gebrauchsbereich bis zur Zersetzungstemperatur energieelastisch
Welche Wirkung haben Verschlaufungen auf die Eigenschaften eines Kunststoffs?
Behinderung des Abgleitens von Molekülketten, verbesserte Schlagzähigkeit.
Wodurch wird die Vernetzung in thermoplastischen Elastomeren erreicht?
Durch Mizellenkristalle
Welche Eigenschaften zeichnen thermoplastische Elastomere aus?
Vernetzungsstellen können thermisch wieder geschmolzen werden, (wie Thermoplaste verarbeitet werden) und sind bei Gebrauchstemperatur hochelastisch.
Wodurch zeichnen sich Copolymere mit Hart-/Weich-Segmenten aus?
Haben physikalische Vernetzungspunkte, die aus harten Segmenten bestehen
Welche zwischenmolekularen Bindungskräfte gibt es? Ordnen Sie sie nach ihrer Stärke.
- Wasserstoffbrücken (stärkste)
- Dipolbindung
- Van der Waals Bindung (schwächste)
Was verstehen Sie unter der „Glastemperatur Tg“ eines Polymeren?
Die Glasübergangstemperatur kennzeichnet die Temperatur, bei der zwischenmolekulare Bindungen aufschmelzen und ihre Wirkung verlieren.
