Kunststoffe: Copolymere und Blockcopolymere

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Questions and Answers

Welcher Begriff beschreibt die Eigenschaft von TPE-S, TPE-O, TPE-U und TPE-E?

  • Elastomere
  • Duroplaste
  • Thermoplastische Elastomere (correct)
  • Thermoplaste

Was ist der Unterschied zwischen einem Copolymer und einem Blockcopolymer?

  • Ein Copolymer besteht aus zwei oder mehr verschiedenen Monomeren, während ein Blockcopolymer nur aus einem Monomeren besteht.
  • Ein Copolymer hat eine unregelmäßige Anordnung der Monomere, während ein Blockcopolymer eine regelmäßige Anordnung in Blöcken hat. (correct)
  • Ein Copolymer hat eine regelmäßige Anordnung der Monomere, während ein Blockcopolymer eine unregelmäßige Anordnung hat.
  • Ein Copolymer besteht aus einem einzigen Monomeren, während ein Blockcopolymer aus zwei oder mehr verschiedenen Monomeren besteht.

Auf welches Merkmal eines Block-Copolymers haben die Monomeranteile einen starken Einfluss?

  • Schmelztemperatur
  • Dichte
  • Mechanische Eigenschaften (correct)
  • Chemische Beständigkeit

Welche Eigenschaft eines Block-Copolymers wird in der Grafik auf Seite 9 dargestellt?

<p>Zugfestigkeit (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Kunststoffe sind Beispiele für Copolymere?

<p>SAN, EVA, SBR (A)</p> Signup and view all the answers

Welche beiden Monomertypen bilden ein SBC Blockcopolymer?

<p>Styrol und Butadien (A)</p> Signup and view all the answers

Welcher Begriff bezeichnet die Anordnung von zwei Monomeren in Blöcken innerhalb einer Kette?

<p>Blockcopolymer (D)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Materialien ist KEIN Beispiel für ein thermoplastisches Elastomer (TPE)?

<p>PBT (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Material ist ein Beispiel für ein elastisch gedämpftes Verhalten im Voigt-Kelvin Modell?

<p>Elastomer (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist die charakteristische Eigenschaft eines elastisch gedämpften Materials im Voigt-Kelvin Modell?

<p>Die Dehnung hängt von der Zeit ab. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Unterschied zwischen dem Voigt-Kelvin-Modell und dem Burger-Modell?

<p>Das Burger-Modell berücksichtigt sowohl elastisches als auch viskoses Verhalten. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Art von Material wird in der Regel durch das Burger-Modell beschrieben?

<p>Thermoplaste (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Komponente im Burger-Modell repräsentiert das viskose Verhalten?

<p>ηv (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt der Term 'ε(tE)' in den Diagrammen?

<p>Die Dehnung bei konstanter Spannung. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaften eines Materials werden durch das Voigt-Kelvin-Modell und das Burger-Modell beschrieben?

<p>Viskosität und Elastizität. (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Modell beschreibt die zeitabhängige Dehnung von Materialien bei Raumtemperatur?

<p>Burger-Modell (B)</p> Signup and view all the answers

Was sind die Hauptmerkmale von Homopolymeren?

<p>Teilweise kristallin oder amorph (C)</p> Signup and view all the answers

Welches dieser Materialien ist ein Beispiel für ein Copolymer mit alternierenden Monomeren?

<p>PA (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher dieser Vorteile gehört nicht zu Copolymeren?

<p>Immer kostengünstig (A)</p> Signup and view all the answers

Was sind die thermischen Zustandsbereiche von Kunststoffen?

<p>Energieelastischer Bereich, Entropieelastischer Bereich, Fließbereich (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt den Begriff 'Polymerblends'?

<p>Zwei Monomere physikalisch vermischt (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Glasübergangstemperatur (Tg)?

<p>Den Temperaturbereich, in dem ein amorpher Kunststoff elastisch wird (D)</p> Signup and view all the answers

Was sind die Grenzen zwischen thermischen Zustandsbereichen?

<p>Übergangsbereiche (B)</p> Signup and view all the answers

Welches ist ein Nachteil von Copolymeren?

<p>Teuer in der Herstellung (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine Eigenschaft von Propfcopolymeren?

<p>Chemische Vernetzung zwischen Ketten (D)</p> Signup and view all the answers

Wie verhalten sich die Eigenschaften von Kunststoffen in den thermischen Zustandsbereichen?

<p>Es gibt erhebliche Unterschiede zwischen den Zustandsbereichen (B)</p> Signup and view all the answers

Was sind typische Herausforderungen bei der Verarbeitung von Copolymeren?

<p>Probleme bei der Verbindung (C)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet die Schmelztemperatur (Tm)?

<p>Die Temperatur, bei der der Kunststoff in einen flüssigen Zustand übergeht (B)</p> Signup and view all the answers

Welches dieser Materialien hat die Eigenschaft von Recyclingfreundlichkeit?

<p>Copolymere (A)</p> Signup and view all the answers

Was sind Elastomere im Kontext von Kunststoffen?

<p>Flexible und dehnbare Materialien (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Temperaturen bezieht sich auf die Zersetzung eines Kunststoffs?

<p>Tz (B)</p> Signup and view all the answers

In welchem Bereich sind die Eigenschaften von Thermoplasten stabil?

<p>Energieelastischer Bereich (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Tg in Bezug auf Werkstoffe?

<p>Die Glastemperatur eines Werkstoffs. (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt der Begriff E-Modul?

<p>Die Fähigkeit eines Werkstoffs, sich elastisch zu verformen. (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher Werkstoff hat die höchste Einsatztemperatur?

<p>PF mit ~ + 150°C. (A)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet der Begriff 'endotherm' in der Materialidentifikation mittels DSC?

<p>Es wird Wärme aus der Umgebung aufgenommen. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Hauptziel der Differential Scanning Calorimetrie (DSC)?

<p>Die Analyse von Wärmeänderungen in Materialien. (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher der folgenden Bereiche entspricht dem Hauptweichenbreich (HEB) in der Temperaturkurve?

<p>~ + 100°C bis ~ + 150°C. (C)</p> Signup and view all the answers

Welcher Zustand wird durch den Fließbereich eines Kunststoffs definiert?

<p>Ein plastischer Zustand. (B)</p> Signup and view all the answers

In welchem Temperaturbereich ist der EPEB (Entropieelastischer Bereich) zu finden?

<p>100°C bis 200°C. (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Glasumwandlung im dargestellten Graphen für PET?

<p>Der Prozess, bei dem PET seine Struktur verändert. (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher Wert repräsentiert die Onset-Temperatur der Glasumwandlung von PET?

<p>72,04 °C (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Integralwert der exothermen Reaktion in dem gegebenen DSC-Diagramm für PET?

<p>-233,76 mJ (D)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht bei der exothermen Reaktion im DSC-Messverfahren?

<p>Wärme wird freigesetzt. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Temperatur stellt den Peak der erfassten exothermen Reaktion dar?

<p>142,58 °C (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Temperatur zeigt die Onset der exothermen Kristallisation für PET an?

<p>130,38 °C (B)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet der Begriff 'Mittelpunkt' in Bezug auf das DSC-Diagramm?

<p>Die Hälfte zwischen Onset und Peak. (A)</p> Signup and view all the answers

Wie wird das Integral der endothermen Reaktion in der DSC-Messung von PET dargestellt?

<p>Negativ (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein typisches Merkmal der DSC-Messung bei PET?

<p>Temperaturabhängige Phasenwechsel. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt korrekt die Temperaturbereiche der DSC-Messung für PET?

<p>Es gibt sowohl exotherme als auch endotherme Reaktionen. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Copolymere

Kunststoffe aus mindestens zwei verschiedenen Monomerarten.

Blockcopolymer

Kunststoff, der in Blöcken aus unterschiedlichen Monomeren aufgebaut ist.

TPE-S

Thermoplastisches Elastomer aus Styrol.

TPE-O

Thermoplastisches Elastomer aus Olefin.

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SBC

Styrol-Butadien-Block-Copolymer mit besonderen Eigenschaften.

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Sigma y

Streckspannung in Materialien.

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Sigma tb

Bruchspannung in Materialien.

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Amorph

Struktur ohne langfristige Ordnung der Moleküle.

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Homopolymere

Polymere, die aus einem einzigen Monomer bestehen.

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teilkristallin

Struktur, die sowohl kristalline als auch amorphe Bereiche enthält.

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Vorteile von Copolymeren

Eigenschaften kombinierbar, breiteres Einsatzspektrum.

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Nachteile von Copolymeren

Teuer, schwierig zu verarbeiten, nicht alle Kombinationen möglich.

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Propfcopolymer

Copolymere mit seitlicher chemischer Vernetzung zwischen Ketten.

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Polymerblends

Physikalisch gemischte Polymere aus zwei Monomeren.

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Dehnungsantwort

Reaktion eines Materials auf Dehnung und Zeit.

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Elastomer

Ein elastisches Polymer, das sich bei Dehnung verformt und zurückkehrt.

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Voigt-Kelvin Modell

Ein Modell zur Beschreibung des elastischen und viskoelastischen Verhaltens.

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Viskoelastisches Modell

Ein Modell für Materialien, die sowohl elastisch als auch viskos sind.

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Burger Modell

Ein Modell zur Beschreibung der Dehnungsantwort thermoplastischer Kunststoffe.

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Zeitabhängiges Werkstoffverhalten

Verhalten von Materialien, das von der Zeit und Stressverlauf abhängt.

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Thermoplastische Kunststoffe

Kunststoffe, die bei Hitze formbar sind und ihre Form bei Abkühlung beibehalten.

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Dehnung ε [%]

Das Verhältnis der Änderung der Länge zu der ursprünglichen Länge, ausgedrückt in Prozent.

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Temperaturabhängigkeit

Die Änderung der Werkstoffeigenschaften in Abhängigkeit von der Temperatur.

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Thermische Zustandsbereiche

Bereiche, in denen Kunststoffeigenschaften relativ stabil sind.

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Energieelastischer Bereich

Der Bereich bei tiefen Temperaturen, wo Kunststoffe hart sind (Glasbereich).

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Entropieelastischer Bereich

Der Bereich, in dem Kunststoffe elastisch und dehnbar sind (Gummibereich).

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Fließbereich

Der Bereich, in dem Kunststoffe weich werden und fließen (Schmelze).

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Übergangsbereiche

Die Grenzen zwischen den thermischen Zustandsbereichen.

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Glasübergangstemperatur (Tg)

Die Temperatur, bei der ein amorpher Kunststoff von hart zu weich wechselt.

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Schmelztemperatur (Tm)

Die Temperatur, bei der ein Kunststoff schmilzt und flüssig wird.

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Duroplaste

Kunststoffe, die sich nicht verformen lassen, wenn sie einmal ausgehärtet sind.

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E-Modul

Ein Maß für die Steifigkeit eines Materials, ausgedrückt in N/mm².

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Tg

Die Glastemperatur, bei der ein Kunststoff von fest nach gummiartig wechselt.

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Energieelastischer Bereich (EGEB)

Bereich, in dem ein Material elastisch und energieabsorbierend verhält.

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Haupterweichungsbereich (HEB)

Bereich, in dem das Material zunehmend weich und plastisch wird.

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Entropieelastischer Bereich (EPEB)

Bereich, in dem die elastische Deformation durch Entropieprozesse dominiert wird.

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Differential Scanning Calorimetrie (DSC)

Eine Methode zur Messung von Wärme-flussänderungen in Materialien.

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Endotherm

Ein Prozess, der Wärme aufnimmt, z.B. beim Schmelzen.

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Temperaturabhängiges Werkstoffverhalten

Verhalten von Materialien, das von der Temperatur abhängt.

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DSC Messung

Differenzielle Scanningkalorimetrie zur Temperaturanalyse von Materialien.

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Glasübergangstemperatur

Temperatur, bei der ein amorpher Stoff von hart zu weich wechselt.

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Onset Glasübergang

Temperatur, bei der der Glasübergang beginnt.

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Mittelpunkt Glasübergang

Temperatur, die den halbweichen Zustand beschreibt.

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Integralwert

Gesamte Wärmeänderung während der Analyse.

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Onset Peak

Temperatur, bei der der maximale exotherme Effekt erreicht wird.

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Peak Temperaturschwelle

Temperatur, bei der die Reaktion ihren Höhepunkt erreicht.

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Normalisierte Werte

Werte, die auf ein einheitliches Maß berechnet werden.

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Study Notes

Vorlesung Werkstofftechnik 1

  • Die Vorlesung wurde von Dr.-Ing. Lutwin Spix gehalten
  • Die Foliensammlung dient als Zusammenfassung und ersetzt nicht den Vorlesungsbesuch.
  • Die Struktur und der Inhalt wurden von Herrn Prof. Dr. Barth erarbeitet.
  • Die Folien sind nur für Lehrzwecke an der TH-OWL zulässig.

Vorwort

  • Die Foliensammlung fasst die behandelten Themen zusammen.
  • Die Folien wurden mit Unterstützung von Herrn Jens Mannel erstellt.
  • Die Nutzung der Folien ist ausschließlich für Lehrzwecke an der TH-OWL bestimmt.
  • Jegliche weitere Verwendung ist urheberrechtlich untersagt.

Aufbau der Kunststoffe (Synthese, Gefüge...)

  • Copolymere, Blends: Unterteilung der Kunststoffe in Thermoplast, Elastomer, Duroplast.
  • Copolymer/Blends: Visualisierte Darstellung von Copolymeren und Blends mit unterschiedlichen Strukturen.
  • Homopolymere: Homopolymere bestehen aus nur einer Monomereinheit.
  • Beispiele: Beispiele für amorphe und teilkristalline Homopolymere sind aufgeführt (z.B. PS, PMMA, PC, PVC, PSU, PE, PP, POM, PTFE, PET, BR, IR, PBT).
  • Blockcopolymere: Zwei oder mehr Monomerarten in Blöcken in einer Kette.
  • Struktur: Mehrphasen, Phasen durch chemische Vernetzung verbunden.
  • Beispiele: TPE-S, TPE-O, TPE-U, TPE-E (Thermoplastische Elastomere)
  • Copolymere: Zwei oder mehr Monomerarten in unregelmäßigen (statistischen) oder regelmäßigen (alternierenden) Mustern.
  • Beispiele: SAN, EVA, SBR (SBC), NBR, PA (Beispiele für unegelmäßige Strukturen).
  • Blockcopolymer (SBC): Eigenschaften wie Zugspannung und Dehnung im Vergleich zu reinem PS.
  • Blockcopolymer (SBC): Auswirkung der Monomeranteile auf den E-Modul.
  • Pfropfcopolymere: Seitliche chemische Vernetzung zwischen den Ketten.
  • Beispiele: ABS, ASA
  • Polymerblends: Zwei verschiedene Polymere werden mechanisch vermischt.

Zusätzliche Themen

  • Zeitabhängiges Werkstoffverhalten: Unterschiedliches Verhalten von Kunststoffen gegenüber Metallen bei Belastung.
  • Ursachen: Molekularer Aufbau und thermische Zustände.
  • Viskoelastizität: Molekülkettensegmente richten sich aus, Molekülketten entschleunigen, Molekülketten verschieben sich.
  • Viskoelastisches Verhalten: Verhalten von Kunststoffen unter Belastung, berücksichtigt elastische und viskose Komponenten.
  • Modell: Modelle zur Beschreibung des viskoelastischen Verhaltens von Kunststoffen. (Maxwell, Voigt-Kelvin, Burger).
  • Retardation (Kriechen): Dauerhafte Verformung unter konstanter Belastung.
  • Relaxation (Entspannung): Zurücksetzen der Spannung in einer bestimmten Zeit.
  • Viskoelastisches Werkstoffverhalten: Verhalten von Kunststoffen unter Last auf verschiedene Weise.

Temperaturabhängigkeit des Werkstoffverhaltens

  • Thermische Zustandsbereiche: Unterschiedliches Verhalten der Kunststoffe in verschiedenen Temperaturbereichen.
  • Übergangsbereiche: Die Übergänge zwischen den thermischen Zustandsbereichen weisen erhebliche Veränderungen auf.
  • Haupterweichungsbereich (Glasübergang): Energieelastischer und Entropieelastischer Bereich, Fließbereich.
  • Thermisches Verhalten Zusammenfassung: Tabellen mit verschiedenen Materialklassen, Charakteristiken und Temperaturen (z.B. Tg, Tm).
  • DSC (Differential Scanning Calorimetrie): Verfahren zur Bestimmung physikalischer Eigenschaften von Materialien, dargestellt anhand von Diagrammen (endotherm/exotherm, Aufheizung/Abkühlung) u.a.

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