Werkstofftechnik 1 - Kunststoffe Quiz

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Questions and Answers

Welche der folgenden Optionen sind laut der Definition der DIN für Kunststoffe nicht zutreffend?

Organische Verbindungen

Makromolekulare Verbindungen

Metallische Strukturen (correct)

Synthetisch oder aus Naturprodukten umgewandelt

Welche der folgenden Eigenschaften zeichnen Kunststoffe nicht aus?

Organisch

Makromolekular

Anorganisch (correct)

Hochpolymer

Welche Aspekte der Vorlesung „Werkstofftechnik 1“ werden in der Foliensammlung nicht behandelt?

Anwendung von Werkstoffen in der Luftfahrt (correct)

Zeitabhängiges Verhalten von Werkstoffen

Chemische Zusammensetzung von Kunststoffen

Wirtschaftliche Bedeutung von Werkstoffen

Welches Buch ist nicht als Literaturempfehlung für die Vorlesung „Werkstofftechnik 1“ angegeben?

Werkstoffkunde von W. Kurz (B) Signup and view all the answers

Wer hat die Foliensammlung zur Vorlesung „Werkstofftechnik 1“ erstellt?

Dr. Lutwin Spix (C) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über die Foliensammlung trifft nicht zu?

Die Foliensammlung ersetzt den Besuch der Vorlesung. (A) Signup and view all the answers

Welche Art von Verbindung zeichnet Kunststoffe laut der DIN-Definition aus?

Makromolekulare (C) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Eigenschaften ist kein Charakteristikum von Kunststoffen?

Biologisch abbaubar (A) Signup and view all the answers

Welche Art von Bindungskraft wirkt zwischen Polymerketten?

Intermolekulare Bindungskräfte (B) Signup and view all the answers

Welche der folgenden ist keine Art von intermolekularer Bindungskraft?

Kovalente Bindungskräfte (A) Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Stärke von chemischen und physikalischen Bindungskräften ist richtig?

Chemische Bindungskräfte sind stärker als physikalische Bindungskräfte. (B) Signup and view all the answers

Was ist die Definition von Polymerisation?

Die Reaktion von zwei oder mehr gleichen Monomeren, um ein Polymer zu bilden. (D) Signup and view all the answers

Wie lassen sich intermolekulare Bindungskräfte aufbrechen?

Durch beide, Erhöhung der Temperatur und Zugabe von Lösungsmitteln. (C) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Polymere wird durch Polymerisation hergestellt?

Nylon (C) Signup and view all the answers

Welche Art von Polymerisationsreaktion führt zur Bildung von Polyethylen?

Additivere Polymerisation (B) Signup and view all the answers

Was sind Monomere?

Kleine Moleküle, die sich zu Polymeren verbinden. (B) Signup and view all the answers

Welches der folgenden Produkte wird nicht direkt aus der Destillation von Erdöl gewonnen?

Ethylen (B) Signup and view all the answers

Was ist die Hauptursache für die hohe Stabilität von Methan und Ethan?

Die Abwesenheit von Doppelbindungen (A) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über Polymerisation ist korrekt?

Die Polymerisation ist ein Prozess, bei dem Monomere ohne Abspaltung von Nebenprodukten miteinander reagieren. (A) Signup and view all the answers

Welche Art der Polymerisierung findet bei der Bildung von Kunststoffen aus Ethylen statt?

Polymerisation im engeren Sinne (C) Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft von Ethylen macht es zu einem wichtigen Ausgangsstoff für die Kunststoffproduktion?

Die hohe Stabilität der C=C-Doppelbindung (D) Signup and view all the answers

Welches der folgenden Verfahren wird zur Herstellung von Kunststoffen aus Monomeren eingesetzt?

Polymerisation (A) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über Polykondensation ist KORREKT?

Polykondensation ist ein Prozess, bei dem sich Monomere unter Abspaltung von kleinen Molekülen wie Wasser oder Ammoniak zu Polymeren verbinden. (A) Signup and view all the answers

Welcher Prozentsatz des Erdöls wird nach der Destillation zu Chemierohstoffen verarbeitet?

7% (C) Signup and view all the answers

Welche Art von Polymerisation wird bei der Herstellung von Polypropylen (PP) eingesetzt?

Kettenpolymerisation (D) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über die Termination (Kettenabbruch) in der Polymerisation ist korrekt?

Die Termination kann durch die Reaktion von zwei wachsenden Ketten oder einem Starterradikal und einer wachsenden Kette erfolgen. (A) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über Ziegler-Natta-Katalysatoren ist korrekt?

Ziegler-Natta-Katalysatoren ermöglichen die Herstellung von Polyolefinen mit einer definierten räumlichen Struktur. (A) Signup and view all the answers

Worin unterscheidet sich die Polymerisation mit Ziegler-Natta-Katalysatoren von der Polymerisation mit Metallocen-Katalysatoren?

Die Polymerisation mit Ziegler-Natta-Katalysatoren führt zu einer besser kontrollierten räumlichen Struktur des Polymers als die Polymerisation mit Metallocen-Katalysatoren. (C) Signup and view all the answers

Welche Reaktionsprodukte werden bei der Polykondensation abgespalten?

Wasser, Alkohol und Säuren (B) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Kunststoffe werden durch Polykondensation hergestellt?

Polyamid (PA), Polycarbonat (PC) und Polyethylenterephthalat (PET) (B) Signup and view all the answers

Was ist die Initiation in der Kettenpolymerisation?

Die Bildung des ersten Makromoleküls (B) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen zu Polyolefinen ist korrekt?

Polyolefine sind eine wichtige Klasse von Kunststoffen. (B) Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt die Polyaddition am besten?

Die Polyaddition ist ein Reaktionsmechanismus, bei dem Monomere ohne Abspaltung von Reaktionsprodukten zu einem Polymer reagieren. (C) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Kunststoffe sind Beispiele für Polyadditionsprodukte?

Polyurethan (Schaumstoff), Epoxidharz (EP) und Polyoxymethylen (POM) (D) Signup and view all the answers

Wie wird die räumliche Anordnung der Atome in einem Polymer bezeichnet?

Konformation (B) Signup and view all the answers

Was beschreibt die chemische Zusammensetzung eines Polymers?

Konstitution (B) Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Glasübergangstemperatur (Tg) ist korrekt?

Tg ist die Temperatur, bei der ein Kunststoff von einem zähen Zustand in einen glasartigen, spröden Zustand übergeht. (D) Signup and view all the answers

Welche Bedeutung hat die Glasübergangstemperatur (Tg) bei der Werkstoffauswahl?

Tg ist ein entscheidender Parameter, da die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs ober- und unterhalb von Tg sich deutlich unterscheiden. (B) Signup and view all the answers

Wie beeinflusst die Größe der Seitengruppen in einem Polymer die Glasübergangstemperatur (Tg)?

Große Seitengruppen führen zu einer höheren Tg. (D) Signup and view all the answers

Welche Werkstoffe sind bei Raumtemperatur zäh und flexibel?

PE und PP (B) Signup and view all the answers

Study Notes

Vorlesung Werkstofftechnik 1

Die Vorlesung wurde von Dr.-Ing. Lutwin Spix gehalten.
Die Folien sind eine Zusammenfassung und ersetzen nicht den Vorlesungsbesuch.
Die Struktur und der Inhalt wurden von Herrn Prof. Dr. Barth entwickelt.
Die Folien sind nur für Lehrzwecke an der TH-OWL bestimmt.
Jede weitere Verwendung ist urheberrechtlich untersagt.

Vorwort

Die Foliensammlung fasst die behandelten Themen zusammen.
Sie ersetzt nicht den Besuch der Vorlesung und Übungen.
Sie wurde mit Unterstützung von Herrn Jens Mannel erstellt.
Die Struktur und der Inhalt der Vorlesung wurden von Herrn Prof. Dr. Barth erarbeitet.
Der Umdruck ist nur für Lehrveranstaltungen an der TH-OWL bestimmt.
Die Unterlagen wurden im September 2024 erstellt.
Literaturhinweise umfassen "Kunststofftechnik" von Bonten, C. (Hanser Verlag) und "Kunststoffe - Eigenschaften und Anwendungen" von Domininghaus, H. (Springer Verlag).

Inhaltsverzeichnis

Die Folien enthalten eine Übersicht über die Themen.
Die Themen umfassen die Einführung in die Werkstofftechnik, Geschichte von Werkstoffen und Kunststoffen, wirtschaftliche Bedeutung und die wichtigsten Werkstoffeigenschaften.
Weitere Themen beinhalten den Aufbau von Kunststoffen (Synthese, Gefüge, Vernetzungsarten), zeitabhängiges Werkstoffverhalten, temperaturabhängiges Werkstoffverhalten, elektrische und optische Eigenschaften von Kunststoffen, Kunststoffe in der Schmelze, Alterung von Kunststoffen, Recycling und Ökologie von Kunststoffen.

Aufbau der Kunststoffe (Synthese, Gefüge...)

Kunststoffe sind makromolekulare Verbindungen, die synthetisch oder durch Umwandlung von Naturprodukten entstehen.
Die vier wichtigsten Charakteristika von Kunststoffen sind: makromolekular, hochpolymer, synthetisch und organisch.
Kunststoffe werden meist aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff aufgebaut.

Vom Erdöl zum Kunststoff

Erdöl ist die Grundlage für viele Kunststoffe.
Nach der Destillation werden aus dem Erdöl Naphtha, Benzine, Diesel- und Heizöle gewonnen.
Beim Crackprozess entstehen Chemierohstoffe aus Naphtha, die dann zu Kunststoffen weiterverarbeitet werden.
Die Kunststoffe werden dann als Kunststofgranulate weiterverarbeitet.

Herstellung von Makromolekülen

Polymerisation (im engeren Sinn): Ankoppeln von Molekülen ohne Abspaltung von Nebenprodukten.
Polykondensation: Reaktion von Monomeren unter Abspaltung einfacher Nebenprodukte (z.B. Wasser).
Polyaddition: Reaktion von Monomeren ohne Bildung von Nebenprodukten.

Monomere

Kohlenstoff ist die zentrale Einheit von Monomeren.
Die wichtigsten Monomere sind Kohlenstoff, Methan, Ethan und Ethylen.
Kohlenstoff hat 4 freie Elektronen, die an der Bindung beteiligt sind.

Chemische und physikalische Bindungskräfte

Die Bindungskräfte zwischen Molekülen sind intermolekular und umfassen Dispersionskräfte, Dipolkräfte und Wasserstoffbrückenbindungen.
Innermolekulare Bindungskräfte sind die Hauptvalenzbindungen.
Physikalische Bindungskräfte sind leichter durch Temperatur oder Lösungsmittel auflösbar.

Polymerisation

Eine Kettenreaktion gleicartiger Monomere bildet ein Polymer ohne Abspaltung von Reaktionsprodukten (z.B. Polyethylen vom Ethylen).
Beispiel für eine Polymerisation ist Poly-Ethylen.
Beispiele für die Polymerisation sind PE, PP, PVC, PS und PMMA.

Polymerisation I

Vor Ziegler und Natta: Reaktion durch hohen Druck und hohe Temperatur.
Ziegler-Natta Katalysatoren (Industriell ab 1955): uneinheitliche Aktivität, günstig, z.B. Triethylaluminium, Titantetrachlorid.
Polyolefine (z.B. PE, PP): räumliche Struktur nicht einstellbar, Kettenlänge uneinheitlich
Beispiel für ein Polymer ist Polypropylen.

Polymerisation II

Metallocen Katalysatoren (Industriell ab 1995): hohe Aktivität, teuer, z.B. Diphenylmethylencyclo-pentadienylidenyl.
Polyolefine (z.B. PE, PP): räumliche Struktur definiert, Kettenlänge gut einstellbar.

Polykondensation

Kettenreaktion von unterschiedlichen Monomeren zu einem Polymer mit Abspaltung von Reaktionsprodukten (z.B. Wasser, Alkohol).
Beispiele: PA, PC und PET.

Polyaddition

Kettenreaktion von unterschiedlichen Monomeren ohne Abspaltung von Reaktionsprodukten (z.B. Polyurethane).
Beispiele: Polyurethane, EP und POM.

Makromoleküle

Die Einzelmoleküle unterscheiden sich durch chemischen Aufbau, räumliche Konfiguration und Konstitution.

Eigenschaften und Grundbausteine

Die Glasübergangstemperatur (Tg) ist entscheidend für die Werkstoff-Eigenschaften.
Oberhalb der Tg sind Kunststoffe weich, unterhalb sind sie spröde.
Die chemischen Grundbausteine werden als Konstitution bezeichnet.
Die Größe der Seitenketten der polymeren Moleküle hat einen Einfluss auf die Eigenschaften.

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Description

Testen Sie Ihr Wissen über Kunststoffe und deren Eigenschaften in der Vorlesung ‚Werkstofftechnik 1‘. Beantworten Sie Fragen zu Definitionen, Bindungen und den Inhalten der Foliensammlung. Viel Erfolg bei Ihrem Quiz!