Kunststoff-Kompendium: Herstellung, Aufbau, Verarbeitung, Anwendung, Umweltverhalten und Eigenschaften der Thermoplaste, Polymerlegierungen, Elastomere und Duroplaste
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Würzburg
Vogel
[2006]
|
| Ausgabe: | 6. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Vogel-Fachbuch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 499 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 383433085X 9783834330857 |
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Vorwort 5
1 Grundbegriffe 13
1.1 Definitionen 13
1.2 Chemischer Aufbau 14
1.3 Definitionen zur Nomenklatur
der Polymere 16
1.3.1 Deklination 16
1.3.2 Kurzzeichen 16
1.3.3 Trivialname Tn 16
1.3.4 Monomereinheit ME (monomeric
unit) nach IUPAC 16
1.3.5 Herkunftsbezogener Name hN . 17
1.3.6 Konstitutionelle Repetiereinheit
KRE (englisch: Constitutional
repeating unit) nach IUPAC 17
1.3.7 Strukturbezogener Name sN
nach IUPAC 17
1.3.8 Kunststoffgruppe Kg 17
1.3.9 Beispiele zur Nomenklatur 17
1.4 Makromoleküleigenschaften als
Ursache der Werkstoffeigenschaften. 22
1.4.1 Gestalt der Makromoleküle 22
1.4.2 Ordnung der Makromoleküle . 24
1.4.3 Nebenvalenzkräfte und ihr Einfluß
auf das Verhalten der Kunststoffe . 25
1.4.4 Die Kunststoffgruppen: Thermo¬
plaste Polymerlegierungen
Elastomere Duroplaste 26
1.5 Zusammenfassung der
Werkstoffeigenschaften 29
1.6 Vergleich der Kunststoffe mit
Metallen, Keramik, Glas 30
2 Kunststoffherstellung
(Polymerisation) 35
2.1 Grundbegriffe und Übersicht . 35
2.1.1 Einteilung der
Polymerisationsarten 35
2.1.2 Struktur und Polymerisations¬
neigung von C = C Monomeren . . 38
2.2 Reaktionsmechanismen 44
2.2.1 Additionspolymerisation als
Kettenreaktion (APK) 44
2.2.2 Radikalische Polymerisation
von Vinylchlorid 45
2.2.3 Anionische Polymerisation
von Cyanoacrylat 48
2.2.4 Kationische Polymerisation
von Vinylether 50
2.2.5 Stereospezifische Polymerisation
von Propylen mittels
Ziegler Natta Katalysatoren oder
Metallocen Katalysatoren 52
2.2.6 Ionische Polymerisation von
Heterocyclen 58
2.2.7 Additionspolymerisation als
Stufenreaktion (APS) 60
2.2.8 Kondensationspolymerisation (KP) 62
2.2.9 Polymerisation durch oxidativc
Kopplung 64
2.2.10 Molmasse der Makromoleküle . 65
2.2.11 Copolymcrisation 65
2.2.11.1 Überwiegend lineare Ketten 65
2.2.11.2 Pfropfcopolymerisation 67
2.2.12 Allgemeine Erscheinungen bei der
Polymerisation 68
2.3 Technologie der Polymerisation . . 71
3 Aufbau und thermische
Eigenschaften der Standard und
Hochleistungskunststoffgruppen . . 79
3.1 Grundbegriffe und Übersicht . 79
3.2 Teilkristalline Thermoplaste 84
3.2.1 Zustandsbereiche und
Übergangstemperaturen 84
3.2.2 Auswirkungen der
Übergangstemperaturen 90
3.2.3 Herkunft und Bedeutung
thermodynamischer Daten 90
3.2.4 Schmelzwärme und
Kristallinitätsgrad 92
3.2.5 Dichte und Kristallinitätsgrad . 93
3.2.6 Kennzeichnung der Wendel¬
struktur (Helix) 94
3.2.7 Kristallisationsgeschwindigkeit . 95
3.3 Homogene amorphe Thermoplaste 96
3.4 Polymerlegierungen 104
7
3.4.1 Definition 104
3.4.2 Verträglichkeit verschiedener
Polymere untereinander 104
3.5 Schlagzähe Thermoplaste und ihr
Wirkungsmechanismus 110
3.6 Thermoplastische Elastomere . 112
3.7 Chemisch weitmaschig vernetzte
Elastomere 116
3.7.1 Thermisches Verhalten 116
3.7.2 Chemischer Aufbau und
Beständigkeit 117
3.8 Vernetzte Reaktionsharze 120
3.9 Engmaschig vernetzte Duroplaste . 123
3.10 Verbundwerkstoffe mit
Kunststoffen 124
3.10.1 Eigenschaften von
Verbundwerkstoffen 124
3.10.2 Auswirkungen durch die chemische
Natur der Verstärkungsstoffe . 125
3.10.3 Geometrie der Verstärkungsstoffe
bezüglich Wirkung und
Verarbeitbarkeit 130
3.10.4 Haftvermittler 131
3.11 Hochtemperaturfeste Kunststoffe,
Hochtemperaturablation 132
3.11.1 Polymere mit reiner
Kohlenstoffhauptkette 132
3.11.2 Polymere mit aliphatisch
gebundenen Heteroatomen in der
Hauptkette 133
3.11.3 Polymere mit Heterocyclen in der
Hauptkette 135
3.11.4 Polymere mit Leiterkonfiguration . 139
3.11.5 Kunststoffe zur
Hochtemperaturablation 140
3.12 Selbstverstärkende
flüssigkristalline Polymere 141
3.13 Elektrisch leitfähige Kunststoffe . 144
3.14 Ferromagnetischer Kunststoff . . . . 146
4 Kunststoffverarbeitung 147
4.1 Grundbegriffe und Übersicht . 147
4.2 Urformen 154
4.2.1 Hilfsstoffe für die Verarbeitung . 154
4.2.2 Aufarbeiten der Rohstoffe und
Lieferformen 156
4.2.3 Temperaturbereiche und
Schergeschwindigkeiten
für das Urformen 157
4.2.4 Kalandrieren 157
4.2.5 Extrudieren 161
4.2.5.1 Grundbegriffe des Extrudierens
von Vollprofilen 161
4.2.5.2 Extrudieren von Platten mit dem
Breitschlitzwerkzeug 165
4.2.5.3 Extrudieren von Sinterwerkstoffen 165
8
4.2.5.4 Extrudieren von Rohren 165
4.2.5.5 Ummantelung von Elektrokabeln . 166
4.2.5.6 Herstellen von Textilfasem 166
4.2.5.7 Coextrusion 168
4.2.6 Folienblasen 168
4.2.7 Spritzgießen 169
4.2.8 Blasformen von Hohlkörpern . 177
4.2.8.1 Extrusionsblasformen 177
4.2.8.2 Spritzblasen und
Spritzstreckblasen 182
4.2.9 Pressen 183
4.2.9.1 Chemisch vernetzbare Formmassen 183
4.2.9.2 Glasmattenverstärkte
Thermoplaste (GMT) 183
4.2.10 Schäumen 185
4.2.11 Beschichten 188
4.2.12 Verarbeiten von Kunststoffpulver . 188
4.2.13 Verarbeiten von Pasten 190
4.2.14 Verarbeiten von Losungen 192
4.2.15 Verarbeiten von
Kautschukemulsionen 192
4.2.16 Verarbeiten von flüssigen
Reaktionsharzen zu GFK 192
4.2.17 Rapid Prototyping 193
4.3 Warmformen (Umformen) von
thermoplastischem Halbzeug . 197
4.3.1 Temperaturbereiche für das
Warmformen 197
4.3.2 Warmformen durch Vakuum oder
Überdruck 198
4.3.3 Prägen 199
4.3.4 Abkanten und Biegen 200
4.3.5 Recken und Schrumpfen 200
4.4 Fügen 200
4.4.1 Kunststoffschweißen
(Thermoplaste) 200
4.4.2 Kleben 202
4.4.3 Schnappverbindung 205
4.4.4 Schrauben, Nieten 205
4.5 Oberflächenbearbeitung und
Veredeln der Kunststoffe 205
4.6 Spanende Bearbeitung (Trennen) . 205
5 Kunststoffanwendungen 207
5.1 Grundlagen 207
5.2 Maschinenbau, Apparatebau . 207
5.3 Bautechnik 208
5.4 Kfz Technik 210
5.5 Luft und Raumfahrt 214
5.6 Elektrotechnik, EDV 214
5.7 Kernkraftwerkstechnik 216
5.8 Medizin 216
5.9 Sport 217
5.10 Haushalt 218
5.11 Verpackungen 218
5.12 Landwirtschaft, Gartenbau 218
5.13 Textilindustrie, Fasern 219
5.14 Anwendungen und Eigenschaften
von Elastomeren 219
5.15 Produktionsdaten 222
6 Kunststoffe und Umwelt 225
6.1 Grundlagen und Übersicht 225
6.1.1 Umweltpolitik und
Umweltmanagement (UM) 225
6.1.2 Ganzheitliche Bilanzierung 226
6.2 Vorschriften zum Umweltschutz . . 226
6.3 Lebensmittelverpackung,
Spielwaren, Medizin 227
6.4 Luftreinhaltung 227
6.5 Ozonschichtschädigung und
Treibhauseffekt 228
6.6 Abwasser 229
6.7 Verhalten auf der Deponie 229
6.8 Nachwachsende Rohstoffe,
abbaubare Kunststoffe 229
6.9 Rückgewinnung (Recycling) 230
6.10 Kunststoffe in der
Umweltschutztechnik 232
7 Kunststoffeigenschaften 233
7.1 Grundbegriffe und Übersicht,
Qualitätsmanagement nach
DIN EN ISO 9000ff 233
7.2 Beständigkeit von Kunststoffen . . . 235
7.2.1 Beständigkeit gegen Bewitterung . 235
7.2.2 Beständigkeit gegen Säuren,
Laugen, Heißwasser 238
7.2.3 Spannungsrißbildung in
Abhängigkeit von Spannung,
Medium und Temperatur 238
7.2.4 Permeation beim Kunststoff
Kraftstoff Behälter (KKB) 242
7.2.5 Praktische Beständigkeits¬
einstufung und ihre Begründung . . 242
7.2.6 Flammfestigkeit 246
7.2.7 Wirkung von energiereichen
Strahlen 249
7.3 Kennwerte 250
7.3.1 Mechanische Eigenschaften 250
7.3.2 Molmasse, Fließverhalten und
verarbeitungstechnische
Eigenschaften 254
7.3.3 Thermische Kennwerte 257
7.3.4 Physikalisch chemische
Kennwerte, Verhalten bei
Einflüssen von außen 258
7.3.5 Elektrische Kennwerte 259
7.4 Kunststoffeigenschaften in
Tabellen 260
8 Einzelbesprechung der Kunststoffe 307
8.1 Grundbegriffe und Übersicht
zum Hauptkettenaufbau der
Kunststoffe 307
8.1.1 Polarität und Beständigkeit der
Kunststoffe mit reiner
Kohlenstoffhauptkette 307
8.1.2 Polarität und Beständigkeit der
Kunststoffe mit Heteroatomen in
der Hauptkette 309
8.1.3 Beständigkeit von Duroplasten . . 310
8.2 Polymere mit reiner
Kohlenstoffhauptkette 310
8.2.1 Polyethylen 310
8.2.1.1 PE Homopolymer 310
8.2.1.2 Verzweigungen und Kristallinität . 310
8.2.1.3 Molmasse 311
8.2.1.4 Eigenschaften, Verarbeitung und
Anwendungen 311
8.2.1.5 Copolymere des Ethylens 312
8.2.1.6 Blends von Polyethylen mit
anderen Polymeren 317
8.2.1.7 Chemische Abwandlungen des
Polyethylens 318
8.2.2 Polypropylen 318
8.2.2.1 Polymerisation 319
8.2.2.2 Allgemeine Eigenschaften,
Verarbeitung und Anwendung . . 320
8.2.2.3 Copolymere und Polyblends . 321
8.2.3 Polybuten 1 322
8.2.4 Weitere Polyalkene (Polyolefine) 324
8.2.4.1 Poly(methylpenten) 324
8.2.4.2 Polyisobutylen 324
8.2.5 Polystyrol und seine
Modifikationen 325
8.2.5.1 Polystyrol Homopolymer 325
8.2.5.2 Übersicht der Copolymere und
Blends 326
8.2.5.3 Statistische Copolymere 326
8.2.5.4 Pfropfcopolymere und Polyblends
als schlagzähe amorphe
Thermoplaste 328
8.2.5.5 3 Block Copolymere als
thermoplastische Elastomere . . . 330
8.2.5.6 Verarbeitung und Anwendungen
von Polystyrolkunststoffen 332
8.2.5.7 Polystyrolschaum (expandierbares
Polystyrol) 332
8.2.5.8 Galvanisieren von ABS 333
8.2.5.9 Polymerisate von
Styrolabkömmlingen 333
8.2.6 Synthesekautschuktypen 333
8.2.6.1 Konstitution der ungesättigten
Kautschuktypen 333
8.2.6.2 Polymerisation 334
8.2.6.2.1 Emulsionspolymerisation 334
9
8.2.6.2.2 Stereospezifische Polymerisation . 334
8.2.6.2.3 Lösungspolymerisation 335
8.2.6.3 Verarbeitung der
Rohpolymerisate 335
8.2.6.4 Vulkanisation 335
8.2.6.5 Butadien Elastomere 336
8.2.6.6 Styrol/Butadien Elastomer 336
8.2.6.7 Acrylnitril/Butadien Elastomer
(Nitrilkautschuk) 337
8.2.6.8 Isopren Elastomer 339
8.2.6.9 Isopren/Isobutylen Copolymer
(Butylkautschuk) 339
8.2.6.10 Chlorbutadien Elastomer 340
8.2.6.11 Cyclopenten Elastomer 341
8.2.7 Halogenhaltige Polymere 341
8.2.7.1 Poly(vinylchlorid) 341
8.2.7.1.1 Hart PVC (PVC U) 341
8.2.7.1.2 Weich PVC (PVC mit
Weichmacherzusatz) 344
8.2.7.1.3 Polyblends mit PVC als
schlagzähe PVC Typen 346
8.2.7.1.4 Pfropfcopolymere als schlagzähe
PVC Typen 347
8.2.7.1.5 Statistische Copolymere 348
8.2.7.1.6 Chemische Abwandlung:
nachchloriertes PVC 348
8.2.7.2 Poly(vinylidenchlorid) 349
8.2.7.3 Poly(tetrafluorethylen) 350
8.2.7.4 Poly(chlortrifluorethylen) 351
8.2.7.5 Poly(vinylidenfluorid) 352
8.2.7.6 Poly(vinylfluorid) 352
8.2.7.7 Fluorhaltige Copolymere 352
8.2.7.8 Fluorcarbon Elastomer 353
8.2.8 Poly(vinylether) 354
8.2.9 Poly(vinylacetat) 355
8.2.10 Poly(vinylpropionat) 355
8.2.11 Poly(vinylalkohol) 356
8.2.12 Poly(vinylacetale) 357
8.2.13 Acrylpolymerisate 358
8.2.13.1 Poly(acrylsäureester)
(Acrylharze) und Copolymerisate 358
8.2.13.2 Poly(methacrylsäuremethylester) 360
8.2.13.3 Poly(acrylnitril) 361
8.2.13.4 Poly(vinylidencarbonitril) 362
8.2.13.5 Poly(cyanoacrylat) 362
8.2.13.6 Poly(methacrylimid) Schaumstoff 362
8.2.13.7 Poly(acrylamid) 362
8.2.14 Poly(vinylamine) 362
8.2.14.1 Poly(vinylcarbazol) 362
8.2.14.2 Poly(vinylpyrrolidon) 363
8.2.14.3 Poly(vinylpyridin) 363
8.3 Polymere mit Heteroatomen in
der Hauptkette 363
8.3.1 Polyamide 364
8.3.1.1 Produktübersicht und
Nomenklatur 364
10
8.3.1.2 Herstellung der Polyamide 365
8.3.1.2.1 Polymerisationsarten 365
8.3.1.3 Allgemeine Eigenschaften der
aliphatischen Polyamide 366
8.3.1.4 Abgewandelte Polyamidarten . . . 367
8.3.1.5 Verarbeitung von Polyamiden . . . 368
8.3.1.6 Anwendungen 369
8.3.1.7 Herstellung von Polyamidfolien . 369
8.3.1.8 Lacke, Beschichtungen,
Klebstoffe 369
8.3.2 Lineare Polyurethane
(Polycarbamate) 370
8.3.3 Lineare Polyester 370
8.3.3.1 Herstellung 370
8.3.3.2 Polyterephthalate 371
8.3.3.2.1 Chemisch einheitliche
Polyterephthalate 371
8.3.3.2.2 Blockcopolymere als
thermoplastische Elastomere . . . 372
8.3.3.3 Polycarbonate 373
8.3.3.4 Polyester vom Hydroxysäuretyp . 374
8.3.4 Polyoxymethylen (Polyacetal) . 375
8.3.5 Polyether 376
8.3.5.1 Herstellungsprinzip 376
8.3.5.2 Polyethylenoxid 376
8.3.5.3 Polypropylenoxid 376
8.3.5.4 Polyadditionsprodukte von
Ethylenoxid und Propylenoxid an
Amine, Alkohole, Phenole usw. . 376
8.3.5.5 Polyether block amid 376
8.3.5.5.1 Thermoplast Formmassen 377
8.3.5.5.2 PEBAfürdas
Reaktionsspritzgießen 378
8.3.5.6 Chlorepoxypropan Elastomer . . . 379
8.3.5.7 Phenoxyharz 379
8.4 Vernetzte Duroplaste und
Reaktionsharze 379
8.4.1 Klassische Kondensationsharze . . 379
8.4.1.1 Übersicht 379
8.4.1.2 Phenoplaste 380
8.4.1.2.1 Produktübersicht 380
8.4.1.2.2 Vorkondensation 380
8.4.1.2.3 Härtung 380
8.4.1.2.4 Verarbeitung der
Vorkondensate 381
8.4.1.3 Aminoplaste 381
8.4.2 Vernetzte Polyester 382
8.4.2.1 Ungesättigte Polyester 382
8.4.2.1.1 Produktübersicht 382
8.4.2.1.2 Härtung 384
8.4.2.1.3 Eigenschaften 386
8.4.2.1.4 Verarbeitung 386
8.4.2.1.5 Glasfaserverstärkte Kunstharze . . 387
8.4.2.2 Polyesterharze (meist ungesättigt)
als Lacke 387
8.4.3 Epoxyharze (Epoxidharze) 388
8.4.3.1 Produktübersicht und
Nomenklatur 388
8.4.3.2 Synthese des Ausgangsharzes . . . 388
8.4.3.3 Kalthärtung mit Polyaminen . 389
8.4.3.4 Härtung durch ionische
Polymerisation vonEpoxygruppen 390
8.4.3.5 Warmhärtung 391
8.4.3.6 Abgewandelte Epoxyharze 391
8.4.3.7 Verarbeitung, Verwendung . 392
8.4.3.8 Eigenschaften der Epoxyharze . . 393
8.4.4 Vernetzte Polyurethane
(Polycarbamate) 393
8.4.4.1 Nomenklatur und
Produktübersicht 393
8.4.4.2 Verarbeitung der Vorprodukte in
einem Schritt (Reaktionsharze) . . 396
8.4.4.2.1 Allgemeines 396
8.4.4.2.2 Gieß , Streich und
Spachtelmassen 397
8.4.4.2.3 Schaumstoffe 397
8.4.4.2.4 Polyurethan Injektionsmassen . . 399
8.4.4.2.5 Polyurethanlacke und klebstoffe . 402
8.4.4.2.6 1 Komponenten Systeme 402
8.4.4.3 Verarbeitung über Voraddukte . . 403
8.4.4.3.1 PUR Elastomer 403
8.4.4.3.2 PUR Hartelastomer 404
8.4.4.3.3 Thermoplastisches
PUR Elastomer 405
8.4.4.3.4 Vulkanisierbares PUR Elastomer 405
8.4.4.3.5 Zelliges PUR Elastomer 405
8.4.4.3.6 Elastomere Fäden 406
8.4.5 Methylmethacrylat
Reaktionsharz 406
8.4.6 Alkylensulfid Elastomere 406
8.4.7 Triazinharze 407
8.4.8 Furanharze 407
8.5 Polysiloxane (Silicone) und
andere Polymere mit
anorganischer Hauptkettc 408
8.5.1 Aufbau und Eigenschaften der
Polysiloxane 408
8.5.2 Synthese der Polysiloxane 409
8.5.3 Siloxanprodukte 409
8.5.3.1 Siloxanharze 409
8.5.3.2 Hartschaum 411
8.5.3.3 Siloxankautschuk 411
8.5.3.3.1 Vernetzte, hochmolekulare
Polydimethylsiloxane 411
8.5.3.3.2 Bor Siloxan Elastomere 414
8.5.3.4 Siloxanöle 414
8.5.3.5 Siloxanpasten Siloxanfette . 414
8.5.3.6 Siloxandispersionen und
lösungen 414
8.5.3.7 Keramik aus (halb )metall
organischen Stoffen 415
8.5.3.8 Dämpfe von Methylsilanen 415
8.5.3.9 Fluorsiloxane 415
8.5.3.10 Polyfluorsiloxane 415
8.5.4 Andere Polymere mit
anorganischer Hauptkette 415
8.6 Abgewandelte Naturprodukte . . . 416
8.6.1 Kunststoffe auf Grundlage der
Cellulose 416
8.6.1.1 Regenerierte Cellulose 416
8.6.1.1.1 Pergamentpapicr 417
8.6.1.1.2 Kupferoxid Ammoniak
Verfahren 417
8.6.1.1.3 Viskoseverfahren 417
8.6.1.2 Celluloseester 417
8.6.1.2.1 Cellulosenitrat 417
8.6.1.2.2 Organische Celluloseester 417
8.6.1.2.3 Eigenschaften, Anwendungen . . . 418
8.6.1.3 Celluloseether 418
8.6.2 Kunststoffe auf Proteinbasis . 419
8.6.3 Naturkautschuk und
Abwandlungsprodukte 419
8.6.4 Polymerisate aus ungesättigten
Naturölen 419
8.7 Ionenaustauscher
(Austauscherharze) 420
Anhang
Geschichtliche Entwicklung der Kunststoffe
und Elastomere 423
Quellenverzeichnis 425
Weiterführende Literatur 429
Formelzeichen der im Buch
verwendeten Formeln 445
Glossar 449
Kurzzeichen der Kunststoffe 469
Kurzzeichen für Weichmacher 473
Stichwort und Abkürzungsverzeichnis. . 773
11 |
| adam_txt |
Vorwort 5
1 Grundbegriffe 13
1.1 Definitionen 13
1.2 Chemischer Aufbau 14
1.3 Definitionen zur Nomenklatur
der Polymere 16
1.3.1 Deklination 16
1.3.2 Kurzzeichen 16
1.3.3 Trivialname Tn 16
1.3.4 Monomereinheit ME (monomeric
unit) nach IUPAC 16
1.3.5 Herkunftsbezogener Name hN . 17
1.3.6 Konstitutionelle Repetiereinheit
KRE (englisch: Constitutional
repeating unit) nach IUPAC 17
1.3.7 Strukturbezogener Name sN
nach IUPAC 17
1.3.8 Kunststoffgruppe Kg 17
1.3.9 Beispiele zur Nomenklatur 17
1.4 Makromoleküleigenschaften als
Ursache der Werkstoffeigenschaften. 22
1.4.1 Gestalt der Makromoleküle 22
1.4.2 Ordnung der Makromoleküle . 24
1.4.3 Nebenvalenzkräfte und ihr Einfluß
auf das Verhalten der Kunststoffe . 25
1.4.4 Die Kunststoffgruppen: Thermo¬
plaste Polymerlegierungen
Elastomere Duroplaste 26
1.5 Zusammenfassung der
Werkstoffeigenschaften 29
1.6 Vergleich der Kunststoffe mit
Metallen, Keramik, Glas 30
2 Kunststoffherstellung
(Polymerisation) 35
2.1 Grundbegriffe und Übersicht . 35
2.1.1 Einteilung der
Polymerisationsarten 35
2.1.2 Struktur und Polymerisations¬
neigung von C = C Monomeren . . 38
2.2 Reaktionsmechanismen 44
2.2.1 Additionspolymerisation als
Kettenreaktion (APK) 44
2.2.2 Radikalische Polymerisation
von Vinylchlorid 45
2.2.3 Anionische Polymerisation
von Cyanoacrylat 48
2.2.4 Kationische Polymerisation
von Vinylether 50
2.2.5 Stereospezifische Polymerisation
von Propylen mittels
Ziegler Natta Katalysatoren oder
Metallocen Katalysatoren 52
2.2.6 Ionische Polymerisation von
Heterocyclen 58
2.2.7 Additionspolymerisation als
Stufenreaktion (APS) 60
2.2.8 Kondensationspolymerisation (KP) 62
2.2.9 Polymerisation durch oxidativc
Kopplung 64
2.2.10 Molmasse der Makromoleküle . 65
2.2.11 Copolymcrisation 65
2.2.11.1 Überwiegend lineare Ketten 65
2.2.11.2 Pfropfcopolymerisation 67
2.2.12 Allgemeine Erscheinungen bei der
Polymerisation 68
2.3 Technologie der Polymerisation . . 71
3 Aufbau und thermische
Eigenschaften der Standard und
Hochleistungskunststoffgruppen . . 79
3.1 Grundbegriffe und Übersicht . 79
3.2 Teilkristalline Thermoplaste 84
3.2.1 Zustandsbereiche und
Übergangstemperaturen 84
3.2.2 Auswirkungen der
Übergangstemperaturen 90
3.2.3 Herkunft und Bedeutung
thermodynamischer Daten 90
3.2.4 Schmelzwärme und
Kristallinitätsgrad 92
3.2.5 Dichte und Kristallinitätsgrad . 93
3.2.6 Kennzeichnung der Wendel¬
struktur (Helix) 94
3.2.7 Kristallisationsgeschwindigkeit . 95
3.3 Homogene amorphe Thermoplaste 96
3.4 Polymerlegierungen 104
7
3.4.1 Definition 104
3.4.2 Verträglichkeit verschiedener
Polymere untereinander 104
3.5 Schlagzähe Thermoplaste und ihr
Wirkungsmechanismus 110
3.6 Thermoplastische Elastomere . 112
3.7 Chemisch weitmaschig vernetzte
Elastomere 116
3.7.1 Thermisches Verhalten 116
3.7.2 Chemischer Aufbau und
Beständigkeit 117
3.8 Vernetzte Reaktionsharze 120
3.9 Engmaschig vernetzte Duroplaste . 123
3.10 Verbundwerkstoffe mit
Kunststoffen 124
3.10.1 Eigenschaften von
Verbundwerkstoffen 124
3.10.2 Auswirkungen durch die chemische
Natur der Verstärkungsstoffe . 125
3.10.3 Geometrie der Verstärkungsstoffe
bezüglich Wirkung und
Verarbeitbarkeit 130
3.10.4 Haftvermittler 131
3.11 Hochtemperaturfeste Kunststoffe,
Hochtemperaturablation 132
3.11.1 Polymere mit reiner
Kohlenstoffhauptkette 132
3.11.2 Polymere mit aliphatisch
gebundenen Heteroatomen in der
Hauptkette 133
3.11.3 Polymere mit Heterocyclen in der
Hauptkette 135
3.11.4 Polymere mit Leiterkonfiguration . 139
3.11.5 Kunststoffe zur
Hochtemperaturablation 140
3.12 Selbstverstärkende
flüssigkristalline Polymere 141
3.13 Elektrisch leitfähige Kunststoffe . 144
3.14 Ferromagnetischer Kunststoff . . . . 146
4 Kunststoffverarbeitung 147
4.1 Grundbegriffe und Übersicht . 147
4.2 Urformen 154
4.2.1 Hilfsstoffe für die Verarbeitung . 154
4.2.2 Aufarbeiten der Rohstoffe und
Lieferformen 156
4.2.3 Temperaturbereiche und
Schergeschwindigkeiten
für das Urformen 157
4.2.4 Kalandrieren 157
4.2.5 Extrudieren 161
4.2.5.1 Grundbegriffe des Extrudierens
von Vollprofilen 161
4.2.5.2 Extrudieren von Platten mit dem
Breitschlitzwerkzeug 165
4.2.5.3 Extrudieren von Sinterwerkstoffen 165
8
4.2.5.4 Extrudieren von Rohren 165
4.2.5.5 Ummantelung von Elektrokabeln . 166
4.2.5.6 Herstellen von Textilfasem 166
4.2.5.7 Coextrusion 168
4.2.6 Folienblasen 168
4.2.7 Spritzgießen 169
4.2.8 Blasformen von Hohlkörpern . 177
4.2.8.1 Extrusionsblasformen 177
4.2.8.2 Spritzblasen und
Spritzstreckblasen 182
4.2.9 Pressen 183
4.2.9.1 Chemisch vernetzbare Formmassen 183
4.2.9.2 Glasmattenverstärkte
Thermoplaste (GMT) 183
4.2.10 Schäumen 185
4.2.11 Beschichten 188
4.2.12 Verarbeiten von Kunststoffpulver . 188
4.2.13 Verarbeiten von Pasten 190
4.2.14 Verarbeiten von Losungen 192
4.2.15 Verarbeiten von
Kautschukemulsionen 192
4.2.16 Verarbeiten von flüssigen
Reaktionsharzen zu GFK 192
4.2.17 Rapid Prototyping 193
4.3 Warmformen (Umformen) von
thermoplastischem Halbzeug . 197
4.3.1 Temperaturbereiche für das
Warmformen 197
4.3.2 Warmformen durch Vakuum oder
Überdruck 198
4.3.3 Prägen 199
4.3.4 Abkanten und Biegen 200
4.3.5 Recken und Schrumpfen 200
4.4 Fügen 200
4.4.1 Kunststoffschweißen
(Thermoplaste) 200
4.4.2 Kleben 202
4.4.3 Schnappverbindung 205
4.4.4 Schrauben, Nieten 205
4.5 Oberflächenbearbeitung und
Veredeln der Kunststoffe 205
4.6 Spanende Bearbeitung (Trennen) . 205
5 Kunststoffanwendungen 207
5.1 Grundlagen 207
5.2 Maschinenbau, Apparatebau . 207
5.3 Bautechnik 208
5.4 Kfz Technik 210
5.5 Luft und Raumfahrt 214
5.6 Elektrotechnik, EDV 214
5.7 Kernkraftwerkstechnik 216
5.8 Medizin 216
5.9 Sport 217
5.10 Haushalt 218
5.11 Verpackungen 218
5.12 Landwirtschaft, Gartenbau 218
5.13 Textilindustrie, Fasern 219
5.14 Anwendungen und Eigenschaften
von Elastomeren 219
5.15 Produktionsdaten 222
6 Kunststoffe und Umwelt 225
6.1 Grundlagen und Übersicht 225
6.1.1 Umweltpolitik und
Umweltmanagement (UM) 225
6.1.2 Ganzheitliche Bilanzierung 226
6.2 Vorschriften zum Umweltschutz . . 226
6.3 Lebensmittelverpackung,
Spielwaren, Medizin 227
6.4 Luftreinhaltung 227
6.5 Ozonschichtschädigung und
Treibhauseffekt 228
6.6 Abwasser 229
6.7 Verhalten auf der Deponie 229
6.8 Nachwachsende Rohstoffe,
abbaubare Kunststoffe 229
6.9 Rückgewinnung (Recycling) 230
6.10 Kunststoffe in der
Umweltschutztechnik 232
7 Kunststoffeigenschaften 233
7.1 Grundbegriffe und Übersicht,
Qualitätsmanagement nach
DIN EN ISO 9000ff 233
7.2 Beständigkeit von Kunststoffen . . . 235
7.2.1 Beständigkeit gegen Bewitterung . 235
7.2.2 Beständigkeit gegen Säuren,
Laugen, Heißwasser 238
7.2.3 Spannungsrißbildung in
Abhängigkeit von Spannung,
Medium und Temperatur 238
7.2.4 Permeation beim Kunststoff
Kraftstoff Behälter (KKB) 242
7.2.5 Praktische Beständigkeits¬
einstufung und ihre Begründung . . 242
7.2.6 Flammfestigkeit 246
7.2.7 Wirkung von energiereichen
Strahlen 249
7.3 Kennwerte 250
7.3.1 Mechanische Eigenschaften 250
7.3.2 Molmasse, Fließverhalten und
verarbeitungstechnische
Eigenschaften 254
7.3.3 Thermische Kennwerte 257
7.3.4 Physikalisch chemische
Kennwerte, Verhalten bei
Einflüssen von außen 258
7.3.5 Elektrische Kennwerte 259
7.4 Kunststoffeigenschaften in
Tabellen 260
8 Einzelbesprechung der Kunststoffe 307
8.1 Grundbegriffe und Übersicht
zum Hauptkettenaufbau der
Kunststoffe 307
8.1.1 Polarität und Beständigkeit der
Kunststoffe mit reiner
Kohlenstoffhauptkette 307
8.1.2 Polarität und Beständigkeit der
Kunststoffe mit Heteroatomen in
der Hauptkette 309
8.1.3 Beständigkeit von Duroplasten . . 310
8.2 Polymere mit reiner
Kohlenstoffhauptkette 310
8.2.1 Polyethylen 310
8.2.1.1 PE Homopolymer 310
8.2.1.2 Verzweigungen und Kristallinität . 310
8.2.1.3 Molmasse 311
8.2.1.4 Eigenschaften, Verarbeitung und
Anwendungen 311
8.2.1.5 Copolymere des Ethylens 312
8.2.1.6 Blends von Polyethylen mit
anderen Polymeren 317
8.2.1.7 Chemische Abwandlungen des
Polyethylens 318
8.2.2 Polypropylen 318
8.2.2.1 Polymerisation 319
8.2.2.2 Allgemeine Eigenschaften,
Verarbeitung und Anwendung . . 320
8.2.2.3 Copolymere und Polyblends . 321
8.2.3 Polybuten 1 322
8.2.4 Weitere Polyalkene (Polyolefine) 324
8.2.4.1 Poly(methylpenten) 324
8.2.4.2 Polyisobutylen 324
8.2.5 Polystyrol und seine
Modifikationen 325
8.2.5.1 Polystyrol Homopolymer 325
8.2.5.2 Übersicht der Copolymere und
Blends 326
8.2.5.3 Statistische Copolymere 326
8.2.5.4 Pfropfcopolymere und Polyblends
als schlagzähe amorphe
Thermoplaste 328
8.2.5.5 3 Block Copolymere als
thermoplastische Elastomere . . . 330
8.2.5.6 Verarbeitung und Anwendungen
von Polystyrolkunststoffen 332
8.2.5.7 Polystyrolschaum (expandierbares
Polystyrol) 332
8.2.5.8 Galvanisieren von ABS 333
8.2.5.9 Polymerisate von
Styrolabkömmlingen 333
8.2.6 Synthesekautschuktypen 333
8.2.6.1 Konstitution der ungesättigten
Kautschuktypen 333
8.2.6.2 Polymerisation 334
8.2.6.2.1 Emulsionspolymerisation 334
9
8.2.6.2.2 Stereospezifische Polymerisation . 334
8.2.6.2.3 Lösungspolymerisation 335
8.2.6.3 Verarbeitung der
Rohpolymerisate 335
8.2.6.4 Vulkanisation 335
8.2.6.5 Butadien Elastomere 336
8.2.6.6 Styrol/Butadien Elastomer 336
8.2.6.7 Acrylnitril/Butadien Elastomer
(Nitrilkautschuk) 337
8.2.6.8 Isopren Elastomer 339
8.2.6.9 Isopren/Isobutylen Copolymer
(Butylkautschuk) 339
8.2.6.10 Chlorbutadien Elastomer 340
8.2.6.11 Cyclopenten Elastomer 341
8.2.7 Halogenhaltige Polymere 341
8.2.7.1 Poly(vinylchlorid) 341
8.2.7.1.1 Hart PVC (PVC U) 341
8.2.7.1.2 Weich PVC (PVC mit
Weichmacherzusatz) 344
8.2.7.1.3 Polyblends mit PVC als
schlagzähe PVC Typen 346
8.2.7.1.4 Pfropfcopolymere als schlagzähe
PVC Typen 347
8.2.7.1.5 Statistische Copolymere 348
8.2.7.1.6 Chemische Abwandlung:
nachchloriertes PVC 348
8.2.7.2 Poly(vinylidenchlorid) 349
8.2.7.3 Poly(tetrafluorethylen) 350
8.2.7.4 Poly(chlortrifluorethylen) 351
8.2.7.5 Poly(vinylidenfluorid) 352
8.2.7.6 Poly(vinylfluorid) 352
8.2.7.7 Fluorhaltige Copolymere 352
8.2.7.8 Fluorcarbon Elastomer 353
8.2.8 Poly(vinylether) 354
8.2.9 Poly(vinylacetat) 355
8.2.10 Poly(vinylpropionat) 355
8.2.11 Poly(vinylalkohol) 356
8.2.12 Poly(vinylacetale) 357
8.2.13 Acrylpolymerisate 358
8.2.13.1 Poly(acrylsäureester)
(Acrylharze) und Copolymerisate 358
8.2.13.2 Poly(methacrylsäuremethylester) 360
8.2.13.3 Poly(acrylnitril) 361
8.2.13.4 Poly(vinylidencarbonitril) 362
8.2.13.5 Poly(cyanoacrylat) 362
8.2.13.6 Poly(methacrylimid) Schaumstoff 362
8.2.13.7 Poly(acrylamid) 362
8.2.14 Poly(vinylamine) 362
8.2.14.1 Poly(vinylcarbazol) 362
8.2.14.2 Poly(vinylpyrrolidon) 363
8.2.14.3 Poly(vinylpyridin) 363
8.3 Polymere mit Heteroatomen in
der Hauptkette 363
8.3.1 Polyamide 364
8.3.1.1 Produktübersicht und
Nomenklatur 364
10
8.3.1.2 Herstellung der Polyamide 365
8.3.1.2.1 Polymerisationsarten 365
8.3.1.3 Allgemeine Eigenschaften der
aliphatischen Polyamide 366
8.3.1.4 Abgewandelte Polyamidarten . . . 367
8.3.1.5 Verarbeitung von Polyamiden . . . 368
8.3.1.6 Anwendungen 369
8.3.1.7 Herstellung von Polyamidfolien . 369
8.3.1.8 Lacke, Beschichtungen,
Klebstoffe 369
8.3.2 Lineare Polyurethane
(Polycarbamate) 370
8.3.3 Lineare Polyester 370
8.3.3.1 Herstellung 370
8.3.3.2 Polyterephthalate 371
8.3.3.2.1 Chemisch einheitliche
Polyterephthalate 371
8.3.3.2.2 Blockcopolymere als
thermoplastische Elastomere . . . 372
8.3.3.3 Polycarbonate 373
8.3.3.4 Polyester vom Hydroxysäuretyp . 374
8.3.4 Polyoxymethylen (Polyacetal) . 375
8.3.5 Polyether 376
8.3.5.1 Herstellungsprinzip 376
8.3.5.2 Polyethylenoxid 376
8.3.5.3 Polypropylenoxid 376
8.3.5.4 Polyadditionsprodukte von
Ethylenoxid und Propylenoxid an
Amine, Alkohole, Phenole usw. . 376
8.3.5.5 Polyether block amid 376
8.3.5.5.1 Thermoplast Formmassen 377
8.3.5.5.2 PEBAfürdas
Reaktionsspritzgießen 378
8.3.5.6 Chlorepoxypropan Elastomer . . . 379
8.3.5.7 Phenoxyharz 379
8.4 Vernetzte Duroplaste und
Reaktionsharze 379
8.4.1 Klassische Kondensationsharze . . 379
8.4.1.1 Übersicht 379
8.4.1.2 Phenoplaste 380
8.4.1.2.1 Produktübersicht 380
8.4.1.2.2 Vorkondensation 380
8.4.1.2.3 Härtung 380
8.4.1.2.4 Verarbeitung der
Vorkondensate 381
8.4.1.3 Aminoplaste 381
8.4.2 Vernetzte Polyester 382
8.4.2.1 Ungesättigte Polyester 382
8.4.2.1.1 Produktübersicht 382
8.4.2.1.2 Härtung 384
8.4.2.1.3 Eigenschaften 386
8.4.2.1.4 Verarbeitung 386
8.4.2.1.5 Glasfaserverstärkte Kunstharze . . 387
8.4.2.2 Polyesterharze (meist ungesättigt)
als Lacke 387
8.4.3 Epoxyharze (Epoxidharze) 388
8.4.3.1 Produktübersicht und
Nomenklatur 388
8.4.3.2 Synthese des Ausgangsharzes . . . 388
8.4.3.3 Kalthärtung mit Polyaminen . 389
8.4.3.4 Härtung durch ionische
Polymerisation vonEpoxygruppen 390
8.4.3.5 Warmhärtung 391
8.4.3.6 Abgewandelte Epoxyharze 391
8.4.3.7 Verarbeitung, Verwendung . 392
8.4.3.8 Eigenschaften der Epoxyharze . . 393
8.4.4 Vernetzte Polyurethane
(Polycarbamate) 393
8.4.4.1 Nomenklatur und
Produktübersicht 393
8.4.4.2 Verarbeitung der Vorprodukte in
einem Schritt (Reaktionsharze) . . 396
8.4.4.2.1 Allgemeines 396
8.4.4.2.2 Gieß , Streich und
Spachtelmassen 397
8.4.4.2.3 Schaumstoffe 397
8.4.4.2.4 Polyurethan Injektionsmassen . . 399
8.4.4.2.5 Polyurethanlacke und klebstoffe . 402
8.4.4.2.6 1 Komponenten Systeme 402
8.4.4.3 Verarbeitung über Voraddukte . . 403
8.4.4.3.1 PUR Elastomer 403
8.4.4.3.2 PUR Hartelastomer 404
8.4.4.3.3 Thermoplastisches
PUR Elastomer 405
8.4.4.3.4 Vulkanisierbares PUR Elastomer 405
8.4.4.3.5 Zelliges PUR Elastomer 405
8.4.4.3.6 Elastomere Fäden 406
8.4.5 Methylmethacrylat
Reaktionsharz 406
8.4.6 Alkylensulfid Elastomere 406
8.4.7 Triazinharze 407
8.4.8 Furanharze 407
8.5 Polysiloxane (Silicone) und
andere Polymere mit
anorganischer Hauptkettc 408
8.5.1 Aufbau und Eigenschaften der
Polysiloxane 408
8.5.2 Synthese der Polysiloxane 409
8.5.3 Siloxanprodukte 409
8.5.3.1 Siloxanharze 409
8.5.3.2 Hartschaum 411
8.5.3.3 Siloxankautschuk 411
8.5.3.3.1 Vernetzte, hochmolekulare
Polydimethylsiloxane 411
8.5.3.3.2 Bor Siloxan Elastomere 414
8.5.3.4 Siloxanöle 414
8.5.3.5 Siloxanpasten Siloxanfette . 414
8.5.3.6 Siloxandispersionen und
lösungen 414
8.5.3.7 Keramik aus (halb )metall
organischen Stoffen 415
8.5.3.8 Dämpfe von Methylsilanen 415
8.5.3.9 Fluorsiloxane 415
8.5.3.10 Polyfluorsiloxane 415
8.5.4 Andere Polymere mit
anorganischer Hauptkette 415
8.6 Abgewandelte Naturprodukte . . . 416
8.6.1 Kunststoffe auf Grundlage der
Cellulose 416
8.6.1.1 Regenerierte Cellulose 416
8.6.1.1.1 Pergamentpapicr 417
8.6.1.1.2 Kupferoxid Ammoniak
Verfahren 417
8.6.1.1.3 Viskoseverfahren 417
8.6.1.2 Celluloseester 417
8.6.1.2.1 Cellulosenitrat 417
8.6.1.2.2 Organische Celluloseester 417
8.6.1.2.3 Eigenschaften, Anwendungen . . . 418
8.6.1.3 Celluloseether 418
8.6.2 Kunststoffe auf Proteinbasis . 419
8.6.3 Naturkautschuk und
Abwandlungsprodukte 419
8.6.4 Polymerisate aus ungesättigten
Naturölen 419
8.7 Ionenaustauscher
(Austauscherharze) 420
Anhang
Geschichtliche Entwicklung der Kunststoffe
und Elastomere 423
Quellenverzeichnis 425
Weiterführende Literatur 429
Formelzeichen der im Buch
verwendeten Formeln 445
Glossar 449
Kurzzeichen der Kunststoffe 469
Kurzzeichen für Weichmacher 473
Stichwort und Abkürzungsverzeichnis. . 773
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