774327 Polymerchemie und Technologie

Art
Vorlesung
Semesterstunden
2
Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Liebner, Falk
Organisation
Angeboten im Semester
Wintersemester 2024/25
Unterrichts-/ Lehrsprachen
Deutsch
Lehrinhalt

Die Vorlesung richtet sich an alle Studierende, die etwas mehr über öl- und biobasierte synthetische Kunststoffe, Mikroplastik, Problematiken des Kunststoff-Recyclings, sowie der Bioabbaubarkeit von polymeren Materialien erfahren wollen.

Von besonderem Nutzen ist die Vorlesung sicher für Studierende der Master-Kurse "Holztechnologie und Management" sowie "Stoffliche und energetische Nutzung nachwachsender Rohstoffe". Für beide Studienrichtungen ist im Hinblick auf die stoffliche Nutzung von Holz oder isolierten Biopolymeren - entweder direkt, in Form von Kompositen mit synthetischen organischen Polymeren, oder nach homogener bzw. heterogener Modifizierung - ein sicherer Umgang mit den Grundlagen der Polymerchemie und Technologie zwingend erforderlich.

Neben einer die gesamte Vorlesung begleitenden Wiederholung von Grundlagen der organischen Chemie sowie einer motivierend angelegten interaktiven Darstellung einfacher Zusammenhänge als Schlüssel zur Freude an chemischen Aspekten unseres Alltages vermittelt die Vorlesung zu Beginn einen Überblick über die Geschichte der Polymerforschung, den gegenwärtigen Stand der globalen Kunststoff-Produktion und die wichtigsten synthetischen anorganischen, organischen und natürlichen Polymere. Im Anschluss daran werden die nachfolgend aufgeführten Themenfelder besprochen:

Genereller Aufbau, Terminologie und Klassifizierung von Polymeren

Haupttypen der Polymerisation - Teil 1: Stufenwachstums-Polymerisationen: Syntheseprinzip, spezielle Aspekte der Stufenwachstumspolymerisation, Besprechung der Synthese wichtiger durch Stufenwachstumspolymerisation hergestellter Kunststoffe, technologische Aspekte und Eigenschaften:

Polykondensation (z.B. Polyester, Polyamide, Polyimide, Polycarbonate, Aminoplaste, Phenoplaste, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Melamin-Fomaldehyd-Harze, Polyphenylensulfid, Polyetheretherketone)

Polykieselsäure und Polysiloxane (Polykondensation anorganischer und organischer Verbindungen des Siliciums, Polykieselsäure, Aerogele, Korrosionsschutz, Müller-Rochow-Synthese, Synthese von Siliconölen und-kautschuken)

Polyaddition (z.B. Epoxidharze, Polyurethane)

Haupttypen der Polymerisation - Teil 2: Kettenwachstums-Polymerisation

Radikalische Polymerisation (Prinzip, Prozessphasen, wesentliche Unterschiede zu Stufenwachstums-Polymerisationen, Synthese und Eigenschaften ausgewählter Kunststoffe)

Ionische Polymerisationen (Prinzip, Besprechung ausgewählter Kunststoffe)

Koordinative Polymerisation (Ziegler-Natta-Katalysatoren, Stereoregularität, Taktizität von Polymeren.

Ringöffnungspolymerisationen

Nomenklatur von Polymeren

Verarbeitung und Formgebung von Polymeren (Thermoplaste vs. Duroplaste; Extrudieren, Kalandrieren, Spritzguss, verschiedene Arten des Moldings, Spinnen)

Polymer-Morphologie: amorphe, (semi)kristalline und flüssigkristalline Polymere: Thermische und rheologische Eigenschaften, Messung und praktische Bedeutung der Glasübergangstemperatur, Einfluss der chemischen Struktur auf TG, Induktion und Bestimmung von Kristallinität, Wege zum Design flüssigkristalliner Polymere, Auswirkung auf Polymerverarbeitung und mechanische Eigenschaften.

Alterung von Polymeren (chemisch, thermisch, photolytisch, Röntgen- und Elektronenstrahlung)

Stabilisierung von Polymeren (primäre und sekundäre Antioxidantien, UV-Stabilisatoren)

Brandverhalten von Polymeren, Flammschutzmittel und Polymer-Recycling.

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Lehrziel

Durch die Lehrveranstaltung erwerben die Studierenden anwendungsbereitere Kenntnisse auf dem Gebiet der organischen Chemie, immanent und interaktiv wiederholt über die gesamte Vorlesung hinweg, bei der stets der Zusammenhang zwischen einfachen Prinzipien der organischen Chemie und der Synthese von „komplexen“ Polymeren hergestellt wird. Die Studierenden werden durch die Lehrveranstaltung befähigt, den prinzipiellen makromolekularen Aufbau wichtiger synthetischer Polymere, dessen Auswirkung auf die Polymereigenschaften und die Benennung der Polymere sicher zu beherrschen. Sie erlangen fundierte Kenntnisse über aktuelle Trends des Einsatzes von Kunststoffen, Typen und Eigenschaften von Massen- und Spezial-Kunstoffen, grundlegende Prinzipien der Synthese und Verarbeitung technisch bedeutender thermoplastischer und duroplastischer Kunststoffe sowie ein Grundverständnis des anwendungsorientierten Designs von synthetischen Polymere auf molekularer Ebene. Gleiches gilt für die Themengebiete oxidative und lichtinduzierte Alterung von Kunststoffen, Stabilisierung von Kunststoffen durch Additive sowie Kunststoff-Recycling. Durch die Lehrveranstaltung werden die Stdierenden weiterhin befähigt, eigenständig Zusammenhänge zwischen Struktur und Nomenklatur von Polymeren sowie Struktur und Eigenschaften von Polymeren zu erkennen.

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Noch mehr Informationen zur Lehrveranstaltung, wie Termine oder Informationen zu Prüfungen, usw. finden Sie auf der Lehrveranstaltungsseite in BOKUonline.