Cover
Geleitwort
Vorwort
1 Grundlagen
1.1 Geschichte
1.2 Einleitung
1.3 Aufbau von Makromolekülen
1.4 Molare Massen
1.5 Eigenschaften von Polymeren als Festkörper
Literatur
2 Synthese von Polymeren
2.1 Überblick und Einteilung
2.2 Kettenpolymerisation
2.3 Ionische Polymerisationen
2.4 Radikalische Polymerisation
2.5 Polyinsertion
2.6 Polyaddition und Polykondensation
2.7 Copolymerisation
2.8 Reaktionen von Polymeren
Literatur
3 Eigenschaften von Polymeren in Lösung
3.1 Modelle zur Beschreibung der Abmessungen von Makromolekülen
3.2 Thermodynamik von Polymerlösungen
3.3 Verteilungen
3.4 Methoden zur Bestimmung der molaren Massen
Literatur
4 Eigenschaften von Polymeren als Festkörper
4.1 Thermische Eigenschaften
4.2 Mechanische Eigenschaften
4.3 Grundlagen der Streuung
4.4 Mikroskopische Verfahren
Literatur
5 Herstellung und Verwendung von Polymeren als Werkstoffe
5.1 Einleitung
5.2 Thermoplaste
5.3 Duroplaste (Harze)
5.4 Elastomere
5.5 Additive und Hilfsmittel
Literatur
6 Ausblick: Dendrimere als aktuelles Gebiet der Forschung
6.1 Grundlagen
6.2 Synthese
6.3 Eigenschaften der Dendrimere
6.4 Anwendungen in der Pharmazie
6.5 Zusammenfassung
Literatur
Stichwortverzeichnis
Endbenutzer-Lizenzvereinbarung
Tabellenverzeichnis
Kapitel 1
Tab. 1.1 Gegenüberstellung traditioneller und strukturbasierter Namen wichtiger ...
Tab. 1.2 Triadenanteile und Taktizität.
Tab. 1.3 Zusammensetzung des „Büroklammern-Polymers“.
Tab. 1.4 Tabelle zur Berechnung des Zahlenmittels des „Büroklammern-Polymers“.
Tab. 1.5 Berechnung der Massen mi des „Büroklammern-Polymers“ aus Tab. 1.3 unter...
Tab. 1.6 Tabelle zur Berechnung des Massenmittels des „Büroklammern-Polymers“.
Tab. 1.7 Tabelle zur Berechnung der Verteilungsfunktion des „Büroklammern-Polyme...
Kapitel 2
Tab. 2.1 Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Kettenpolymerisation, Polykondensa...
Tab. 2.2 Standardpolymerisationsenthalpie ΔH ° und Standardpolymerisationsentropi...
Tab. 2.3 Abschätzung der Ceiling-Temperaturen T C nach Gl. (2.2) und der Gleichge...
Tab. 2.4 Tabelle zur Berechnung der Polymerisationsenthalpie ΔH und -entropie ΔS ...
Tab. 2.5 Abhängigkeit der Gleichgewichtskonzentration von MMA [MMA]eq von der Re...
Tab. 2.6 Daten zur anionischen Polymerisation von Styrol in THF nach Hostalka un...
Tab. 2.7 Daten zur anionischen Polymerisation von Styrol in Cyclohexan nach Lee ...
Tab. 2.8 Daten einer Polymerisation.
Tab. 2.9 Rohdaten der ringöffnenden Polymerisation von Hexamethylcyclotrisiloxan...
Tab. 2.10 Bestimmung der Übertragungskonstanten C M und C R der kationischen Polym...
Tab. 2.11 Untersuchung der Abbruch- und Übertragungsreaktionen der kationischen ...
Tab. 2.12 Untersuchung der Abbruch- und Übertragungsreaktionen der kationischen ...
Tab. 2.13 Bestimmung der Übertragungskonstanten C M und C I einer mit AIBN bei 60 ...
Tab. 2.14 Bestimmung der Übertragungskonstanten C M und C I einer mit AIBN bei 60 ...
Tab. 2.15 Bestimmung der Übertragungskonstante C S einer durch AIBN (vgl. Abb. 2....
Tab. 2.16 Bestimmung der Übertragungskonstante C S einer durch AIBN initiierten r...
Tab. 2.17 Einteilung flüssiger heterogener Systeme.
Tab. 2.18 Unterscheidung der Phasen einer Emulsionspolymerisation.
Tab. 2.19. Polykondensation: typische Reaktanten, Typen der Verknüpfung und synt...
Tab. 2.20. Polyaddition: typische Reaktanten, Typen der Verknüpfung und resultie...
Tab. 2.21. Kinetische Daten zur Polykondensation von Adipinsäure (1,6-Hexandisäu...
Tab. 2.22. Berechnung der mittleren Funktionalität f M für die in Abb. 2.106 skiz...
Tab. 2.23. Stoffdaten zur Copolymerisation von Styrol und Acrylnitril. Daten nac...
Tab. 2.24 Copolymerisationsparameter der radikalischen Copolymerisation von Meth...
Tab. 2.25 Anteile der Methacryloyl-Wiederholungseinheiten a im Makromolekül in A...
Tab. 2.26 Wertetabelle zur Bestimmung der Copolymerisationsparameter einer Copol...
Tab. 2.27 Wertetabelle zur Bestimmung der Copolymerisationsparameter einer Copol...
Kapitel 3
Tab. 3.1 Persistenzlänge l P , charakteristisches Verhältnis c ∞ und statistische S...
Tab. 3.2 Berechneter Polymerisationsgrad i , Konturlänge l C , Bindungslänge l und ...
Tab. 3.3 Modelle zur Beschreibung der Abmessungen von Makromolekülen.
Tab. 3.4 Wertetabelle zur Darstellung der Gibbs’schen Mischungsenergie ΔG MIX ein...
Tab. 3.5 Daten zur Phasenseparation von PS (M = 210 000 g mol–1 ) in Cyclohexan n...
Tab. 3.6 Daten zur Erstellung der Trübungskurve einer Lösung von PS (M = 210 000...
Tab. 3.7 TrägheitsradiusR , hydrodynamischer Radius R h und zweiter Virialko...
Tab. 3.8 Massenbilanz des in Abb. 3.32 skizzierten Gedankenexperiments mit Bürok...
Tab. 3.9 Wertetabelle zur Erstellung einer Verteilungsfunktion.
Tab. 3.10 Wertetabelle zur Erstellung einer PS-Verteilungsfunktion (Tab. 3.10).
Tab. 3.11 Rohdaten des Gedankenexperiments (Abb. 3.32) zur Berechnung des Zahlen...
Tab. 3.12 Daten des Gedankenexperiments (vgl. Tab. 3.8) zur Berechnung des Masse...
Tab. 3.13 Berechnung der z -Anteiledes in Abb. 3.32 skizzierten Gedankenexperimen...
Tab. 3.14 Rohdaten des Gedankenexperiments (Tab. 3.8) zur Berechnung des z -Mitte...
Tab. 3.15 Notenaufstellung zur Berechnung des Notendurchschnitts.
Tab. 3.16 Vergleich der Mittelwerte der in den Abb. 3.34 und 3.36 dargestellten ...
Tab. 3.17 Polydispersitäten der in den Abb. 3.34 und 3.36 dargestellten Verteilu...
Tab. 3.18 Vergleich der Polydispersität D mit der Standardabweichung σ für die i...
Tab. 3.19 Zuordnung der Signale des in Abb. 3.38 wiedergegebenen 1 H-NMR-Spektrum...
Tab. 3.20 Rohdaten zur Bestimmung der molaren Masse einer PS-Probe durch Bestimm...
Tab. 3.21 Auswertung der osmotischen Messung zur Bestimmung der molaren Masse ei...
Tab. 3.22 Osmotischer Druck Π in Abhängigkeit von der Polymerkonzentration c ein...
Tab. 3.23 Verhalten und Auswertung der Zimm-Gleichung (Gl. (3.140)) für die Gren...
Tab. 3.24 Streulichtmessung einer chromatographisch aufgetrennten Polystyrol-Fra...
Tab. 3.25 Rohdaten zur Berechnung der molaren Masse M PS und des hydrodynamischen...
Tab. 3.26 Rohdaten zur Bestimmung der molaren Masse M PS und des hydrodynamischen...
Tab. 3.27 Auswertung des in Abb. 3.51 abgebildeten Konzentrationsprofils einer U...
Tab. 3.28 Datenpunkte zur Bestimmung der molaren Masse des Glycoproteins CTLA-4 ...
Tab. 3.29 Größen zur Beschreibung der Viskosität verdünnter Polymerlösungen.
Tab. 3.30 Abhängigkeit der intrinsischen Viskosität [η ] von der molaren Masse fü...
Tab. 3.31 Wertetabelle zur doppellogarithmischen Auftragung der intrinsischen Vi...
Tab. 3.32 Ergebnisse der Kapillarviskosimetrie eines PS in Cyclohexan bei 35°C (...
Tab. 3.33 Ergebnisse der Kapillarviskosimetrie von Polyisobutylmethacrylat in Te...
Tab. 3.34 Streifenweise Bestimmung der Konzentration c i und der molaren Masse M i ...
Tab. 3.35 Berechnung des Massen- und Zahlenmittels der molaren Masse der in Abb....
Tab. 3.36 Berechnung der Massenverteilung der in Abb. 3.58 gezeigten Polymerprob...
Tab. 3.37 Berechnung der relativen Atommassen aus dem in Abb. 3.64 dargestellten...
Tab. 3.38 Berechnung der relativen Atommassen aus dem in Abb. 3.64 dargestellten...
Tab. 3.39 Übersicht der Methoden zur Bestimmung der molaren Masse modifiziert na...
Kapitel 4
Tab. 4.1 Glasübergangstemperatur T g unterschiedlicher Polymethacrylate. Daten na...
Tab. 4.2 Abhängigkeit der Glasübergangstemperatur2) T g vom Zahlenmittel des Poly...
Tab. 4.3 Abhängigkeit der Glasübergangstemperatur T g eines PS-PPO-Gemischs vom M...
Tab. 4.4 WAXS-Daten nach Hermans und Weidinger [24].
Tab. 4.5 Ergebnisse des WAXS-Experiments von Hermans und Weidinger [24] (vgl. Ta...
Tab. 4.6 Relative Position der SAXS-Streureflexe der bei Blockcopolymeren (vgl. ...
Tab. 4.7 Vergleichende Gegenüberstellung von REM, TEM und AFM.
Kapitel 5
Tab. 5.1 Amorphe Thermoplaste: Struktur der Wiederholungseinheit, Glasübergangst...
Tab. 5.2 Semikristalline Thermoplaste: Struktur der Wiederholungseinheit, Glasüb...
Tab. 5.3 E-Moduln ausgesuchter Werkstoffe [6, 20].
Tab. 5.4 Duroplaste (Harze); Struktur der Wiederholungseinheit nach Härtung sowi...
Tab. 5.5 Struktur der Wiederholungseinheit und Glasübergangstemperatur T g einige...
Tab. 5.6 Vergleich der englischen und deutschen Bezeichnung siliciumhaltiger Ver...
Kapitel 6
Tab. 6.1 Zusammenhang zwischen Anzahl der Generationen n und Anzahl der Endgrupp...
Illustrationsverzeichnis
Kapitel 1
Abb. 1.1 (a) Polymer; (b) Makromolekül; (c) Wiederholungseinheiten. ▲ Anfangsgru...
Abb. 1.2 Reaktionsgleichung zur Polymerisation von Styrol zu PS. (a) Styrol als ...
Abb. 1.3 Nomenklatur von Polyvinylalkohol. (a) Hypothetische Polymerisation aus ...
Abb. 1.4 Schematische Darstellung der Topologie von Makromolekülen. (a) Linear; ...
Abb. 1.5 Schematische Darstellung von Homopolymer und Copolymeren. (a) Homopolym...
Abb. 1.6 Isomerie bei Polymeren.
Abb. 1.7 Konstitutionsisomerie am Beispiel der Wiederholungseinheit ∼(C2 H4 O)i
Abb. 1.8 Geometrische Isomerie am Beispiel PI. (a) Strukturformel des Monomers I...
Abb. 1.9 Kopf-Schwanz- und Kopf-Kopf-Verknüpfung am Beispiel des PS. Oben: Styro...
Abb. 1.10 Stereoisomerie am Beispiel Polybutadien. Oben: Strukturformel des Mono...
Abb. 1.11 Chiralität der 1-Phenylethan-1,2-diyl-Wiederholungseinheit. ▲ Anfangsg...
Abb. 1.12 Taktizität eines Vinyl-Makromoleküls. (a) Isotaktisches Makromolekül; ...
Abb. 1.13 Natta-Projektion der in Abb. 1.12 dargestellten Makromoleküle. (a) Iso...
Abb. 1.14 Taktizitäten eines PS-Makromoleküls. (a) Isotaktisch; (b) syndiotaktis...
Abb. 1.15 Taktizität eines Makromoleküls, dessen chirale Zentren im Rückgrat dur...
Abb. 1.16 Natta-Projektion der in Abb. 1.15 dargestellten Makromoleküle. (a) Iso...
Abb. 1.17 Taktizitäten eines Polypropylenoxid-Makromoleküls. (a) Isotaktisch; (b...
Abb. 1.18 300MHz 1 H-NMR-Spektrum von PMMA in CDCl3 .
Abb. 1.19 Strukturformeln und chemische Verschiebung im 1 H-NMR der unterschiedli...
Abb. 1.20 Diskrete Verteilungsfunktion des „Büroklammern-Polymers“. Längsstreife...
Abb. 1.21 Kontinuierliche Verteilungsfunktion des „Büroklammern-Polymers“. –□ – Z...
Abb. 1.22 Überstrukturen kristalliner Polymere nach Halary et al. [28]. (a) Einh...
Abb. 1.23 2-Phasenmodell eines teilkristallinen Polymers. Schwarzes Rechteck: kr...
Kapitel 2
Abb. 2.1 Gegenüberstellung von Kettenpolymerisation, Polykondensation und Polyad...
Abb. 2.2 Gleichgewichte einer Polymerisation am Beispiel der Bildung eines Penta...
Abb. 2.3 Auftragung des natürlichen Logarithmus der Gleichgewichtskonzentration ...
Abb. 2.4 Teilreaktionen einer Kettenpolymerisation am Beispiel der Polymerisatio...
Abb. 2.5 Identifizierung von Abbruch, Übertragung oder langsamem Start. (a) Umsa...
Abb. 2.6 Auswertung der Daten aus Tab. 2.6. ○,□ Auftragung der Daten nach Tab. 2...
Abb. 2.7 Arten des Abbruchs in der radikalischen Polymerisation. Y – Mi – 1∗ ...
Abb. 2.8 Solvatisierung bei ionischer Polymerisation. A− : Anion (aktives Zentrum...
Abb. 2.9 Anionisch polymerisierbare Monomere. Generelle Struktur anionisch polym...
Abb. 2.10 Start einer anionischen Polymerisation durch starke Basen am Beispiel ...
Abb. 2.11 Durch Hydroxyl-Ionen initiierte anionische Polymerisation von Methylcy...
Abb. 2.12 Reaktion polarer Monomere mit metallorganischen Verbindungen am Beispi...
Abb. 2.13 Spaltung von Ethern mit metallorganischen Verbindungen am Beispiel der...
Abb. 2.14 Bildung eines Initiators durch Elektronentransfer am Beispiel des Naph...
Abb. 2.15 Anionische Kettenpolymerisation am Beispiel des sec -Butyllithium/Styro...
Abb. 2.16 Kettenwachstum und unterschiedliche Isomere bei anionischer Polymerisa...
Abb. 2.17 Ringöffnende anionische Polymerisation cyclischer Verbindungen am Beis...
Abb. 2.18 Ringöffnende Polymerisation cyclischer Dimethylsiloxane zu Poly(dimeth...
Abb. 2.19 Ringöffnende anionische Polymerisation nach dem Mechanismus des aktivi...
Abb. 2.20 Anionische Polymerisation nach dem Mechanismus des aktivierten Monomer...
Abb. 2.21 Abbruch und Endfunktionalisierung am Beispiel des sec -Butyllithium/Sty...
Abb. 2.22 Intramolekularer Angriff des Kettenendes auf die Estergruppe am Beispi...
Abb. 2.23 Kationisch polymerisierbare Monomere. (a) Vinylverbindungen; (b–d) cyc...
Abb. 2.24 Brönsted-Säuren als Initiatoren bei kationischer Polymerisation. Y–Z: ...
Abb. 2.25 Elektrophile Addition von Chlorwasserstoff an 2-Methylpropen (IB).
Abb. 2.26 Initiator-Coinitiator-Komplex als Initiator am Beispiel einer mit eine...
Abb. 2.27 Initiator-Coinitiator-Komplex aus Halogenalkan und Metallhalogenid am ...
Abb. 2.28 Direkte Initiierung einer kationischen Polymerisation am Beispiel eine...
Abb. 2.29 Wachstum bei kationischer Polymerisation am Beispiel einer mit Bortrif...
Abb. 2.30 Wachstum einer ringöffnenden kationischen Polymerisation am Beispiel d...
Abb. 2.31 Kationische Polymerisation von Trioxan zu POM. Y: Initiator; Z: Lewis-...
Abb. 2.32 Reißverschlussabbau von POM. Mi + : POM mit Polymerisationsgrad i und cy...
Abb. 2.33 Veresterung von POM mit Essigsäureanhydrid. Mi + : POM mit Polymerisatio...
Abb. 2.34 Abbruch bei kationischer Polymerisation durch Wasser am Beispiel einer...
Abb. 2.35 Abbruch bei kationischer Polymerisation durch Reaktion mit dem Gegenio...
Abb. 2.36 Übertragung in Form eines β-Protonentransfers bei kationischer Polymer...
Abb. 2.37 Übertragung zum Gegenion bei kationischer Polymerisation einer mit Bor...
Abb. 2.38 Übertragung zum Regler/Lösungsmittel am Beispiel des Anisols (Methoxyb...
Abb. 2.39 Auftragung des reziproken Polymerisationsgrads
Abb. 2.40 Auftragung des reziproken Polymerisationsgrads
Abb. 2.41 Reaktionsabbildung der lebenden kationischen Polymerisation. Mi + , Mi +1
Abb. 2.42 Lebende kationische Polymerisation am Beispiel der Synthese von Poly(p ...
Abb. 2.43 Radikalisch polymerisierbare Monomere. X: zur Delokalisierung des eins...
Abb. 2.44 AIBN als thermisch spaltbarer Initiator am Beispiel des Starts der Pol...
Abb. 2.45 Peroxodisulfat/Fe(II) als Redoxinitiator am Beispiel der Polymerisatio...
Abb. 2.46 Wachstum bei radikalischer Polymerisation am Beispiel einer mit AIBN i...
Abb. 2.47 Abbruch durch Kopplung bei radikalischer Polymerisation am Beispiel ei...
Abb. 2.48 Abbruch durch Disproportionierung am Beispiel einer mit AIBN initiiert...
Abb. 2.49 Auftragung der Wachstumsgeschwindigkeit R P als Funktion der Wurzel der...
Abb. 2.50 Deutung des Gel-Effekts (alternative Bezeichnung: Trommsdorff-Effekt o...
Abb. 2.51 Abhängigkeit der Geschwindigkeitskonstanten vom Umsatz einer radikalis...
Abb. 2.52 Übertragung zum Monomer am Beispiel einer mit AIBN initiierten Polymer...
Abb. 2.53 Übertragung zum Monomer bei einer mit AIBN initiierten Polymerisation ...
Abb. 2.54 Übertragung zum Initiator am Beispiel einer mit AIBN initiierten Polym...
Abb. 2.55 Übertragung zum Lösungsmittel am Beispiel einer mit AIBN initiierten P...
Abb. 2.56 Langkettenverzweigung am Beispiel des Polyvinylacetats. ~~~~ Fortsetzu...
Abb. 2.57 Kurzkettenverzweigungen am Beispiel des Polyethylens (PE). ~~~~ Fortse...
Abb. 2.58 Weitere Verzweigungsschritte bei der Polymerisation des Ethylens. ~~~~...
Abb. 2.59 Auftragung des reziproken Polymerisationsgrads
Abb. 2.60 Auftragung von
Abb. 2.61 Auftragung von
Abb. 2.62 Strukturformel des Reglers Thioglycolsäureethylester.
Abb. 2.63 Reaktionsabbildung der kontrollierten radikalischen Polymerisation. Mi
Abb. 2.64 Generelle Struktur der als reversible Abbruchsreagenz A⋅ verwendeten N...
Abb. 2.65 Lebende radikalische Polymerisation am Beispiel der Synthese von PS. M...
Abb. 2.66 Initiierung in der ATRP am Beispiel des Bromethylbenzol/PS-Systems. Y–...
Abb. 2.67 Wachstum in der ATRP am Beispiel des Bromethylbenzol/PS-Systems. Mi
Abb. 2.68 Gleichgewicht zu Beginn einer RAFT am Beispiel des 2-Cyano-2-propylben...
Abb. 2.69 Gleichgewicht während des Wachstums einer RAFT am Beispiel des 2-Cyano...
Abb. 2.70 Vereinfachte Darstellung eines Systems zur Emulsionspolymerisation. (a...
Abb. 2.71 Monomere der Polyinsertion.
Abb. 2.72 Prinzipielle Abbildung einer Polyinsertionsreaktion am Beispiel Ethen....
Abb. 2.73 Orientierung eines asymmetrischen Vinylmonomers am Beispiel der Polyin...
Abb. 2.74 Regiochemie der 2,1-Insertion eines asymmetrischen Vinylmonomers am Be...
Abb. 2.75 Stereochemie einer 2,1-Insertion asymmetrischer Olefine am Beispiel Pr...
Abb. 2.76 Allgemeine Reaktionsabbildung zur Aktivierung von Ziegler-Natta-Kataly...
Abb. 2.77 Aktivierung heterogener Ziegler-Natta-Katalysatoren durch Aluminiumalk...
Abb. 2.78 Aktivierung homogener Ziegler-Natta-Katalysatoren am Beispiel des VCl4 ...
Abb. 2.79 Idealisierte isotaktische Wachstumsreaktion bei Ziegler-Natta-Katalyse...
Abb. 2.80 Idealisierte syndiotaktische Wachstumsreaktion bei Ziegler-Natta-Katal...
Abb. 2.81 Übertragung durch β-Wasserstoff-Eliminierung am Beispiel des Polyprope...
Abb. 2.82 Übertragung zum Monomer am Beispiel der Polyinsertion von Propen. Ln
Abb. 2.83 Übertragung durch β-Methyl-Eliminierung am Beispiel des Polypropens. L...
Abb. 2.84 Wasserstoff als Regler am Beispiel der Polyinsertion von Propen. Ln
Abb. 2.85 Übertragung durch Transmetallierung am Beispiel des Polypropens/Al(CH3 ...
Abb. 2.86 Metallocene als Polyinsertionskatalysatoren. (a) Dichlorzircocen (Cp2 Z...
Abb. 2.87 Freie Koordinationsstelle und Aktivierung eines Metallocen-Katalysator...
Abb. 2.88 Idealisiertes isotaktisches Wachstum bei Verwendung eines Metallocen-K...
Abb. 2.89 Herzdame als Modell eines C 2 -symmetrischen Metallocens (Spielkarte © 2...
Abb. 2.90 Idealisiertes syndiotaktisches Wachstum bei Verwendung eines Metalloce...
Abb. 2.91 Schachspiel als Modell eines C S -symmetrischen Metallocens.
Abb. 2.92 Allgemeine Abbildung der ringöffnenden Metathese-Polymerisation (ROMP)...
Abb. 2.93 Reaktion zu undefinierten Metathese-Katalysatoren am Beispiel des WCl6 ...
Abb. 2.94 Beispiele von Schrock- und Grubbs-Carbenen als Katalysatoren in der RO...
Abb. 2.95 Idealisierte Wachstumsreaktion einer ROMP am Beispiel des Cyclopentens...
Abb. 2.96 Synthese von Polyamiden (PA) durch AABB-Polykondensation am Beispiel d...
Abb. 2.97 Synthese von PA durch AB-Polykondensation am Beispiel von ω-Aminocapro...
Abb. 2.98 Polyadditionsreaktion am Beispiel eines Polyurethans (PUR). –A: Isocya...
Abb. 2.99 Synthese eines Polyesters durch AB-Polykondensation. A: Hydroxyl-Grupp...
Abb. 2.100 Reaktionsabbildung zur Bildung eines Polyesters. ~A: Hydroxyl-Gruppe;...
Abb. 2.101 Polykondensation von Adipinsäure (1,6-Hexandisäure; B–B) mit Diethyle...
Abb. 2.102 Auftragung des Umsatzes p in Abhängigkeit von der Zeit t (Kinetik dri...
Abb. 2.103 Vergleich der Kinetik einer autokatalysierten und einer extern kataly...
Abb. 2.104 Abhängigkeit des Zahlenmittels des Polymerisationsgrads P n vom Umsatz...
Abb. 2.105 Reaktion eines AB2 -Reaktanten zu einem hyperverzweigten Makromolekül....
Abb. 2.106 Reaktion von AA-, B3 - und BB-Reaktanten zu einem Netzwerk. Netzwerkmo...
Abb. 2.107 Abhängigkeit des Zahlenmittels des Polymerisationsgrads P n vom Umsatz...
Abb. 2.108 Addition eines Monomers Typ A an ein aktives Zentrum a*. I−(a)i−1 −a∗ :...
Abb. 2.109 Addition eines Monomers Typ B an ein aktives Zentrum a*. I−(a)i −1
Abb. 2.110 Addition eines Monomers Typ A an ein aktives Zentrum b*. I−(b)i −1∗ :...
Abb. 2.111 Addition eines Monomers Typ B an ein aktives Zentrum b*. I−(b)i −1∗ ...
Abb. 2.112 Copolymerisationsdiagramme unterschiedlicher radikalischer Copolymeri...
Abb. 2.113 Zwei Makromoleküle mit einem Polymerisationsgrad i = 10 und unterschi...
Abb. 2.114 Copolymerisationsdiagramme unterschiedlicher Polymerisationsmechanism...
Abb. 2.115 Bestimmung der Copolymerisationsparameter einer Copolymerisation von ...
Abb. 2.116 Bestimmung der Copolymerisationsparameter einer Copolymerisation von ...
Abb. 2.117 AB-Blockcopolymer-Synthese durch Makroinitiatoren am Beispiel des PS-...
Abb. 2.118 Synthese eines Blockcopolymers durch Kombination kationischer und ani...
Abb. 2.119 Strategien zur Synthese von Blockcopolymeren nach der Makroinitiator-...
Abb. 2.120 Strategien zur Synthese von Blockcopolymeren nach der Präpolymer-Tech...
Abb. 2.121 Strategien zur Herstellung von Propfcopolymeren. i : Polymerisationsgr...
Abb. 2.122 Morphologien von Diblockcopolymeren.
Abb. 2.123 Phasenseparation eines SBS-Triblockcopolymers. Graue dünn gezeichnete...
Abb. 2.124 Polymeranaloge Reaktionen zur Herstellung regenerierter Cellulose.
Abb. 2.125 Verseifung von Isobuttersäuremethylester (2-Methylpropionsäure-methyl...
Abb. 2.126 Nachbargruppeneffekte bei der Verseifung von PMMA. ~~~ Fortsetzung de...
Abb. 2.127 Spaltung von Polystyrol in Abwesenheit von Sauerstoff. ~~~ Fortsetzun...
Abb. 2.128 Spaltung von PS in Gegenwart von Sauerstoff. ~~~ Fortsetzung des Makr...
Kapitel 3
Abb. 3.1 Schematische Darstellung der Konturlänge l C eines Makromoleküls.●Anfang...
Abb. 3.2 Fadenendabstand ⟨L 2 ⟩1/2 des in Abb. 3.1 skizzierten Makromoleküls.●Anfa...
Abb. 3.3 Beschreibung des in Abb. 3.1 skizzierten Makromoleküls durch Kuhn’sche ...
Abb. 3.4 Trägheitsradius R g des in Abb. 3.1 skizzierten Makromoleküls.●Anfangs- ...
Abb. 3.5 Zusammenfassender Überblick der Darstellungsmöglichkeiten eines flexibl...
Abb. 3.6 Aufmaße zu Übungsaufgabe 3.11. Zeichenerklärung siehe auch Abb. 3.5. (a...
Abb. 3.7 Schematische Darstellung eines idealen Mischungsprozesses zweier nieder...
Abb. 3.8 Schematische Darstellung eines idealen Mischungsprozesses einer hochmol...
Abb. 3.9 Wechselwirkung der Energiebeiträge in einer regulären Mischung. (a) e AA ...
Abb. 3.10 Schematische Darstellung einer regulären Lösung der Komponenten A und ...
Abb. 3.11 Schematische Darstellung einer regulären Lösung einer niedermolekulare...
Abb. 3.12 Auftragung der Änderung der Gibbs-Energie beim Mischen ΔG MIX als Funkt...
Abb. 3.13 Hypothetische Entmischung der in Abb. 3.7 dargestellten Mischung in zw...
Abb. 3.14 Deutung des in Abb. 3.13 skizzierten Entmischungsprozesses anhand der ...
Abb. 3.15 Phasendiagramm einer idealen Mischung einer niedermolekularen Substanz...
Abb. 3.16 Auftragung der Änderung der Gibbs-Energie beim Mischen ΔG MIX als Funkt...
Abb. 3.17 Entmischung der in Abb. 3.10 dargestellten Mischung in zwei unterschie...
Abb. 3.18 Bestimmung der Binodalpunkteder in Abb. 3.16 dargestellten Auftragung ...
Abb. 3.19 Lage der Binodal- und Spinodalpunkte der in Abb. 3.16 dargestellten Au...
Abb. 3.20 Auftragung der Änderung der Gibbs-Energie beim Mischen ΔG MIX als Funkt...
Abb. 3.21 Lage der Binodal- und Spinodalpunkte der in Abb. 3.20 dargestellten Au...
Abb. 3.22 Auftragung der freien Gibbs-Energie einer Mischung ΔG MIX aus PS (M (PS)...
Abb. 3.23 Phasendiagramm einer regulären Mischung mit χ = 2,5 zweier niedermolek...
Abb. 3.24 Phasendiagramm einer regulären Mischung mit χ = 2,5 einer niedermoleku...
Abb. 3.25 ▽: Phasendiagramm von PS (M = 210000g mol–1 ) in Cyclohexan nach Rehage...
Abb. 3.26 Phasendiagramm von Polypropylenglycol (M = 400 g mol–1 ) in Wasser nach...
Abb. 3.27 Schematische Darstellung des zweiten und dritten Virialkoeffizienten (...
Abb. 3.28 Einfluss der Lösungsmittelqualität auf die Abmessungen eines gelösten ...
Abb. 3.29 Schematische Darstellungen des Trägheits- und des hydrodynamischen Rad...
Abb. 3.30 Schematische Darstellung der unterschiedlichen Konzentrationsbereiche ...
Abb. 3.31 Skizzenhafte Darstellung eines Verhakungsnetzwerks dreier Makromolekül...
Abb. 3.32 Gedankenexperiment zur Verteilung des Polymerisationsgrads. nt =0 : Anza...
Abb. 3.33 Diskrete und kontinuierliche Verteilung des in Abb. 3.32 skizzierten G...
Abb. 3.34 Schulz-Flory-Verteilung für unter schiedliche Umsätze p . (a) Zahlen- u...
Abb. 3.35 Abtrennung niedermolekularer Anteile aus einer Schulz-Flory-Verteilung...
Abb. 3.36 Poisson-Verteilung für unterschiedliche kinetische Kettenlängen ν . (a)...
Abb. 3.37 Bestimmung der Halbwertsbreite für unterschiedliche kinetische Kettenl...
Abb. 3.38 Simulation [46–48] eines 1 H-NMR- Spektrums eines Oligoethylenglykols. ...
Abb. 3.39 Strukturformel des in Abb. 3.38 analysierten Oligoethylenglykols.
Abb. 3.40 Messung des osmotischen Drucks Π von Makromolekülen in einer Pfeffer’s...
Abb. 3.41 Auftragung des Quotienten aus osmotischem Druck und Konzentration Π /c ...
Abb. 3.42 Schematische Darstellung eines elastischen Streuprozesses. ——– Primärs...
Abb. 3.43 Schematische Darstellung eines elastischen Streuprozesses an einem ide...
Abb. 3.44 Schematische Darstellung eines elastischen Streuprozesses in einem rei...
Abb. 3.45 Schematische Darstellung der elastischen Streuprozesse von im reinen L...
Abb. 3.46 Streuung an großen Makromolekülen. ——– Primärstrahl der Wellenlänge λ ...
Abb. 3.47 Zimm-Plot einer Lichtstreumessung von Methylcellulose in Wasser. Daten...
Abb. 3.48 Funktionsweise einer Ultrazentrifuge. ω: Kreisfrequenz; r : Abstand zwi...
Abb. 3.49 Ergebnisse einer Messung der Sedimentationsgeschwindigkeit. Der Rotor ...
Abb. 3.50 Bestimmung des Sedimentationskoeffizienten einer PS-Probe aus der in A...
Abb. 3.51 Ergebnisse einer Messung im thermodynamischen Gleichgewicht. Der Rotor...
Abb. 3.52 Berechnung der molaren Masse eines Proteins durch Ultrazentrifugation ...
Abb. 3.53 Ergebnisse der Ultrazentrifugation des Glycoproteins CTLA-4 im thermod...
Abb. 3.54 Ausführungen von Kapillarviskosimetern. (a) Ostwald-Viskosimeter; (b) ...
Abb. 3.55 Doppellogarithmische Auftragung der intrinsischen Viskosität als Funkt...
Abb. 3.56 Bestimmung der intrinsischen Viskosität eines PS in Cyclohexan bei 35°...
Abb. 3.57 Abbildung einer GPC-Trennung. Links oben: Darstellung des mikroporösen...
Abb. 3.58 Elugramm und Kalibration in der GPC am Beispiel eines Polystyrols. Dat...
Abb. 3.59 Massenverteilung des in Abb. 3.58 dargestellten Elugramms und Position...
Abb. 3.60 Unterteilung des in Abb. 3.58 dargestellten Elugramms in acht äquidist...
Abb. 3.61 Streifenweise Bestimmung der Konzentration ci und der molaren Masse Mi ...
Abb. 3.62 Darstellung der Massenverteilung der in Abb. 3.58 gezeigten Polymerpro...
Abb. 3.63 Strukturformeln häufig verwendeter Matrixmoleküle.
Abb. 3.64 Funktionsskizze eines MALDI-TOF-MS-Geräts und typisches Messergebnis. ...
Abb. 3.65 Reaktionsabbildung zur Endfunktionalisierung eines Polystyryl-Lithiums...
Abb. 3.66 Reaktionsabbildung zur Endfunktionalisierung eines Polystyryl-Lithiums...
Kapitel 4
Abb. 4.1 Darstellung der Volumina eines Kristalls, einer Flüssigkeit und eines G...
Abb. 4.2 Auftragung des spezifischen Volumens V' als Funktion der Temperatur T f...
Abb. 4.3 Rotation eines Makromoleküls um seine Bindungen nach Halary et al. [3]....
Abb. 4.4 Einfluss der Struktur des Polymers auf die Glasübergangstemperatur T g . ...
Abb. 4.5 Grundstruktur der Polymethacrylate. R: Esterrest gemäß Tab. 4.1.
Abb. 4.6 Auftragung der Glasübergangstemperatur T g als Funktion des reziproken Z...
Abb. 4.7 Wiederholungseinheit von PPO.
Abb. 4.8 Auftragung der Glasübergangstemperatur T g als Funktion des Massenanteil...
Abb. 4.9 Strukturformel des Weichmachers DEHP.
Abb. 4.10 Temperaturabhängigkeit der Entropie S und der Wärmekapazität cp beim S...
Abb. 4.11 Schematischer Aufbau einer dynamischen DSC.
Abb. 4.12 Idealisierte DSC-Thermogramme teilkristalliner Polymere nach Halary et...
Abb. 4.13 DSC-Thermogramm einer PET-Probe. Daten aus Hässler und Kunze [10]. Hei...
Abb. 4.14 DSC-Thermogramm zweier PP-Proben unterschiedlicher Taktizität. Daten a...
Abb. 4.15 Zerlegung einer Kraft F in Normal- und Tangentialkomponente. F n : Norma...
Abb. 4.16 Zug- und Druckspannung am Beispiel eines Stabs. (a) Zugspannung; (b) D...
Abb. 4.17 Normalverformung (axiale Verformung) δ am Beispiel eines Stabs. L 1 : Lä...
Abb. 4.18 Scherspannung am Beispiel eines Stabs. u 1 : Abmessungen vor der Verform...
Abb. 4.19 Modellierung eines elastischen Feststoffs durch eine Feder und deren V...
Abb. 4.20 Zug-Dehnungs-Diagramm von HIPS8) bei einer Temperatur von 23 °C und ei...
Abb. 4.21 Zug-Dehnungs-Diagramm von PMMA bei unterschiedlichen Temperaturen. Dat...
Abb. 4.22 Skizze zur Herleitung der Viskosität. F R : Reibungskraft; dy : Dicke der...
Abb. 4.23 Abhängigkeit der Scherspannung σ von der Scherrate
Abb. 4.24 Unterteilung nicht Newton’scher Flüssigkeiten.
Abb. 4.25 Einfluss der Scherrate σ und die scheinbaren V...
Abb. 4.26 Einfluss der Scherrate σ und die scheinbare Vi...
Abb. 4.27 Abhängigkeit der scheinbaren Viskosität
Abb. 4.28 Einfluss der Zeit t auf die Scherspannung σ und die scheinbare Viskosi...
Abb. 4.29 Modellierung einer plastischen Flüssigkeit durch ein Dämpfungselement ...
Abb. 4.30 Typisches Zug-Dehnungs-Diagramm. A: Proportionalitätsgrenze; B: Streck...
Abb. 4.31 Modellierung eines viskoelastischen Stoffes durch ein Maxwell-Element ...
Abb. 4.32 Modellierung eines viskoelastischen Stoffes durch ein Kelvin-Voigt-Ele...
Abb. 4.33 Auftragung der Spannung σ als Funktion der Temperatur T für unterschie...
Abb. 4.34 Energetischer und entropischer Beitrag zur Auftragung der Spannung σ a...
Abb. 4.35 Bestimmung der Miller’schen Indizes im zweidimensionalen Raum. ● Punkg...
Abb. 4.36 Bestimmung der Miller’schen Indizes im zweidimensionalen Raum. – – – –...
Abb. 4.37 Zweidimensionaler Kristall mit [0 1] Geradenschar. ● Baustein im Gitte...
Abb. 4.38 Modell des Streuvorgangs an einem Baustein des Raumgitters. ● Baustein...
Abb. 4.39 Ausschnittsvergrößerung von Abb.4.38. ● Baustein im Gitter; ···· Gerad...
Abb. 4.40 Definition des Streuvektors. ● Baustein im Gitter; ···· Geradenschar m...
Abb. 4.41 Streuvektor im reziproken Gitter. ○ reziprokes Punktgitter.
Abb. 4.42 Skizze des Phasenproblems.
Abb. 4.43 WAXS an einem Einkristall.
Abb. 4.44 WAXS an einem teilkristallinen Polymer.
Abb. 4.45 Streukurve eines teilkristallinen Polyethylens (PE) (modifiziert nach ...
Abb. 4.46 Auswertung der WAXS-Daten aus Tab. 4.4 nach Hermans und Weidinger [24]...
Abb. 4.47 Zusammenfassende Darstellung der Polymerstruktur und der sich daraus e...
Abb. 4.48 Schematische Darstellung einer Block-Copolymer-Lamelle. Block A in wei...
Abb. 4.49 SAXS-Streukurve eines PS-PI-Diblockcopolymers (100/0) und einer Mischu...
Abb. 4.50 SAXS-Streukurven zweier Mischungen eines PS-PI-Diblock-Copolymers mit ...
Abb. 4.51 Schematischer Aufbau eines Rasterelektronenmikroskops. ………… Primärelek...
Abb. 4.52 Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Polystyrol-block -Poly-4-...
Abb. 4.53 Schematischer Aufbau eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM). ……...
Abb. 4.54 Kontrastierung durch Osmiumtetroxid am Beispiel einer 3,4-Isoprenyl-Wi...
Abb. 4.55 Kontrastierung durch Rutheniumtetroxid am Beispiel einer Styryl-Wieder...
Abb. 4.56 Kontrastierung durch Methyliodid am Beispiel einer 2-Vinylpyridyl-Wied...
Abb. 4.57 Kontrastierung durch Iod am Beispiel einer 4-Vinylpyridyl-Wiederholung...
Abb. 4.58 Unterschiedliche zweidimensionale Projektionen einer hexagonalen Morph...
Abb. 4.59 Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme eines Polystyrol-block -...
Abb. 4.60 Schematischer Aufbau eines Rasterkraftmikroskops. · · · · Laserstrahl;...
Abb. 4.61 Betriebsarten eines Rasterkraftmikroskops. (a) Contact mode; (b) tappi...
Abb. 4.62 Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Polystyrol-block -Poly-4-...
Kapitel 5
Abb. 5.1 Schematischer Aufbau von Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren. (a...
Abb. 5.2 Synthese von PVC. Monomer: Vinylchlorid (International-Union-of-Pure-an...
Abb. 5.3 Synthese von Bisphenol A (IUPAC-Name: 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan)...
Abb. 5.4 Summenreaktion zur Polycarbonat-Synthese.
Abb. 5.5 Prinzip der Grenzflächenpolymerisation am Beispiel der Herstellung eine...
Abb. 5.6 Prinzipielle Reaktionsabbildung zur Bildung eines Polycarbonats durch U...
Abb. 5.7 Nomenklatur der PA. Links: Strukturformel; rechts: Kurzschreibweise.
Abb. 5.8 Synthese von PA 66 (Nylon 66). Formale Reaktanten: Hexamethylendiamin (...
Abb. 5.9 Synthese von PA 6 (Perlon) aus ε -Caprolactam. oben: Hydrolyse von ε -Cap...
Abb. 5.10 Wasserstoffbrücken aliphatischer PA am Beispiel des PA 6. – – – Wasser...
Abb. 5.11 Synthese des Aramids Poly-m -phenylenisophthalamid durch AA-BB-Polykond...
Abb. 5.12 Verarbeitung flüssigkristalliner Polymere am Beispieldes Poly-p -phenyl...
Abb. 5.13 Biologisch abbaubare Polyester und deren Monomer nach Lendlein und Sis...
Abb. 5.14 Generelle Struktur aromatischer Polyester. x = 2: PET; x = 4: PBT.
Abb. 5.15 Synthese von PET durch Umesterung. Reaktanten: Dimethylterephthalat un...
Abb. 5.16 Synthese von PTFE. Monomer: Tetrafluorethylen (IUPAC-Name: Tetrafluore...
Abb. 5.17 Synthese von PEEK. Reaktanten: Hydrochinon (IUPAC-Name: 1,4-Dihydroxyb...
Abb. 5.18 Polymerisation von PPS. Monomere: p -Dichlorbenzol und Natriumsulfid; L...
Abb. 5.19 Mechanismus der Reaktion eines Phenols mit Epichlorhydrin. Reaktanten:...
Abb. 5.20 Bildung eines Epoxid-Reaktionsharzes am Beispiel der Reaktion von Epic...
Abb. 5.21 Modellreaktion zur Säure-Härtung von EP. Lewis-Säure: Proton; ~~~ Fort...
Abb. 5.22. Modellreaktion zur Amin-Härtung von EP. ~~~ Fortsetzung des Netzwerks...
Abb. 5.23 Modellreaktion zur Anhydrid-Härtung von EP. Verwendetes Anhydrid: Male...
Abb. 5.24 Modellreaktion zur Synthese eines ungesättigten Polyester-Reaktionshar...
Abb. 5.25 Modellreaktion zur Synthese eines Alkydharzes. Reaktanten: Adipinsäure...
Abb. 5.26 Synthese von Methylenphenol-Kationen durch elektrophile Substitution i...
Abb. 5.27 Idealisierte Reaktionsgleichung zur Synthese von Novolaken. Reaktanten...
Abb. 5.28 Mögliche Struktur eines Novolak-Hexamers als Reaktionsharz.
Abb. 5.29 Synthese von (Hydroxymethyl)phenolen durch Addition in basischer Lösun...
Abb. 5.30 Idealisierte Kondensationsreaktion von (Hydroxymethyl)phenolen. (a) Re...
Abb. 5.31 Idealisierte Reaktionsgleichung zur Synthese von Resolen. Reaktanten: ...
Abb. 5.32 Mögliche Struktur eines Resol-Pentamers.
Abb. 5.33 Synthese von (Hydroxymethyl)aminen. (a) Reaktanten: Harnstoff und Form...
Abb. 5.34 Idealisierte Kondensationsreaktion von (Hydroxymethyl)harnstoffen. (a)...
Abb. 5.35 Idealisierte Reaktionsgleichung zur Synthese von Harnstoff- und Melami...
Abb. 5.36 Modellreaktion zur Bildung von Formaldehyd aus Dimethylenether-Brücken...
Abb. 5.37 Herstellung α, ω-Isocyanat terminierter Präpolymere. ––– Rest des Diis...
Abb. 5.38 Hydrolyse von Diisocyanten zu Aminen und Kohlendioxid. ––– Rest des Di...
Abb. 5.39 Verknüpfung von Amino- und Isocyanat-Gruppen zu einer Harnstoff-Gruppe...
Abb. 5.40 Herstellung elastischer PUR.— — –Rest des Diisocyanats; ~~~~ Präpolyme...
Abb. 5.41 Wasserstoffbrücken in PUR. ––– Rest des Diisocyanats; ~~~~ Präpolymer;...
Abb. 5.42 Idealisierte Reaktion einer Isocyanat- mit einer Urethangruppe zu eine...
Abb. 5.43 Idealisierte Reaktion einer Isocyanat- mit einer Harnstoffgruppe zu ei...
Abb. 5.44 Synthese von PI durch Reaktion aromatischer Diamine und aromatischer D...
Abb. 5.45 Synthese des PEI Poly(4,4’-oxydiphenylenpyromellitimid) aus Pyromellit...
Abb. 5.46 Bildung der „aktiven Spezies“ bei Vulkanisation von 1,3-Dienen mit Sch...
Abb. 5.47 „Wachstumsreaktion“ der Vulkanisation von 1,3-Dienen mit Schwefel am B...
Abb. 5.48 Terpolymerisation zu vulkanisierbarem EPDM. Monomere: Ethylen (IUPAC-N...
Abb. 5.49 Synthese von Polysiloxanen.
Abb. 5.50 Modifikation von Polysiloxanen. (a) Kontrolle des Polymerisationsgrads...
Abb. 5.51 Weichmacher auf Phthalsäure- und Sebacinsäurebasis. Kurzbezeichnungen ...
Abb. 5.52 Modellreaktionen zur thermischen Freisetzung von Wasser aus Hydroxiden...
Kapitel 6
Abb. 6.1 Schematischer Aufbau eines Dendrimers der dritten Generation G 3. Zahle...
Abb. 6.2 Allgemeine Reaktionsabbildung zur divergenten Synthese eines Dendrimers...
Abb. 6.3 Allgemeine Reaktionsabbildung zur divergenten Synthese eines Dendrimers...
Abb. 6.4 Synthese eines PAMAM der ersten Generation G 1. B3 : Kern; A(BS)2 : gesch...
Abb. 6.5 Formale Monomereinheit zur Synthese von PAMAM.
Abb. 6.6 Allgemeine Reaktionsabbildung zur konvergenten Synthese eines Dendrimer...
Abb. 6.7 Konvergente Synthese eines Phenylether-Dendrimers der ersten Generation...
Abb. 6.8 Konvergente Synthese eines Phenylether-Dendrons der zweiten Generation....
Abb. 6.9 Konvergente Synthese eines Phenylether-Dendrimers der zweiten Generatio...
Abb. 6.10 Formelle Monomereinheit zur Synthese von Phenylether-Dendrimeren.
Abb. 6.11 Click-Chemie: Addition eines terminalen Alkins mit einem Azid zum 1,2,...
Abb. 6.12 Konvergente Synthese eines Dendrons der ersten Generation durch Click-...
Abb. 6.13 Konvergente Synthese eines Dendrimers der ersten Generation durch Clic...
Abb. 6.14 Konvergente Synthese eines Peptid-Dendrimers der ersten Generation. A(...
Abb. 6.15 Konvergente Synthese eines Peptid-Dendrons der zweiten Generation. A(B...
Abb. 6.16 Konvergente Synthese eines Peptid-Dendrimers der zweiten Generation. d...
Abb. 6.17 Über eine Isothiocyanatobenzyl-Gruppe verknüpfter Komplexbildner DOTA ...
Abb. 6.18 Strukturformel der Disulfonat-Endgruppen.
Abb. 6.19 Konvergente Synthese eines Polylysin-Dendrons der dritten Generation. ...
Abb. 6.20 Konvergente Synthese eines Polylysin-Dendrons der vierten Generation. ...
Abb. 6.21 Konvergente Synthese eines Polylysin-Dendrimers der vierten Generation...
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Polymere – Chemie und Strukturen
Herstellung, Charakterisierung und Werkstofe
Peter F.W. Simon und Amir Fahmi
Autoren
Prof. Dr. Peter F.W. Simon
Prof. Dr. Amir Fahmi
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Print ISBN 978-3-527-33462-9
ePDF ISBN 978-3-527-67087-1
ePub ISBN 978-3-527-67086-4
Umschlaggestaltung Bluesea Design, Simone Buck; MacLeese Lake, Canada
Satz le-tex publishing services GmbH, Leipzig
Polymere begleiten unser Leben in vielen Bereichen. Häufig können wir die daraus gefertigten Produkte wie beispielsweise Kunststofffenster, Plastikbecher oder Plastikfolien durch die Verwendung der Begriffe „Plastik“ oder „Kunststoff“ als Teil des Namens erkennen. Doch nicht nur dort unterstützen uns Polymere: Dass wesentliche Teile eines Autos aus Kunststoffen – und damit auch aus Polymeren – bestehen, ist wohl den meisten bekannt. Aber gilt dies auch für deren Einsatz in Solarzellen, Bildschirmen, Medikamenten, Babywindeln, Waschmitteln oder Pflegeprodukten? Diese Aufzählung kann beliebig fortgesetzt werden mit z. B. Fließmitteln für Zement, Viskositätsverbesserern für Motoröle, Membranen für die Dialyse oder den Wärmeschutz an Gebäuden.
Alles hat zwei Seiten – diese Redensart gilt auch für Polymere. Die meisten synthetischen Polymere zeichnen sich durch eine hohe Langlebigkeit aus. Für viele Anwendungen ist das von großer Bedeutung. Dies bedeutet aber im Umkehrschluss, dass diese, nachdem sie nicht mehr benötigt werden, nicht verrotten. Das führt uns sowohl zum Problem der Verschmutzung der Weltmeere durch Plastikmüll als auch dem allgegenwärtigen Auftreten von Mikroplastik-Partikeln in der Umwelt. Hier sind wir alle dazu aufgerufen einerseits Kunststoffe überall dort zu ersetzen, wo es ökologisch sinnvollere Alternativen gibt und andererseits verantwortungsvoll mit Kunststoffabfällen umzugehen und wo möglich einer Wiederverwertung zuzuführen.
Das Verständnis aller im Zusammenhang mit Kunststoffen auftretenden Fragen und die Lösung all dieser Herausforderungen setzen ein tiefergehendes Wissen der chemischen und physikochemischen Grundlagen und Zusammenhänge voraus. Hier will dieses Buch ansetzen: Einerseits werden die wesentlichen Synthesen und Eigenschaften von Polymeren beschrieben; andererseits wird auch deren Analytik und deren grundlegende physikalische (z. B. mechanische oder thermische) Eigenschaften ausführlich diskutiert. Beispielsweise lässt sich mit diesem Wissen unter Zuhilfenahme der Thermodynamik auch die für das Recycling so wichtige Frage „Warum lassen sich fast keine Polymere mit anderen Polymeren mischen?“ beantworten.
Dieses Buch soll Studenten der Chemie und verwandter Wissenschaften ein Hilfsmittel in die Hand geben, sich mit den Grundlagen dieses faszinierenden Fachgebiets vertraut zu machen.
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Prof. Dr. Axel H.E. Müller
Kunststoffe oder besser Polymere haben in den vergangenen 50 Jahren einen Wertewandel durchlaufen. Beide Autoren können sich noch lebhaft an eine Zeit erinnern, zu der von diesen Materialien nur Vorteile herausgestellt und sie als neue Errungenschaft in der Öffentlichkeit gefeiert wurden. Spätestens zu Beginn des 21. Jahrhunderts hat sich dieses Bild gewandelt. Statt der Vorteile werden heutzutage ähnlich unreflektiert die Nachteile dieser Klasse an Materialien herausgestellt.
Beides ist übertrieben und unrealistisch. Polymere können in vielen Bereichen sicherlich durch andere, weniger problematische Materialien ersetzt werden. Dennoch gibt es weiterhin viele Aspekte im täglichen Leben, in denen Polymere kaum zu ersetzen sind. Darüber hinaus werden Polymere nicht nur in alltäglichen Gegenständen verwendet, sondern auch als Basismaterial für zukunftsweisende Technologien. So werden Polymere nicht nur im Leichtbau eingesetzt; ihre Eigenschaft, sich im mikroskopischen Bereich zu wohldefinierten Strukturen zu organisieren, führt zu ungewöhnlichen physikalischen Eigenschaften, auf denen viele High-Tech-Anwendungen des 21. Jahrhundert basieren.
Der eingangs erwähnte Widerspruch zwischen Wahrnehmung und Verbreitung mag möglicherweise auf einen Mangel an zugänglichem Wissen über Polymere zurückzuführen sein. Die Polymerwissenschaften als Teilbereich der Chemie beschreiben die Synthese und die Eigenschaften von Makromolekülen, die aus sich immer wiederholenden Grundeinheiten aufgebaut sind. Makromoleküle können zum Teil aus mehreren Millionen Atomen bestehen und übertreffen in ihren Abmessungen alle anderen chemischen Substanzen.
Mit deren Größe wachsen auch die Herausforderungen: Wie kann eine chemische Reaktion tausendfach in absolut identischer Art und Weise ausgeführt werden, sodass aus vielen kleinen Molekülen ein Riesenmolekül entsteht? Wie bewegt sich ein Makromolekül, ohne dass es sich durch seine Größe „selbst im Weg steht“? Die Polymerwissenschaften versuchen diese Fragen durch eine Kombination aus „Werkzeugen“ der organischen und physikalischen Chemie zu lösen.
Hierzu ist dieses Buch in sechs Kapitel gegliedert.
Das erste Kapitel dient einer allgemeinen Einführung: So werden nach einem kurzen historischen Abriss der Entwicklung von Polymeren die grundlegenden Begriffe erklärt. Dies hat zum Ziel, ein gemeinsames „Vokabular“ zur Beschreibung der Synthese und der Eigenschaften zu schaffen.
Im dritten Kapitel wird nunmehr auf die physikochemischen Eigenschaften von Makromolekülen eingegangen. Ausgehend von der Beschreibung des Lösungsverhaltens eines einzelnen Makromoleküls gilt es im zweiten Schritt das Verhalten eines Ensembles vieler Makromoleküle vorherzusagen. Da diese Makromoleküle sich in ihren Größen unterscheiden, gelingt dies nur mithilfe des Konzepts der Verteilungen und der Mittelwerte. Die Kombination beider Herangehensweisen erlaubt schließlich die Bestimmung der molaren Masse.
Das vierte Kapitel des Buches stellt die Eigenschaften von Polymeren als Festkörper vor. Neben einer Einführung in die Bestimmung mechanischer and thermischer Eigenschaften widmet sich dieser Teil der Strukturaufklärung sowohl mittels Streuverfahren als auch mithilfe der Mikroskopie.
Die abschließenden Kap. 5 und 6 geben einen kurzen Überblick über gegenwärtige (Kap. 5) und potentielle (Kap. 5) Anwendungen von Polymeren im täglichen Leben und in der Forschung. Speziell in Kap. 5 wird für jedes der diskutierten Polymere versucht, die Verwendungsbereiche durch ein illustratives Beispiel zu verdeutlichen.
Abschn. 4.24.3
Kleve, im Juni 2019
Peter F.W. Simon und Amir Fahmi
