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E-Book

Polymere - Chemie und Strukturen

Herstellung, Charakterisierung und Werkstoffe

AutorAmir Fahmi, Peter F. W. Simon
VerlagWiley-VCH
Erscheinungsjahr2019
Seitenanzahl650 Seiten
ISBN9783527670871
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis57,99 EUR
Zu den Polymeren gehören allgegenwärtige Kunststoffe wie Plexiglas, Dichtmassen, Klebestreifen und viele Verpackungsmaterialien. Daher bildet die Vermittlung der Grundlagen polymerer Werkstoffe einen integralen Bestandteil der Curricula der Studienfächer Chemie, Materialwissenschaften und der Ingenieur- und Lebenswissenschaften.

Dieses Buch ermöglicht einen leichten Einstieg in die Polymerwissenschaften. Die Polymerklassen Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere werden mit ihren Eigenschaften vorgestellt, und den Studierenden wird vermittelt, welche Synthesestrategie zu dem Produkt mit den gewünschten Eigenschaften führt. Die am häufigsten verwendeten Polymere werden anhand alltagsbezogener Beispiele eingeführt. Zahlreiche Tipps und Übungsaufgaben unterstützen beim Lernen.



Peter F. W. Simon ist Professor fur Organische und Polymerchemie an der Fakultat Life Sciences der Hochschule Rhein-Waal in Kleve. Nach Abschluss seines Studiums an den Universitaten Marburg, Dijon (Frankreich) und Mainz fuhrte ihn ein einjahriger Forschungsaufenthalt an die Cornell University, Ithaca (USA). Nach seiner Ruckkehr nach Deutschland leitete er Entwicklungslaboratorien im Bereich der Polymeranalytik und Polymersynthese bei diversen Start-Up Unternehmen. Im Jahre 2004 ubernahm er den Aufbau und die Leitung der Abteilung 'Kontrollierte Polymersynthese' der GKSS Geesthacht, jetzt Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum fur Materialforschung und Kustenforschung, bis er im Jahr 2010 den Ruf der neugegrundeten Hochschule annahm.

Amir Fahmi ist Professor fur Materialwissenschaften an der Fakultat Technologie und Bionik der Hochschule Rhein-Waal in Kleve. Nach Abschluss seines Studiums der Chemie an der TU Dresden promovierte er dort 2003 in Zusammenarbeit mit dem Institut fur Polymerforschung, Dresden. Als Post-Doc an der Universitat Nottingham (GB) forschte er im Gebiet der selbstorganisierten Nanostrukturen. 2005 etablierte er als Senior Research Fellow (Assistant Professor) seine eigene Forschungsgruppe innerhalb des Nottingham Innovative Manufacturing Research Centre (NIMRC). Mit dieser Gruppe konnte er interdisziplinare Konzepte fur die Herstellung nanostrukturierter Materialien entwickeln. Am 1. Oktober 2011 wurde Amir Fahmi an die Hochschule Rhein-Waal berufen. Er leitet den Studiengang Biomaterials.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Cover1
Titelseite5
Impressum6
Inhaltsverzeichnis7
Geleitwort11
Vorwort13
1 Grundlagen15
1.1 Geschichte15
1.2 Einleitung18
1.2.1 Begriffe18
1.2.2 Der Polymerisationsgrad19
1.2.3 Nomenklatur21
1.3 Aufbau von Makromolekülen23
1.3.1 Abfolge der Wiederholungseinheiten23
1.3.2 Topologie23
1.3.3 Homo- oder Copolymere24
1.3.4 Isomerie26
1.4 Molare Massen37
1.5 Eigenschaften von Polymeren als Festkörper42
Literatur44
2 Synthese von Polymeren47
2.1 Überblick und Einteilung47
2.1.1 Mechanismen der Polymerisation47
2.1.2 Thermodynamische Voraussetzungen48
2.2 Kettenpolymerisation59
2.2.1 Teilreaktionen59
2.2.2 Lebende Polymerisation61
2.2.3 Abbruch, Übertragung und langsamer Start65
2.3 Ionische Polymerisationen77
2.3.1 Anionische Polymerisation79
2.3.2 Kationische Polymerisation91
2.4 Radikalische Polymerisation115
2.4.1 Allgemeines115
2.4.2 Start116
2.4.3 Wachstum119
2.4.4 Abbruch122
2.4.5 Stationärer Zustand und Polymerisationsgrad124
2.4.6 Übertragung und Polymerisationsgrad130
2.4.7 Kontrollierte radikalische Polymerisation150
2.4.8 Polymerisation in heterogenen Systemen156
2.5 Polyinsertion159
2.5.1 Einleitung159
2.5.2 Cossee-Arlman-Mechanismus161
2.5.3 Orientierung der Monomere162
2.5.4 Ziegler-Natta-Katalysatoren168
2.5.5 Metallocen-Katalysatoren175
2.5.6 Metathese187
2.6 Polyaddition und Polykondensation192
2.6.1 Einleitung192
2.6.2 Reaktanten195
2.6.3 Kinetik der Stufenreaktion198
2.6.4 Polymerisationsgrad und Verteilung202
2.6.5 Verzweigte und vernetzte Systeme211
2.7 Copolymerisation217
2.7.1 Synthese von Copolymeren217
2.7.2 Statistische Copolymere219
2.7.3 Block- und Pfropfcopolymere239
2.8 Reaktionen von Polymeren248
2.8.1 Polymeranaloge Reaktionen248
2.8.2 Abbaureaktionen253
Literatur255
3 Eigenschaften von Polymeren in Lösung269
3.1 Modelle zur Beschreibung der Abmessungen von Makromolekülen269
3.1.1 Einleitung269
3.1.2 Statistisches Knäuel und flexible Kette271
3.1.3 Starres Stäbchen und wurmartige Kette280
3.1.4 Trägheitsradius285
3.2 Thermodynamik von Polymerlösungen289
3.2.1 Einführung289
3.2.2 Ideale Lösung289
3.2.3 Reguläre Lösung299
3.2.4 Verhalten idealer Mischungen314
3.2.5 Verhalten regulärer Mischungen322
3.2.6 Phasendiagramme regulärer Mischungen334
3.2.7 Grenzen des Flory-Huggins-Modells und Exzessgrößen340
3.2.8 Virialkoeffizienten und Qualität des Lösungsmittels343
3.2.9 Hydrodynamischer Radius349
3.2.10 Konzentrationsregime von Polymeren in Lösung352
3.3 Verteilungen356
3.3.1 Anzahl, Masse und Anteil356
3.3.2 Mittelwerte und Gewichte368
3.3.3 Breite der Verteilung381
3.4 Methoden zur Bestimmung der molaren Massen385
3.4.1 Einleitung385
3.4.2 Bestimmung der Endgruppen385
3.4.3 Osmose389
3.4.4 Lichtstreuung398
3.4.5 Ultrazentrifuge411
3.4.6 Viskosität429
3.4.7 Methoden zur Bestimmung der Verteilung437
3.4.8 Zusammenfassung und Vergleich451
Literatur453
4 Eigenschaften von Polymeren als Festkörper459
4.1 Thermische Eigenschaften459
4.1.1 Einleitung459
4.1.2 Schmelzen und Kristallisieren460
4.1.3 Der Glasübergang464
4.1.4 Kristallisation bei Polymeren471
4.1.5 Experimentelle Bestimmung der Phasenübergänge472
4.2 Mechanische Eigenschaften479
4.2.1 Elastisches und plastisches Verhalten479
4.2.2 Elastische Verformung479
4.2.3 Plastisches Fließen486
4.2.4 Elastizität und Viskosität494
4.2.5 Kautschukelastizität503
4.3 Grundlagen der Streuung509
4.3.1 Einleitung509
4.3.2 Weitwinkelstreuung521
4.3.3 Kleinwinkelstreuung528
4.3.4 Zusammenfassung535
4.4 Mikroskopische Verfahren536
4.4.1 Einleitung536
4.4.2 Elektronenmikroskopie537
4.4.3 Rasterelektronenmikroskopie (REM)538
4.4.4 Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)542
4.4.5 Rasterkraftmikroskopie (AFM)547
4.4.6 Zusammenfassung549
Literatur550
5 Herstellung und Verwendung von Polymeren als Werkstoffe553
5.1 Einleitung553
5.2 Thermoplaste555
5.2.1 Amorphe Thermoplaste555
5.2.2 Semikristalline Thermoplaste561
5.3 Duroplaste (Harze)577
5.3.1 Epoxidharz (EP)577
5.3.2 Ungesättigtes Polyesterharz (UP) und Alkydharze581
5.3.3 Phenol-Formaldehydharz (PF)582
5.3.4 Harnstoff- und Melamin-Formaldehydharz (UF und MF)586
5.3.5 Polyurethan (PUR)588
5.3.6 Polyimid (PI)591
5.4 Elastomere593
5.4.1 Naturkautschuk (,,natural rubber“, NR) und Synthesekautschuk (Isopren-Rubber, IR)593
5.4.2 Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)595
5.4.3 Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (,,nitrile-butadiene rubber“, NBR)596
5.4.4 Chloropren-Kautschuk (,,chloroprene rubber“, CR)597
5.4.5 Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)597
5.4.6 Polysiloxane/Siliconkautschuk (Q)598
5.5 Additive und Hilfsmittel600
5.5.1 Gleitmittel600
5.5.2 Füll- und Verstärkungsstoffe601
5.5.3 Weichmacher602
5.5.4 Flammschutzmittel603
5.5.5 Färbemittel604
Literatur605
6 Ausblick: Dendrimere als aktuelles Gebiet der Forschung609
6.1 Grundlagen609
6.2 Synthese610
6.2.1 Divergente Synthese611
6.2.2 Konvergente Synthese615
6.3 Eigenschaften der Dendrimere625
6.4 Anwendungen in der Pharmazie628
6.4.1 Wirkstoff-Freisetzung628
6.4.2 Einsatz in bildgebenden Verfahren629
6.4.3 Einsatz als Mikrobiozide629
6.5 Zusammenfassung633
Literatur633
Stichwortverzeichnis637
EULA650

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