Polymere - Chemie und Strukturen

Peter F. W. Simon ist Professor für Organische und Polymerchemie an der Fakultät Life Sciences der Hochschule Rhein-Waal in Kleve. Nach Abschluss seines Studiums an den Universitäten Marburg, Dijon (Frankreich) und Mainz führte ihn ein einjähriger Forschungsaufenthalt an die Cornell University, Ithaca (USA). Nach seiner Rückkehr nach Deutschland leitete er Entwicklungslaboratorien im Bereich der Polymeranalytik und Polymersynthese bei diversen Start-Up Unternehmen. Im Jahre 2004 übernahm er den Aufbau und die Leitung der Abteilung "Kontrollierte Polymersynthese" der GKSS Geesthacht, jetzt Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Materialforschung und Küstenforschung, bis er im Jahr 2010 den Ruf der neugegründeten Hochschule annahm. Amir Fahmi ist Professor für Materialwissenschaften an der Fakultät 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 für Polymerforschung, Dresden. Als Post-Doc an der Universität 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 interdisziplinäre Konzepte für die Herstellung nanostrukturierter Materialien entwickeln. Am 1. Oktober 2011 wurde Amir Fahmi an die Hochschule Rhein-Waal berufen. Er leitet den Studiengang Biomaterials.

Dieses Lehrbuch bietet nun einen hervorragenden Überblick über die Vielfalt dieser Stoffe. Themen sind Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere sowie die entsprechenden Synthesestrategien.METALL, 23.09.2020 Für einen leichten Einstieg in die Polymerwissenschaft en: Vorstellung der wichtigsten Polymerklassen mit den dazugehörigen Synthesestrategien. Alltagsnahe Beispiele und zahlreiche Tipps und Übungsaufgaben unterstützen beim Lernen. Zu den Polymeren gehören allgegenwärtige Kunststoffe wie Plexiglas, Dichtmassen, Klebestreifen und viele Verpackungsmaterialien. Daher bildet die Vermittlung der Grundlagen polymerer Werkstoff e einen integralen Bestandteil der Curricula der Studienfächer Chemie, Materialwissenschaft en und der Ingenieur- und Lebenswissenschaften. Dieses Buch ermöglicht einen leichten Einstieg in die Polymerwissenschaft en. Die Polymerklassen Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere werden mit ihren Eigenschaften vorgestellt, und den Studierenden wird vermittelt, welche Synthesestrategie zu dem Produkt mit den gewünschten Eigenschaft en führt. Die am häufigsten verwendeten Polymere werden anhand alltagsbezogener Beispiele eingeführt. Zahlreiche Tipps und Übungsaufgaben unterstützen beim Lernen.Galvanotechnik 12/2023 Eugen G. Leuze Verlag

• Geleitwort ixVorwort xi1 Grundlagen 11.1 Geschichte 11.2 Einleitung 41.2.1 Begriffe 41.2.2 Der Polymerisationsgrad 51.2.3 Nomenklatur 71.3 Aufbau von Makromolekulen 91.3.1 Abfolge derWiederholungseinheiten 91.3.2 Topologie 91.3.3 Homo- oder Copolymere 101.3.4 Isomerie 121.4 Molare Massen 231.5 Eigenschaften von Polymeren als Festkorper 28Literatur 302 SynthesevonPolymeren 332.1 Uberblick und Einteilung 332.1.1 Mechanismen der Polymerisation 332.1.2 Thermodynamische Voraussetzungen 342.2 Kettenpolymerisation 452.2.1 Teilreaktionen 452.2.2 Lebende Polymerisation 472.2.3 Abbruch, Ubertragung und langsamer Start 512.3 Ionische Polymerisationen 632.3.1 Anionische Polymerisation 652.3.2 Kationische Polymerisation 772.4 Radikalische Polymerisation 1012.4.1 Allgemeines 1012.4.2 Start 1022.4.3 Wachstum 1052.4.4 Abbruch 1082.4.5 Stationarer Zustand und Polymerisationsgrad 1102.4.6 Ubertragung und Polymerisationsgrad 1162.4.7 Kontrollierte radikalische Polymerisation 1362.4.8 Polymerisation in heterogenen Systemen 1422.5 Polyinsertion 1452.5.1 Einleitung 1452.5.2 Cossee-Arlman-Mechanismus 1472.5.3 Orientierung der Monomere 1482.5.4 Ziegler-Natta-Katalysatoren 1542.5.5 Metallocen-Katalysatoren 1612.5.6 Metathese 1732.6 Polyaddition und Polykondensation 1782.6.1 Einleitung 1782.6.2 Reaktanten 1812.6.3 Kinetik der Stufenreaktion 1842.6.4 Polymerisationsgrad und Verteilung 1882.6.5 Verzweigte und vernetzte Systeme 1972.7 Copolymerisation 2032.7.1 Synthese von Copolymeren 2032.7.2 Statistische Copolymere 2052.7.3 Block- und Pfropfcopolymere 2252.8 Reaktionen von Polymeren 2342.8.1 Polymeranaloge Reaktionen 2342.8.2 Abbaureaktionen 239Literatur 2413 Eigenschaften von Polymeren in Losung 2553.1 Modelle zur Beschreibung der Abmessungen von Makromolekulen 2553.1.1 Einleitung 2553.1.2 Statistisches Knauel und flexible Kette 2573.1.3 Starres Stabchen und wurmartige Kette 2663.1.4 Tragheitsradius 2713.2 Thermodynamik von Polymerlosungen 2753.2.1 Einfuhrung 2753.2.2 Ideale Losung 2753.2.3 Regulare Losung 2853.2.4 Verhalten idealer Mischungen 3003.2.5 Verhalten regularer Mischungen 3083.2.6 Phasendiagramme regularer Mischungen 3203.2.7 Grenzen des Flory-Huggins-Modells und Exzessgrosen 3263.2.8 Virialkoeffizienten und Qualitat des Losungsmittels 3293.2.9 Hydrodynamischer Radius 3353.2.10 Konzentrationsregime von Polymeren in Losung 3383.3 Verteilungen 3423.3.1 Anzahl, Masse und Anteil 3423.3.2 Mittelwerte und Gewichte 3543.3.3 Breite der Verteilung 3673.4 Methoden zur Bestimmung der molaren Massen 3713.4.1 Einleitung 3713.4.2 Bestimmung der Endgruppen 3713.4.3 Osmose 3753.4.4 Lichtstreuung 3843.4.5 Ultrazentrifuge 3973.4.6 Viskositat 4153.4.7 Methoden zur Bestimmung der Verteilung 4233.4.8 Zusammenfassung und Vergleich 437Literatur 4394 Eigenschaften von Polymeren als Festkorper 4454.1 Thermische Eigenschaften 4454.1.1 Einleitung 4454.1.2 Schmelzen und Kristallisieren 4464.1.3 Der Glasubergang 4504.1.4 Kristallisation bei Polymeren 4574.1.5 Experimentelle Bestimmung der Phasenubergange 4584.2 Mechanische Eigenschaften 4654.2.1 Elastisches und plastisches Verhalten 4654.2.2 Elastische Verformung 4654.2.3 Plastisches Fliesen 4724.2.4 Elastizitat und Viskositat 4804.2.5 Kautschukelastizitat 4894.3 Grundlagen der Streuung 4954.3.1 Einleitung 4954.3.2 Weitwinkelstreuung 5074.3.3 Kleinwinkelstreuung 5144.3.4 Zusammenfassung 5214.4 Mikroskopische Verfahren 5224.4.1 Einleitung 5224.4.2 Elektronenmikroskopie 5234.4.3 Rasterelektronenmikroskopie (REM) 5244.4.4 Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) 5284.4.5 Rasterkraftmikroskopie (AFM) 5334.4.6 Zusammenfassung 535Literatur 5365 Herstellung und Verwendung von Polymeren alsWerkstoffe 5395.1 Einleitung 5395.2 Thermoplaste 5415.2.1 Amorphe Thermoplaste 5415.2.2 Semikristalline Thermoplaste 5475.3 Duroplaste (Harze) 5635.3.1 Epoxidharz (EP) 5635.3.2 Ungesattigtes Polyesterharz (UP) und Alkydharze 5675.3.3 Phenol-Formaldehydharz (PF) 5685.3.4 Harnstoff- und Melamin-Formaldehydharz (UF und MF) 5725.3.5 Polyurethan (PUR) 5745.3.6 Polyimid (PI) 5775.4 Elastomere 5795.4.1 Naturkautschuk („natural rubber“, NR) und Synthesekautschuk (Isopren-Rubber, IR) 5795.4.2 Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) 5815.4.3 Acrylnitril-Butadien-Kautschuk („nitrile-butadiene rubber“,NBR) 5825.4.4 Chloropren-Kautschuk („chloroprene rubber“, CR) 5835.4.5 Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) 5835.4.6 Polysiloxane/Siliconkautschuk (Q) 5845.5 Additive und Hilfsmittel 5865.5.1 Gleitmittel 5865.5.2 Full- und Verstarkungsstoffe 5875.5.3 Weichmacher 5885.5.4 Flammschutzmittel 5895.5.5 Farbemittel 590Literatur 5916 Ausblick: Dendrimere als aktuelles Gebiet der Forschung 5956.1 Grundlagen 5956.2 Synthese 5966.2.1 Divergente Synthese 5976.2.2 Konvergente Synthese 6016.3 Eigenschaften der Dendrimere 6116.4 Anwendungen in der Pharmazie 6146.4.1 Wirkstoff-Freisetzung 6146.4.2 Einsatz in bildgebenden Verfahren 6156.4.3 Einsatz als Mikrobiozide 6156.5 Zusammenfassung 619Literatur 619Stichwortverzeichnis 623