Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -

Präsentation zum Thema: "Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -"—  Präsentation transkript:

1 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 Monomerverknüpfung Pi + M Pi+1 Pi + Pj Pi+j + L (L ≙ Wasser, MeOH, HCl, …) Pi + Pj Pi+j

2 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 Da bei den Folienvorlagen für diese Vorlesung nicht für alle Abbildungen die Urheberrechte geklärt sind, sind diese Materialien nur für den vorlesungsbegleitenden Gebrauch zu verwenden. Sie sind keine Veröffentlichung und nicht zitierbar!

3 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 Polymerisationen Pi + M Pi+1 Bei der oxidativen Polymerisation werden die Monomeren (in der Regel aromatische Verbindungen) mit einem Oxidationsmittel behandelt. Die Produkte werden vernetzt und können so stabilisiert und technisch verwendet werden. (metallkomplex-katalysierte Polymerisation) Alle Polymerisationsreaktionen sind gekennzeichnet durch die Teilvorgänge: Kettenstart, Kettenwachstum und Kettenabbruch ionische Polymerisation ringöffnende Polymerisation

4 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 radikalische Polymerisation Kettenstart “Thermische Initiatoren“ N,N-Azobisisobutyronitril (AIBN) Dibenzolyperoxid (BPO)

5 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 radikalische Polymerisation Kettenwachstum Kettenabbruch R´ Rekombination mit Rekombination ohne Rekombination weiterhin zu beachten A) Einfluss der Polymerisationstemperatur auf: mittlere Molmasse Ausbildung von Seitenketten und deren Länge Anzahl der verbleibenden Doppelbindungen B) Gel-Effekt (Trommsdorf-Effekt) bei Umsätzen größer 40 %

6 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 metallkomplex-katalysierte Polymerisation

7 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 metallkomplex-katalysierte Polymerisation 10 nm

8 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 Polyethylen (Alkohol) >2000 bar nicht katalysierte radikalische Polymerisation mit 0,02 % Sauerstoff als Initiator; wesentliches Problem: Wärmeabfuhr Rohrdurchmesser 2-3 cm HP-PE ≙ LD-PE LP-PE ≙ HD-PE

9 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 Polyethylen LLDPE ≙ linear-low-density PE Durch den Einbau von % α-Olefinen (3 -18 C-Atomen) bilden sich kurze Seitenketten. Die Ausbildung von Kristalliten durch statistische Kurzkettenverzweigungen wird zurückgedrängt; die Dichte ist entsprechend niedrig. Sie liegt im Bereich von LDPE. LLDPE dient der Herstellung von Folien.

10 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2

11 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 Metallocenkatalysator n mal Bild 2 Bild 1 Bild 3 ersetzt wird.

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C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 Metallocenkatalysator Metallocenkatalysatoren sind hochaktiv und sehr selektiv. So werden bei der Propenpoly-merisation Aktivitäten von mehr als kgPP/(Zr·h) und Stereoregularitäten von >99 % erreicht. Damit weisen Katalysatoren dieses Typs die Aktivität von Enzymen auf. ansa-Bis(η5-indenyl)-zirconium(IV)-Kation Zr 90° 45° Beeinflussung der Stereoregularität durch: Ausrichtung der Liganden - Drehbarkeit der Liganden - Öffnungswinkel etc.

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C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 ionische Polymerisation - + anionische Polymerisation kationische Polymerisation Beispiele der industriellen Anwendung Monomer Repetiereinheit Polymer-Anwendung Monomer Repetiereinheit Polymer-Anwendung Da bei der ionischen Polymerisation alle wachsenden Ketten die gleiche Ladung am Kettenende tragen und diese Ladungen sich abstoßen, ist ein Abbruch des Kettenwachstums durch Rekombination unwahrscheinlich. Das Kettenwachstum wird erst beendet, wenn das Monomer aufgebraucht ist. Deshalb wurde spricht man hier von “Living Polymers“. Diese zeichnen sich durch eine enge Molekularmassenverteilung aus.

14 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 ringöffnende Polymerisation

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C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 Polyamid (Perlon) Im Aufbau ähneln Polyamide den natürlichen Eiweißstoffen, wie z.B. der Seide; jedoch sind sie weitaus reiß- und scheuerfester. Die Anwendungen reichen weit über die Faserherstellung hinaus. Obgleich sie chemisch zu den Harzen gehören, können sie wie Thermoplaste weiterverarbeitet werden. Damit sind auch die Anwendungsbereiche nahezu unbegrenzt: Automobilindustrie, Elektronik und Elektrotechnik, Türgriffe, Präzisionsteile, Folien, chirurgische Instrumente. Formal könnte man sich die Caprolactampolymerisation so vorstellen, dass durch Hydrolyse aus dem Lactam zunächst -Aminocapronsäure entsteht, die dann durch Polykondensation das Polyamid bildet. Das dabei frei werdende Wasser wird sofort neues Lactam hydrolytisch zu Aminocapronsäure aufspalten. Kinetische Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass das Caprolactam überwiegend unter Umamidierung an die wachsende Polymerkette addiert. Dabei dient Wasser als Initiator für die Bildung von geringen Mengen Aminocapronsäure.

16 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 technisch praktiziert Polymerisation möglich metallkomplex-katalysiert

17 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 Polykondensation Pi + Pj Pi+j + L Verstrecken der Fasern OH H2O

18 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 Polyester PET Polyethylenterephthalat + L

19 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 Reaktion in 3 Stufen: Dimethylterephthalat + Glycol (im Überschuss) bei 200 °C Oligomer mit 2-4 Repetiereinheiten Unterdruck und 290 °C Weiterkondensation und Abdestillieren des überschüssigen Glycols (nach 3-5 Stunden) zähflüssiger Polyester  Düse

20 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 weitere Polykondensate Polycarbonat (PC) verantwortlich für die Namensgebung Verwendung: CD-Audioplatten CD-ROM-Speicher Polycarbonat

21 Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg -
C.v.O.-Univ. Oldenburg, MSc-Chemie, Modul Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Axel Brehm Industrial Chemistry - C.v.O.-University of Oldenburg - Polymere 2 Polyaddition Pi + Pj Pi+j Polyurethan (PUR)