Polymerchemie

Inhaltsverzeichnis

• 1. Einleitung.
• 2. Aufbau der Polymeren.
• 2.1. Grundbegriffe.
• 2.2. Struktur einzelner Makromoleküle.
• 2.2.1. Kettenbaufbau.
• 2.2.2. Copolymermoleküle.
• 2.2.3. Verknüpfung der Grundbausteine.
• 2.2.4. Taktizität.
• 2.2.5. Konformation von Kettenmolekülen.
• 2.3. Chemischer Aufbau.
• 2.4. Uneinheitlichkeit.
• 2.4.1. Darstellung der Uneinheitlichkeit.
• 2.4.2. Mittelwerte.
• 3. Synthese von Makromolekülen.
• 3.1. Polymerisation.
• 3.1.1. Radikalische Polymerisation.
• 3.1.1.1. Startreaktion.
• 3.1.1.2. Wachstumsreaktion.
• 3.1.1.3. Abbruchreaktion.
• Abbruch durch Rekombination.
• Abbruch durch Disproportionierung.
• Abbruch durch Übertragung.
• 3.1.1.4. Kinetik der Polymerisation.
• Kinetische Kettenlänge und Polymerisationsgrad.
• Selbstbeschleunigung der Polymerisation.
• 3.1.1.5. Thermodynamische Betrachtung.
• 3.1.2. Ionische Polymerisation.
• 3.1.2.1. Kationische Polymerisation.
• 3.1.2.2. Anionische Polymerisation.
• Lebende Polymere.
• 3.1.3. Koordinative Polymerisation (Ziegler-Natta-Polymerisation).
• 3.2. Stufenreaktionen.
• 3.2.1. Polykondensation.
• 3.2.2. Polyaddition.
• 3.2.3. Polymerisationsgrad bei Stufenreaktionen.
• 3.2.3.1. Abhängigkeit vom Umsatz.
• 3.2.3.2. Verteilungsbreite des Polymerisationsgrads.
• 3.2.4. Polyreaktionen mehrfunktioneller Polymerer.
• 3.3. Copolymerisation.
• 3.3.1. Copolymerisationsgleichung für die radikalische Polymerisation.
• 4. Reaktionen an Polymeren.
• 4.1. Abbaureaktionen.
• 4.2. Reaktionen ohne Abbau.
• 4.3. Block- und Pfropfcopolymerisation.
• 5. Lösungen von Polymeren.
• 5.1. Thermodynamik von Lösungen.
• 5.1.1. Beschreibung des Lösungsvorganges.
• 5.1.2. Ideale Mischungsentropie.
• 5.1.3. Reale Mischungsentropie.
• 5.1.4. Mischungsenthalpie (Mischungswärme).
• 5.1.5. Thermodynamische Einteilung der Lösungstypen.
• 5.1.6. Theoretische Beschreibung des Lösungszustandes und der Löslichkeitsgrenzen.
• 5.2. Fällung von Polymeren aus Lösung.
• 5.3. Mehrkomponentensysteme (Mischlösungsmittel).
• 6. Gestalt von Knäuelmolekülen.
• 6.1. Idealisierte Valenzkette.
• 6.2. Einfache Valenzwinkelkette mit freier Drehbarkeit.
• 6.3. Valenzwinkelkette mit behinderter Drehbarkeit.
• 6.4. Valenzwinkelkette mit beschränkter Drehbarkeit und ausgeschlossenem Eigenvolumen.
• 6.5. Knäuelaufweitung und Thermodynamik.
• 6.6. Kuhnscher Ersatzknäuel.
• 6.7. Persistenzmodell.
• 6.7.1. Knäuelmoleküle mit einfacher Krümmungspersistenz.
• 6.7.2. Knäuel mit Richtungspersistenz.
• 6.8. Struktur geladener Knäuelmoleküle.
• 6.9. Strukturbildung bei Copolymermolekülen.
• 7. Eigenschaften von Polymerlösungen.
• 7.1. Kolligative Eigenschaften.
• 7.1.1. Dampfdruckerniedrigung.
• 7.1.2. Osmotischer Druck.
• 7.1.3. Messung des osmotischen Drucks.
• 7.1.3.1. Membranosmometrie.
• 7.1.3.2. Dampfdruckosmometrie.
• 7.2. Transporteigenschaften.
• 7.2.1. Diffusion.
• 7.2.2. Permeation.
• 7.2.3. Sedimentation.
• 7.2.4. Elektrophorese.
• 7.2.5. Viskosität.
• 7.2.5.1. Grundgrößen zur Beschreibung des Fließens.
• 7.2.5.2. Viskosität von Lösungen kompakter Teilchen.
• 7.2.5.3. Grenzviskositätszahl = Staudinger-Index.
• 7.2.5.4. Informationsinhalt des Staudinger-Index.
• 7.2.5.5. Staudinger-Index von Knäuelmolekülen und Rotationsellipsoiden.
• 7.2.5.6. Scherabhängigkeit der Viskosität.
• 7.2.5.7. Elektroviskose Effekte.
• 7.2.5.8. Strömungsdoppelbrechung.
• 7.2.5.9. Messung der Lösungsviskosität.
• 7.3. Optische Eigenschaften.
• 7.3.1. Spektrale Eigenschaften.
• 7.3.2. Lichtstreuung.
• 7.3.2.1. Lichtstreuung an kleinen Teilchen.
• 7.3.2.2. Streuung an großen Teilchen.
• 7.3.2.3. Konzentrationsabhängigkeit der Streustrahlung.
• 7.3.2.4. Streuung von Lösungen verschieden großer Teilchen.
• 7.3.2.5. Streuung optisch anisotroper Systeme.
• 7.3.3. Röntgen- und Neutronenkleinwinkelstreuung.
• 7.3.3.1. Aussagemöglichkeiten der Partikelstreumethoden.
• 7.3.4. Optische Asymmetrie (chiro-optische Eigenschaften).
• 8. Struktur und Eigenschaften fester Polymerer.
• 8.1. Strukturmodelle.
• 8.2. Kristalline Phase.
• 8.2.1. Charakterisierung und Bestimmung der Kristallgitterdimensionen.
• 8.2.2. Kristallitmorphologie.
• 8.2.3. Textur der Polymeren.
• 8.3. Struktur des „amorphen“ Zustands.
• 8.3.1. Glaszustand.
• 8.3.2. Plastischer Zustand.
• 8.3.3. Gummi-elastischer Zustand.
• 8.3.4. Dichtvernetzter Zustand.
• 8.4. Struktur fester Mehrkomponentensysteme.
• 8.4.1. Polymermischungen (-legierungen).
• 8.4.2. Textur fester Copolymerer.
• 8.5. Bestimmung der Kristallinität.
• 8.5.1. Dichtemessung (Densitometrie).
• 8.5.2. Röntgenbeugung.
• 8.5.3. Magnetische Breitlinien-Kernresonanz.
• 8.5.4. IR-Spektroskopie.
• 8.5.5. Reaktionskinetik.
• 8.6. Untersuchung der Polymertextur.
• 8.6.1. Elektronenmikroskopie.
• 8.6.2. Bestimmung der Orientierung durch Röntgenstreuung.
• 8.6.3. Optische Doppelbrechung.
• 8.6.4. Kleinwinkel-Lichtstreuung.
• 9. Phasenübergänge in festen Polymeren.
• 9.1. Schmelzen und Kristallisieren.
• 9.1.1. Kristallisationskinetik.
• 9.2. Glasübergang und andere Phasenumwandlungen zweiter Ordnung.
• 9.3. Thermoanalyse (Thermogravimetrie, Differentialthermoanalyse und Differential-Scanning-Kalorimetrie).
• 10. Mechanische Eigenschaften von festen Polymeren und Schmelzen.
• 10.1. Spannungs-Deformationsverhalten von Festkörpern.
• 10.2. Mechanische Eigenschaften von Molekülknäueln.
• 10.2.1. Entropieelastizität, Verknäuelungs-Rückstellkraft.
• 10.2.2. Verhalten von Molekülknäueln bei dynamischer Beanspruchung.
• 10.3. Viskoelastizität.
• 10.3.1. Temperaturabhängigkeit der visko-elastischen Eigenschaften.
• 10.4. Mechanische Spektroskopie.
• 10.5. Thermomechanische Analyse.