Polymerphysik

11B0349

Bachelor

Deutsch

5.0

nur Sommersemester

1 Semester

Die Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften von Kunststoffen werden maßgeblich durch das physikalische Verhalten der Polymere bestimmt. Zentrales Lernziel dieser Veranstaltung ist es, die polymerphysikalischen Grundlagen und die Zusammenhänge zwischen Struktur und Eigenschaften zu verstehen und auf praktische Anwendungen übertragen zu können.

1. Grundlegende Begriffe zur Beschreibung der Struktur von Kettenmolekülen

Definition: Polymere und Makromoleküle, polymere Mikrostruktur, irreguläre Polymere (Taktizität, Stereoisomere), Polymerarchitekturen, Polydispersität, charakteristische Mittelwerte, Unterschiede „Polymere – niedermolekulare Substanzen“, Historie

2. Ideale und reale Ketten

Mikro- und Makrokonformation einer idealen Polymerkette, Beschreibung des Polymerknäuels: Faden-End-zu-End Abstand und Gyrationsradius, einfache Kettenmodelle, Gauß-Knäuel, Entropieelastizität, Klassifizierung von Lösungsmitteln, Flory-Exponent

3. Polymerlösungen und Polymerblends

Flory-Huggins-Theorie, Flory-Huggins-Parameter, Löslichkeitsparameter, Phasendiagramme, osmotischer Druck, Polymerblends

4 Viskoelastizität

Grundlagen Rheologie, Relaxations- und Kriechexperiment, Dynamisch-mechanisches Experiment, fünf Regionen des viskoelastischen Verhaltens, Viskosität, Maxwell-Modell, Kelvin-Voigt-Modell, Boltzmann-Superposition, Zeit-Temperatur-Superposition, Gummielastizität

5. Polymere im Glaszustand und Glasübergang

amorphe Zustand, Theorien des Glasübergangs, Faktoren, die den Glasübergang beeinflussen

6. Polymerschmelzen

Schmelzvorgang, Schmelzbereich, Dynamik in Polymerschmelzen

7. Teilkristalline Polymere

Kristallografische Grundlagen, Röntgenstrukturanalyse, Morphologie, Kristallisationsgrad, Kristallisationskinetik

Der Arbeitsaufwand für das Modul umfasst insgesamt 150 Stunden (siehe auch "ECTS-Leistungspunkte und Benotung").

• Klausur

• Klausur: siehe jeweils gültige Studienordnung

Das Modul setzt Kenntnisse der Kunststoff- und Werkstofftechnik sowie Grundkenntnisse der Chemie und Physik voraus, wie sie in den Einführungsmodulen vermittelt werden.

Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, verfügen über ein breit angelegtes Wissen über die Struktur- Eigeschaftsbeziehungen von Polymeren, insbesondere in Bezug auf die physikalischen Eigenschaften und deren Einfluss auf die Verarbeitung, Anwendung und Recyclingfähigkeit dieser Werkstoffe. Sie sind in der Lage, Zusammenhänge zwischen den Gebrauchseigenschaften und der Struktur sowie den daraus resultierenden physikalischen Eigenschaften zu erkennen und zu beschreiben.

Die Studierenden können polymerphysikalische Grundlagen im Zusammenhang mit der Verarbeitung und Anwendung von Kunststoffen diskutieren und erklären.

Die Studierenden können mechanische, thermische und morphologische Eigenschaftsprofile von Kunststoffen auf der Basis polymerphysikalischer Grundlagen analysieren und diskutieren. Sie sind in der Lage, Struktur-Eigenschafts-Beziehungen abzuleiten.

Die Studierenden können polymerphysikalische Grundlagen und Zusammenhänge auf Fragestellungen der Werkstoffauswahl, Werkstoffentwicklung und Verarbeitung anwenden.

• Susoff, Markus Lothar

• Susoff, Markus Lothar