MCII: Chemie von Makromolekularen Materialien

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MCII: Chemie von Makromolekularen Materialien
Prof. Dr. Rolf Mülhaupt, Email: rolf.muelhaupt@makro.uni-freiburg.de
1. Grundlagen
‐ Staudinger und Makromoleküle
‐ Vergleich Synthese niedermolekularer/hochmolekularer Verbindungen:
‐ Verfahrenstypen und Reaktoren, Rührerauswahl
2. Block-, Stern- und Pfropfcopolymere
- Präpolymere für Polyester-, Polyamid- und Polyurethan-Blockcopolymere
- Makromonomere für Langkettenverzweigung und Pfropfcopolymere
- Lebende anionische Polymerisation (Polystyrol und SEBS, „Shielded anionic“ und Gruppentransferpolymerisation von Acrylaten, Ethyloxidpolymerisation für Tenside,
Propylenpolymerisation (DMC-verfahren) für Polyole
- Kontrolliert kationische Polymerisation (INIFER, INIFERTER) von Isobuten und Oxazolinen
- Kontrolliert radikalische Polymerisation (NMRP, TEMPO, RAFT, ATRP,
CCT-Catalytic chain transfer)
- Lebende Polyinsertion (Fujita-Katalysator), ROMP (Grubbs) und „chain shuttling“
3. Heterogene Polymerisation und Polymerpartikel
- Fällungs- und Suspensionspolymerisation („slurry polymerization“)
- Perlpolymerisation für Ionentauscherharze und Merrifield-Synthesen,
- (Mini/Mikro)-Emulsionspolymerisation und Dispersionspolymerisation
- „Reactor-Granule Technology“ (PP: SpheripolTM PE: Spherilen),
- Kern/Schale-Partikel und Reaktorblends für Schlagzähmodifizierung (HIPS, ABS)
4. Polymerabbau, Additive und Recycling
- Thermische Abbau und Rohstoffrecycling
- Thermooxidativer Abbau und Lichtschutzmittel
- Fotoabbau und Lichtschutzmittel
- Bioabbau und antimikrobielle Beschichtungen
5. Polymermodifizierung
- Regeneratcellulose und Cellulosederivate
- Polyvinylalkohol
- Polyvinylbutyralfolien für Schutzglas
- C-Faser für CFK
- Chlorierung von Polyethylen für CPE Kautschuk
- Sulfonierung für Kationentauscher und Polymerelektrolyte
- Chlormethylierung für Merrifieldharze und Anionentauscher
- Hydrierung für SEBS- und Therban-Elastomere
- Vernetzung von Kautschuk und PE
- Reaktionsspritzguss (RIM) für PA6 und PUR
- Reaktionsextrusion (Polyetherimid, Acrylatcopolymere)
- Pfropfung von Polyolefinen im Extruder und Phasenvermittler/“Reactive Blending“
6. Chemie von Polyolefinen und stereospezifische 1-Olefin-Polymerisation
- Radikalische Hochdruck-Ethylenpolymerisation (LDPE)
- Polyinsertion und Katalysatoren (HDPE, LLDPE, EPM, EPDM, COC)
- Aufbaureaktion und Shell- Higher-Olefin Verfahren für 1-Olefine (SHOP)
- Copolymerisation und verzweigende Ethylenhomopolymerisation / „chain walking“
- Stereospezifische 1-Olefin-Polymerisation (MgCl2-Trägerkatalysatoren, Metallocene)
- Isotaktisches Polypropylen und Spheripol- Reaktorgranulat
- Reaktorblend-Technologie (Kaskadenreaktoren, Multizonen-Reaktoren)
- Polare Ethylencopolymere (Ionomere, alternierende Ethylen/CO-Copolymere)
7. Chemie von Kautschuk
‐ Kautschukklassifizierung
‐ Stereospezifische Dienpolymerisation
‐ EPM und EPDM
‐ Vulkanisation
‐ Chemie des Autoreifens
8. Bio-basierte Kunststoffe und
Polymere aus Kohlendioxid („Kunststoffe ohne Erdöl“,nachwachsende Rohstoffe, Bioraffinerie)
- Biosynthese und Biopolymere
- Nachwachsende Rohstoffe: Polyisopren, Stärke, Cellulose, Lignin, Chitosan, Proteine
- Polylactid und Polyhydroxybutyrat (Biotechnologie, Cargill/NatureWorks),
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- Monomere aus der Bioraffinerie (Propandiol, Milchsäure, Sebazinsäure, Bernsteinsäure,
Ethen, „Grünes Polyethylen“, „PlantBottle Technologie“, bio-basierte Kunststoffe)
- Kohlendioxid Copolymerisation (Polypropylencarbonat und PPC-Polyole)
9. Chemie von technischen Thermoplasten
‐ Polypropylen
‐ Polyester (PET, PBT)
‐ Polycarbonat mit Phosgen und phosgenfrei
‐ Polyamid (PA6, PA6,6, Polyaramide, LC-Polyaramide, Kevlar)
‐ Polymethylmethacrylat
‐ Polystryrol und Styrolcopolymere (HIPS, SAN, ASA, ABS)
‐ Blends (PPO/HIPS, PPO/PA, PC/ABS, HIPS, ABS)
10. Chemie von Hochleistungspolymeren
‐ Aromatische Polyether (PPO, PPS, PES, PSU, PEI, PEEK
‐ Flüssigkristalline Polymere (LCP)
‐ Polyimidchemie (PI,, 6F-PI, Bismaleinimide, Rolle Isoimid)
‐ Polyheterozyklen (PBI)
‐ Fluorpolymere (PTFE, Teflon, Viton, Nafion)
11. Anorganische Polymere
‐ Silicate und Silicone
‐ Sol/Gel-Chemie und Ormocere polymere Vorstufen für Keramik
‐ Polyacarbosilane und SiC Fasern
‐ Graphen
‐ Polyphosphazene
12. Chemie von Duroplasten und Compositen
‐ Formaldehyd-Harze (PF, MF, UF, MF): Resole und Novolake, Textilveredelung
‐ Epoxidharzchemie (Rohstoffe, Härter, Katalysatoren)
‐ Ungesättigte Polyester (UP)-Harze und Vinylesterharze
‐ Composite (GFK, CFK)
13. Isocyanat- und Polyurethanchemie
‐ Polyol- und Isocyanatchemie
‐ Katalyse
‐ Blockierte Isocyanate
‐ Polyurethan-Dispersionen und Lacke
14. Polymere für die Energietechnik: Leitfähige Polymere, polymere Halbleiter
‐ Stille-, Suzuki-, Heck-Reaktionen, Polyarylene, Polyarylenvinylene, Polythiophene
‐ Polyanilin und Polypyrrol
‐ LED und organische Solarzellen
‐ Polyerbrennstofftzelle (PEM) und Polymerbatterie
15. Polymere und Licht
‐ Fotoinitiatoren und Fotopolymerisation
‐ Fotolacke und Fotostrukturierung in der Mikroelektronik
16. Dendritische und hyperverzweigte Polymere
‐ Amylopektin, Polypropylenimin-Astramol, Polyglycerin, BoltornTM,
‐ Mizellähnliche Moleküle als Nanoreaktoren und Nanotransporter
Literatur / Nachschlagewerke:
B.M. Mandal, „Fundamentals of Polymerization” World Scientific Publishing Co. 2013
E.S. Guerra, E.V. Lima, „Handbook of Polymer Synthesis, Characterization and Processing”,
Wiley 2013
P.C.Painter,M.M. Coleman, „Essentials of Polymer Science and Engineering“, DEStech Publication, Inc., Lancaster,PA, 2009
K. Matyjaszewski, Y. Gnanou, L. Leibler, „Macromolecular Engineering“, Wiley-VCH, Weinheim 2007,
4 Bände, Band 1 „Synthetic Techniques“
H.G. Elias „Makromoleküle – Chemische Struktur und Synthesen, Band 1 - Chemische Struktur und
Synthesen“, Wiley- VCH, Weinheim 1999, 6. Auflage
P. Rempp, E.W. Merrill, „Polymer Synthesis“, Hüthig & Wepf, Basel 1991
A.-D. Schlüter (Hrsg), „Materials Science and Technology Series: Synthesis of Polymers“, Wiley-VCH,
Weinheim 1999
H.R. Kricheldorf, „Handbook of Polymer Synthesis”, Part A und Part B, Marcel Dekker, >New York
1992
A. Echte, „Handbuch der Technischen Polymerchemie“, VCH Weinheim 1993