Hans-Georg Elias

Makromolekule Band 3 Industrielle Polymere und Synthesen

6., vollig uberarbeitete und enveiterte Auflage

@ WI LEY-VCH Weinheim . New York . Chichester . Brisbane * Singapore .Toronto

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Hans-Georg Elias

Makrornole kule

Band 3 Industrielle Polymere und Synthesen

@ WI LEY-VCH

Hans-Georg Elias

Makromolekiile

Sechste, vollstandig iiberarbeitete Auflage

Band 1: Chemische Struktur und Synthesen Band 2: Physikalische Strukturen und Eigenschaften Band 3: Industrielle Polymere und Synthesen Band 4: Anwendungen

Hans-Georg Elias

Makromolekule Band 3 Industrielle Polymere und Synthesen

6., vollig uberarbeitete und enveiterte Auflage

@ WI LEY-VCH Weinheim . New York . Chichester . Brisbane * Singapore .Toronto

Prof: Ilr. Hans-Cieorg Elias Michigan Molecular Institute lY20 West St.Andrews Road Midland. Michigan 48640 USA

Das vorlicgende Werk wurde sorgfaltig erarbcitet. Dennoch iibernehmen Autor und Verlag fur die Richtigkeit von Angaben. Hmweisen und Ratschlagen sowie fur eventuelle Druckfehler keine Haftung.

I . Auflage I97 I 2.. uherarbeitcte Auflage 1Y72 3.. iiberarheitete und erweiterte Auflage 1975 4.. uberarbeitete und erweiterte Auflage 1981 5.. iiberarbeitete und erweiterte Auflage:Band I : I Y Y O

Band 2: 1992 6.. vollst2ndig uberarbeitete und erweiterte Auflage: Band I : I Y Y Y

Band 2: 2001 Hand 3: 2001 Band 4: in Vorbereitung

Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahmc

Ein Titcldatensatz fur diese Publikation ist bci Der Deutschen Bibliothek erhaltlich

ISBN 3-527-20961-0

0 Wilcy-V('H Verlag GmbH. Weinheim. 2001

Gedruckt aul siiurefreiem Papier

Allc Kechte. insbesondere die der lhersetzung in anderc Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches dar t ohnc schriftliche Genehmigung des Verlages in irgcndeiner Form - durch Photokopie. Mikroverfilmunp odcr irgcndein anderes Verfahren - repmduziert odcr in eine von Maschinen, insbesondere von 1)atenverarhcitungs- maschinen. verwendbare Sprache ubertragen oder ubersetzt werden. Die Wiedergahe von Warenbezeichnungcn. Hendelsnamcn oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme. dal3 diese von jcdermann lrei benutzt werden durfen.Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen odcr son- stige gesetAich geschbtzte Kennzeichen handeln. wenn sic nicht eigens als solche markiert sind. All rights reserved (including those of translation in other languages). No part of this book may be reproduced in any form - by photoprinting. microfilm. o r any other means - nor transmitted o r translated into machine lanpua- ge without written permission from the publishers. Registered names. trademarks.etc. used in this book.even when no t specifically marked as such. are not to he considered unprotected by law.

Ilruck: Strauss Offsetdruck. Morlenbach Bindung: J. Schaffer GmbH & Co. KG, Grunsladt

Printed in the Federal Republic of Germany.

The polymers, those giant molecules, like starch and polyoxymethylene, flesh out, as protein serfs and plastic fools, the Kingdom with life's stuff.

John Updike, The Dance of the Solids ("Midpoint and Other Poems") A.Knopf. New York 1968

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Vorwort VII

Vorwort zu Band I11 der sechsten Auflage

Im ersten Band des vierbandigen Werkes "Makromolekule" wurden die chemischen Strukturen und Synthesen von naturlichen und synthetischen Makromolekulen bespro- chen, im zweiten Band die physikalischen Strukturen und Eigenschaften solcher Makro- molekule, sowie diejenigen der aus ihnen aufgebauten makromolekularen Substanzen. Beide Bande behandelten im Wesentlichen die Grundlagen, was notwendigerweise idealc und idealisierte Strukturen, Prozesse und Eigenschaften beinhaltet.

In Natur und Technik findet man jedoch selten ideale Prozesse. Die Griinde dafur sind vielfaltig. Anwesende Nebenreaktionen. unterschiedliche Reinheit der Rohmateriali- en, angestrebte Wirtschaftlichkeit der Verfahren, Variationen der Verfahrensfuhrung usw. sorgen dafur, das aus dem gleichen Monomeren viele verschiedene Typen von Po- lymeren entstehen. Reale Poly(ethy1en)e sind z.B. nicht nur aus dem idealen Grundbau- stein -CH2-CH2- aufgebaut.

Wahrend grosstechnische Polymere aus wirtschaftlichen Griinden meist aus relativ wenigen Monornertypen aufgebaut sind, liegen den Spezialpolymeren in der Regel eine Vielzahl sehr verschiedener Monomerer zu Grunde. Informationen uber solche Polyme- ren sind in den Standardlehrbuchem nur selten zu finden. Monographien uber einzelne Polymere sind andererseits meist anwendungstechnisch orientiert. Der vorliegende Band I11 gibt daher in den Kap. 5-1 1 eine Ubersicht uber die Synthese und grundlegenden Ei- genschaften und Anwendungen der technisch und wissenschaftlich wichtigsten Polyme- ren, geordnet nach ihren Kettenstrukturen, was meist auch einer Ordnung nach Rohstof- fen und/oder Syntheseverfahren entspricht.

Da in diesem Band I11 die technischen Synthesen im Vordergrund stehen und die Verarbcitung, Ausriistung und Anwendung wichtiger Polymerer als Kunststoffe, Fasem, Elastomere, Verdicker usw. zudem im Band IV zusammenfassend besprochen werden, geht der vorliegende Band I11 nur kurz auf die Anwendungen und Eigenschaften der beschriebenen Polymeren ein. Fur jedes Polymer wurden aber, falls zuganglich oder zweckmassig, die mittleren Eigenschaften f i r nicht verarbeitete, nicht modifizierte Typen tabelliert, wobei die Daten sowohl aus Handbuchem als auch aus Firmendaten entnom- men und, falls notwendig, gewichtet wurden. Die entsprechenden Daten fur verarbeitete Polymere (z.B. Fasem und Elastomere), spezielle ausgeriistete Qualitaten (z.B. glasfaser- verstarkte Sorten) usw. finden sich in Band IV. Eine Ausnahme sind jedoch die mehr exotischen Polymeren, deren Eigenschaften und Anwendungen sich nicht so leicht gene- ralisieren lassen. Auf sie wurde relativ zu den Standardpolymeren etwas ausfuhrlicher eingegangen.

Der gewunschte Uberblick wurde jedoch nicht erzielt, wenn nicht auch die Rohstoffe fur Polymere und der zur Synthese und Verarbeitung erforderliche Energiebedarf zu- mindest gestreift wurden (Kap. 3). Polymere stehen schliesslich in Konkurrenz zu ande- ren Materialien und der wirtschaftliche Erfolg ist die Triebfeder des industriellen Tuns. Die Anderung der Produktion bzw. des Verbrauchs von Polymeren ist ein Massstab fur die wirtschaftliche Entwicklung, speziell bei dem zu beobachtenden Ubergang von staat- lichen Okonomien zu regionalen BlBcken und von dort zur Weltwirtschaft.

Leider sind jedoch die diesbezuglichen Statistiken unvollstandig, nicht vergleichbar, veraltet oder mir nicht immer zuganglich. Zur Illustration wurden daher sowohl Wirt- schaftsdatcn der Welt als auch solche der drei grossen Wirtschaftsmachte USA, Deutsch-

VIII Vorwort

land und Japan herangezogen; ein Bezug auf nur einen Staat (z.B. Deutschland) oder nur cine Region (2.B. Europaische Gemeinschaft) ist wegen des Weltwirtschaftsver- bundes wenig sinnvoll.

Zum Verstandnis der Ausfiihrungen in den Kap. 5-1 1 und speziell der termini techni- ci wurden in Kap. 4 kurz die Grundlagen der chemischen Verfahrenstechnik der Poly- meren skizziert. Aus Platzgriinden konnte dabei nicht auf Details eingegangen werden (Reaktoren, Trockner, Pumpen usw.). Fur eine vertiefte Behandlung der Chemie der Synthesen ist der Band I heranzuziehen.

Damit das Buch allein lesbar ist, wurde ausserdem den Kap. 3-11 mit Kap. 2 eine Ubersicht uber chemische und physikalische Strukturen von Polymeren sowie deren in- dustriell relevante Eigenschaften und deren Prufverfahren vorgeschaltet. Detailliertere Behandlungen der chemischen Struktur sind in Band I , der physikalischen Strukturen und Eigenschaften in Band 11, und der Priifverfahren in Band IV zu finden. Der Band IV geht auch auf Additive (Fullstoffe, Weichrnacher, Farbmittel usw.) ein.

Der Band 111 ist jedoch keine Enzyklopadie. Aus Platzgriinden und selbstverstandlich auch wegen der Unmoglichkeit, Ale verfugbaren Informationen zu erfassen, kBMen nur wesentliche Gesichtspunkte exemplarisch behandelt werden. Eine vollstandige Aufzah- lung aller Stoffeigenschaften, Verfahrensvarianten, Eigenschaftsdaten und Anwendungs- bcreiche ist weder moglich noch angestrebt. Andererseits sol1 ein solches Buch die Fulle der Moglichkeiten vor Augen fuhren. Es kann sich nicht wie die Bande I und I1 auf die Grundlagen beschranken und muss auf die Komplexitat der Zusammenhange zumindest hinweisen. Der Band 111 ist daher wesentlich qualitativ beschreibender als die Bande I und 11, welche die Dinge mehr quantitativ behandeln.

Ein Lehrbuch ist auch kein Referenzbuch; zur Vertiefung wird daher auf Ubersichts- arbeiten und Bucher verwiesen. Originalarbeiten wurden nur in wenigen Fallen ange- fuhrt, da sic meist zu speziell sind. Aus diesem Grunde wurde auch (mit wenigen Aus- nahmen) auf die Zitierung von in Buchfonn vorliegenden Tagungsberichten verzichtet, da diese Bucher in der Regel Originalarbeiten (oft als zweiten Aufguss) oder Ubersichten enthalten, die sich leider nur zu oft lediglich auf die Arbeiten bzw. Intercssen des jeweili- gen Vortragenden konzentrieren. Chemische Verbindungen werden mit den technisch verwendeten Namen bczeichnet; wissenschaftliche Namen sind zwar archivarisch wichtig, aber im taglichen Gebrauch vie1 zu umstandlich.

Mein Dank gilt Herm Jens Stettner, Fachhochschule Osnabriick, der bei seinem For- schungsaufenthalt am Michigan Molecular Institute freundlicherweise die Kap. 3 und 5 bis 11 durchsah.

Midland, Sommer 2001 Hans-Georg Elias

Vonvort I X

Aus dem Vorwort zur 1.4.Auflage

Dieses Lehrbuch ist - wie so viele seiner Art - aus den Bediirfnissen des Unterrichts entstanden. Im obligatorischen Unterricht in den makromolekularen Wissenschaften fur die Chemiker und Werkstoffkundler des 3.-7.Semesters (ETH Zurich) hatte ich seit vie- len Jahren ein Lehrbuch vermisst, das von den Grundlagen der Chemie und Physik ma- kromolekularer Substanzen bis zu den Anwendungen der Makromolekiile in der Tech- nik fiihrte. Dieses Lehrbuch sollte die Lucke zwischen den kurzen und daher oft zu sehr simplifizierenden Einfuhrungen und den hochspezialisierten Lehrbuchern und Mono- graphien uber Teilgebiete der makromolekularen Wissenschaften schliessen und einen Uberblick uber das Gesamtgebiet vermitteln ...

Bei den einzelnen Kapiteln wird eine angemessene Kenntnis der anorganischen, orga- nischen und physikalischen Chemie einschliesslich der dort verwendeten Methoden vor- ausgesetzt. Alle fur die Wissenschaft der Makromolekiile wichtigen Uberlegungen und Ableitungen wurden jedoch - wenn immer moglich - von den Grundphanomenen und 4iberlegungen aus Schritt fur Schritt vorgenommen. Ich hoffe daher, dass sich dieses Buch zum Selbststudium eignet. In einigen Fallen war ich gezwungen, strengere Ablei- tungen mit ihrem zwangslaufig grosseren mathematischen Aufwand zugunsten halb- quantitativer, aber durchsichtigerer Ansatze zu vernachlassigen ...

Ich habe also ahnlich wie Dr. Andreas Libavius den Lehrstoff in

"miihevoller Arbeit, hauptsachlich aus den allerorten verstreuten Einzelangaben der besten alten und neueren Autoren, ferner auch aus etlichen allgemeinen Lehrvorschriften zusammengetragen und anhand theoretischer Uberlegung und grosstmoglicher praktischer Erfahrung nach sorgfaltiger Methode dargelegt und zu einem einheitlichen Gesamtwerk verarbeitet." *)

*> Opera e dispersis passi optimorum autorum, verterum recentium exemplis potissi- mum, tum etiam praeceptis quibusdam operosk collecta, adhibits; ratione experientia, quanta potuit esse, methodo accurati explicata & in integrum corpus redacta.

Die Alchemie des Andreas Libavius (Ein Lehrbuch der Chemie aus dem Jahre 1597) Gmclin Institut fiir anorganische Chemie, Hrsg.,VCH, Weinheim, 2.Nachdruck der 1 .Auflage 1964.

Der Leser moge beurteilen, inwieweit dies fiir das vorliegende Lehrbuch gelungen ist.

X Verzeichnis der Abkiirzungen

Verzeichnis der Abkiirzungen

IUPAC, Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, Blackwell Scientific Publ.,

IUPAC, Grtissen, Einheiten und Symbole in der Physikalischen Chemie, VCH, Oxford 1988 (Green Book)

Weinheim 1996

Abkurzungen f i r Sprachhinweise: D: Deutsch E: Englisch (in amerikanischer Schreibweise) F: Franzosisch G: Griechisch L: Lateinisch

Bei chemischen Formeln wurden folgende Konventionen getroffen: R: Symbol f i r einen monovalenten Liganden, z.B. CH3-, C6H5- (IUPAC) 2: Symbol f i r einen divalenten Rest, z.B. -CH2-, -p-C6H4- Y: Symbol f i r einen trivalenten Rest X: Symbol f i r einen tetravalenten Rest

Weitcre Konventionen in diesem Buch: A, B: entweder Monomere, die zu Grundbausteinen -a- bzw. -b- fuhren, oder

abspaltbare Reste funktioneller Gruppen (z.B. -OH von -COOH) L = AB: Symbol f i r ein Abgangsmolekul, z.B. H20 aus -OH + HOOC- p-C6H4: in para-Stellung (1,4-) substituierter Benzolrest (para-Phenylen) (Formeln) pPh: in para-Stellung (1,4-) substituierter Benzolrest (para-Phenylen) (Text)

MATHEMATISCHE SYMBOLE (entsprechend den IUPAC-EmpfeNungen)

gleich > grosser als ungleich L gleich oder grosser als identisch gleich >> sehr viel grosser als ungefahr gleich < kleiner als proportional (IUPAC: - oder =) I gleich oder kleiner als nahert sich an

Verzeichnis der Abkiirzungen X I

SYMBOLE UM BUCHSTABEN ( )

[ ] Stoffmengenkonzentration ("Molkonzentration")

Mittelwert bei rlumlichen Grtjssen (IUPAC), z.B. (r2) = Mittel iiber die Quadrate der Fadenendenabstbde r

HOCHGESTELLTE SYMBOLE UBER EINEM BUCHSTABEN Partielle Gresse, z.B. Mittelwertsstnch, z.B. m,, = ZaNenmittel der Molmasse M

= partielles spezifisches Volumen der Komponenten A - -

HOCHGESTELLTE SYMBOLE HINTER EINEM BUCHSTABEN 0 Winkelgrad

Winkelminute Winkelsekunde

unendlich (z.B. Verdiinnung oder Molmasse) auf die Stoffmenge (in mol usw.) bezogene Grtjsse, wenn ein tiefgestelltes m un-

q-teOrdnung eines Momentes (immer in Klammem, da niemals zur q-ten Potenz). aktivierte Grosse, z.B. Et = Aktivierungsenergie allgemeiner Exponent in P = KpMa ( P = Eigenschaft) allgemeiner Exponent mit wechselnder Bedeutung Exponent in der Grenzviskositatszahlh4olmasse-Beziehung [a ] = KvMa Exponent in der Beziehung ($)I/* = K,MV Exponent in der Beziehung D = K g S Exponent in der Beziehung S = K s M s

0 reine Substanz oder Standardzustand Do

m

(9) $ a

q M

V

6 s

zweckmassig wlre. Beide Schreibweisen sind nach IUPAC zulassig.

TIEFGESTELLTE SYMBOLE HINTER EINEM BUCHSTABEN 0

0 I 2 3 00

A a am

B B b b bd be

bP br

Grund- oder Standardzustand (z.B. bei ungesttjrten Dimensionen) Anfangsbedingung (z.B. zur Zeit Null); nicht Standardzustand Ltjsungsmittel (jedoch S , falls in Solvathiille) GelCistes, meist Polymeres (in Ausnahmefalen als P) zusatzliche Komponente, z.B. Salz, Fallungsmittel, usw. Endzustand

Substanz A, z.B. M A = Molmasse der Substanz A Gruppe, Grundbaustein oder Kettenglied, z.B. als Masse ma von a amorph

Substanz B Bruch Gruppe, Grundbaustein oder Kettenglied b in einem Makromolekiil Bindung (speziell Kettenbindung) Bindung (wenn Verwechslungsgefahr mit b fur Gruppe, usw.) effektive Bindungslange (= auf die Kettenrichtung projizierte Lange z.B. der

Siedeprozess (E: boiling point) Vcriweigung oder verzwcigt (E: branch(ed))

Monomereinhei t)

XI1 Verzeichnis der Abkurzungen

C

C

cl comb cr crit cryst cycl

D

e el eff end

cq exc

F f

G

g

H h

1 i 1

11

is lisl

k kn

L 1

M M M Mt m m

Kette (L: catena), z.B. Netzwerkkette kritisch (nur bei thermodynamischen Grenztemperaturen, weil dort international

Korrelation (L,l = Korrelationslange) Kom bination kristallin kri t i sch Kristallisation ringformig (cyclisch)

gebrauchlich, sonst "crit").

bezogen auf Diffusion

Verhakung, Verschlaufung (E: entanglement) elastisch effektiv Endgruppe Gleichgcwicht (L: aequilibrium) Exzess (Uberschuss)

Fullstoff biegsam (E: flexural)

Glaszustand beliebige statistische Wichtung, z. B. n, m, z oder x, w, Z

hydrodynamisch effektive Grosse oder Hydratation hydrodynamisch (z.B. hD bei der Diffusion, hv bei der Viskositat)

Initiator Laufiahl, z.B. i-ren Komponente isotaktische Diade (IUPAC schlagt das Symbol m = meso vor; vgl. Band I) isotaktische Triade (IUPAC: mm) heterotaktische Triade (IUPAC: mr) Surnrne der hetcrotaktischen Triaden is + si

Laufzahl

Laufzahl Knauel

Flussigkeit, Schmclze (L: liquidus) flussig

Schmelzprozess Monomermolekiil Matrix (bci Blends, verstarkten Polymeren, usw.) Metall Monomercinheit in Makromolekulen molar (evtl. auch als Hochzahl m)

Verzeichnis der Abkurzungen XI11

md mol mon

n

P

P

PS

9 q

R R r

re1 red

re P rlx

S S

PO1

S

S

seg si

SPh ss St

t tr

U

U

V

W

X

Y

Z

Median Molekul Monomeres (falls M missverst2ndlich ist)

Zahlenmi ttel

Pol y m e r Polymerisation, insbesondere Wachstum (E: propagation) Polymer (falls P missverstandlich ist) Persistenz

variable Hilfsgriisse, fur jedes Unterkapitel verschieden definiert elektrische Ladung

Reaktant Verhaltung (E: retention) auf den Fadenendenabstand bezogen, z.B. a, = auf den Fadenendenabstand

relativ reduziert Repetiereinheit Relaxation

bezogener Ausdehnungskoeffizient eines Knauels

solvatisierendes Liisungsmittel bezogen auf die Sedimentation syndiotaktische Diade (IUPAC schlagt das Symbol r = racemo vor) bezogen auf den Tragheitsradius Segment beliebiger Lange heterotaktische Triade (IUPAC: rm) Kugel (G: spheira) syndiotaktische Triade (IUPAC: rr) Startreaktion

Abbruchreaktion ("Terminierung") Ubertragungsreaktion ("Transfer")

Grundbaustein, Monomereinheit im Polymeren Umsatz

Viskositat

Massenmittel ("Gewichtsmittel")

Verne t zung

Streckgrenze (E: yield)

z-Mittel

XIV Verzeichnis der Abkiirzungen

PRAFIXES VON WORTEN (in systematischen Namen kursiv geschrieben) alt at b blend br

C

cb

compl

eit

g ht i pn it net

Per r sipn stat sr

st tit tt

co

Ct

alternierend ataktisch block (IUPAC empfiehlt block) Polymerblend (Polymermischung) verzweigt (nicht spezifiziert; E: branched). IUPAC empfiehlt sh-branch =

kurzkettenverzweigt (E: short), 1-branch = langkettenverzweigt; f-branch = venweigt mit einem Venweigungspunkt der Funktionalitat f

ringf6rmig ("cyclisch"); IUPAC empfiehlt cyclo kammartig (IUPAC empfiehlt comb) gemeinsam (unspezifiziert) Pol ymer-Pol ymer-Komplex cis-taktisch erythrodiisotaktisch Graft- (Pfropf-) heterotaktisch interpenetrierendes Netzwerk isotaktisch Netzwerk (IUPAC); 1-net = Mikronetzwerk pe riodisc h statistisch im Sinne einer Bernoulli-Verteilung (E: random) semi-interpenetrierendes Netzwerk statistisch (mit unspezifizierter Verteilung) stemformig (IUPAC empfiehlt star sowie f-star, wenn die Funktionalitat des

Kems bekannt ist; f i s t dann eine Zahl). syndiotaktisch threodiisotaktisch trans-taktisch

ANDEREABK~RZUNGEN AIBN N,N'-Azobisisobutyronitril BPO Dibenzoylperoxid Bu Butylgruppe (iBu = Isobutyl, sBu = sekundare Butylgruppe, tBu = tertiarc

Butylgruppe; die normale Butylgruppe wird nach IUPAC unlogischerweise nicht durch n gekennzeichnet!).

C ccll Celluloserest Cp Cyclopentadienyl(gruppe) DMF N,N-Dimethylformamid DMSO Dimethylsulfoxid Et Ethyl(gruppe) G gauche GPC Gelpermeationschromatographie I Initiator IR Infrarot

Katalysator (C* = aktiver Katalysator oder aktives Katalysatorzentrum)

Verzeichnis der Abkiirzungen x v

L LC Me Mt NMR P Ph SEC THF uv

Ltisungsmi ttel fliissig-kristallin (E: liquid crystalline) Methyl(gruppe) Metall(atom) Magnetische Kemresonanz Polymeres

Ausschlusschromatographie Tetrahydro furan Ultraviolett

Phenyl(gruppe)

SYMBOLE Symbole folgen im Allgemeinen den Empfehlungen der IUPAC-Kommissionen.

A A A A*

A2 a a

UT

b

C C C C

CN

CP Ctr C

c

C P C

Absorptionsvermogen ( A = lg (lo//) = lg (Mi); friiher: Extinktion Flache Helmholtz-Energie ( A = U - TS); friiher: Freie Energie Aktionskonstante (in k = At.exp(- E $ / R n ) Zweiter (thermodynamischer) Virialkoeffizient; A3 = dritter Virialkoeffizient Thermodynamische Aktivitat Linearer Absorptionskoeffizient (a = (1/L) Ig (Id/)) Verschiebungsfaktor in der WLF-Gleichung

Bindungslange; beff = effektive Bindungsl a g e

Zahlenkonzentration (Anzahl Einheiten pro totales Volumen); siehe auch c Ubertragungskonstante (immer mit Index, z.B. C , bei einem Regler) WIrmekapazitIt (meist in J/K); C , = molare Warmekapazitat (z.B. in J/(mol K)) Elektrische Kapazitft Charakteristisches Verhaltnis in der KnIuelstatistik; C, = charakteristisches Ver-

Warmekapazitat bei konstantem Druck Ubertragungskonstante bei Polyreaktionen (C, = ktr/kp) Spezifische Warmekapazitat (meist in J/(g K); cp = isobare spezifische Warmeka-

pazitat; c y = isochore spezifische Warmekapazitat. Friiher: spezifische Warme Massekonzentration (= (Masse Gelostes)/(Volumen Losung), "Gewichtskonzen-

tration". IUPAC schhgt fur diese Grosse den Namen "Massedichte" und das Symbol p vor, was jedoch zu Verwechslungen mit dem gleichen IUPAC-Sym- bol fiir die "echte" Massedichte (= (Masse Substanz)/(Volumen Substanz)) fiihrt. Bei der ublichen "Dichte" beziehen sich Masse und Volumen immer auf die gleiche Materie, bei der Massekonzentration jedoch auf zwei verschiedene Dinge (Masse Gelostes pro Volumen Losung). Nur bei reinen Substanzen werden Massekonzentration und Dichte identisch. Nach DIN 1304 kann man fur andere Grossen als die "echte" Dichte auf andere Buchstaben ausweichen.

Spczifische Warmekapazitat bei konstantem Druck Lichtgeschwindigkeit im Vakuum oder Schallgeschwindigkeit (je nach Kapitel)

haltnis bei unendlich hoher Molmasse)

XVI Verzeichnis der Abkiirzungen

D D d d

F

f

J J

K K K k

kB

Diffusionskoeffizient; Drat = Rotationskoeffizient Zugnachgiebigkeit Durchmesser von kompakten Teilchen (Kugeln, Stabchen, Scheibchen) Dimensionalitat

Energie Elastizitatsmodul (Young-Modul) Elektrische Feldstarke Elementarladung Parameter in der Q,e-Copolymerisationsgleichung Kohasionsenergiedichte

Kraft Bruchteil (soweit nicht spezifiziert als Stoffmengenanteil (= "Molenbruch") x ,

Massenanteil ("Massenbruch") w, Volumenanteil (Volumenbruch') 4, usw.) Funktionalitlt (falls Verwechslungsgefahr: fo)

Gibbs-Energie (G = H - TS); fttiher: Freie Enthalpie Schermodul, G' = Scherspeichermodul, G,vo = Plateau-Modul Anteil des statistischen Gewichtes (Gi = gi/ xi gi) Elektrischer Leitwert Erd beschleunigung Statistisches Gewicht (IUPAC empfiehlt k , was jedoch wegen der vielen anderen

Bedeutungen von k problematisch ist und femer den Gebrauch von K als Symbol fur den Anteil des statistischen Gewichtes (statt G) ausschliesst.

Parameter fur das Verhaltnis der Dimensionen verzweigter Makromolekule zu denen unverzweigter gleicher Masse (= Verzweigungsindex)

Hohe Enthalpie Hohe Planck-Konstante (h = 6,626.10-34 J s) Verzweigungsindex aus hydrodynamischen Mcssungen

Elektrische Stromstarke Intcnsitat Strahlungsintensitat eines Molekuls LaufzaN (i-te Komponente usw.)

Huss (von Masse, Volumen, Encrgie usw.) Schcrnachgiebigkei t

Allgemeine Konstante Gleichgewichtskonstante Kompressionsmodul Geschwindigkeitskonstante chemischer Reaktionen Boltzmann-Konstante ( k B = R / N A = 1,380 658.10-23 J K-l)

Verzeichnis der Abkiirzungen XVII

L

L 1

M Mr

m

N

NA n n

P P P

P P P P P

Q Q Q Q Q

4 4

R R R R R

Re r

Lange. LConL = Konturlage (Llnge der physikalisch maximal gestreckten Kette); LK = Lange eines Kuhn-Segmentes; Lkette = echte (historische) Konturlange (= Zahl der Bindungen ma1 Lange der Valenzbindungen);

Phanomenologischer Koeffizient Lange

Molmasse (physikalische Einheit Masse/Stoffmengc, z.B. glmol) Relative Molmasse = relative Molekiilmasse = "Molekulargewicht" (physikali-

Masse

L,, = Persistenzlange, Lseg = Segmentlange

sche Einheit 1 = "dimensionslos")

Zahl Avogadro-Konstante ( N A = 6,O23.1Oz3 mol-l) Stoffinenge einer Substanz (in mol); friiher: Molzahl Brechungsindex

Permeationskoeffizient ( P = DS) Leistung Perrin-Faktor Wahrscheinlichkeit (E: probability) Druck Reaktionsausmass (z.B. PA = Umsatz an Gruppcn A) Anzahl konformativer Repetiereinheiten pro Helixwindung Dipolmomcnt

Elektrizitatsmenge Warme Parameter in der Q,e-Copolymerisationsgleichung Polymolekularitatsindex, z.B. Q = MJM, Wechselweise verwendeter Hilfsparameter fur kompliziertere physikalische

Ladung eines Ions Wechselweise verwendeter Hilfsparameter fur kompliziertere physikalische

_ -

Grossen, die nur in dem betreffenden Unterkapitcl vorkommen

Grossen, die nur in dcm betreffenden Unterkapitel vorkommen

Allgemeine Gaskonstante (R = 8,314 510 J K-I mol-I) Elektrischer Widerstand Dichroitisches Verhdtnis Reaktionsgeschwindigkeit, z.B. R , = Polymerisationsgeschwindigkeit Radius. Die jeweifigen Indices bcdeuten: D = aus Diffusionsmessungen (Stokes-

Radius); eq = bei aquivalcnter Kugel (aus den ausseren Abmessungen); sph = fur aquivalente Kugeln; H = hydrodynamischer Wert; S = aus Sedi- mentation; v = aus der Viskosit2t verdunnter Losungen (Einstein-Radius).

Rayleigh-Verhatnis der Streuintcnsitaten Radius

XVIII Verzeichnis der Abkiirzungen

r

r r0

S S S

S

S

T

t t

U U U

ti

V V U

V

W W

X X X

Xbr

Y Y

Y

Fadenendenabstand. rCOnt = konventionelle Konturlange (= Abstand der Faden-

Cop01 ymerisationsparameter Anfangsverhaltnis der Stoffmengen an Gruppen bei der Polykondensation

enden einer Kette in all-trans-Konformation)

Entropie Ldslichkeitskoeffizient Sedimentationskoeffizient (in der Literatur als s, was jedoch leicht mit dem glei-

Tragheitsradius (IUPAC) Selektivitatskoeffizient (osmotischer Druck)

chen Symbol s fur den Tragheitsradius verwechselt werden kann)

Temperatur, und zwar sowohl in K (physikalische Gleichungen) als auch in "C (beschreibend). IUPAC empfiehlt fur Celsius-Temperaturen entweder t (was mit dem gleichen Symbol fur die Zeit verwechselt werden kann) oder 8 (was f2lschlicherweise meist mit dem in der makromolekularen Wissenschaft fur die Theta-Temperatur verwendeten Symbol 8 identifiziert wird). DIN schlagt fur Celsius-Temperaturen die Symbole t oder 19 vor. t ist jedoch leicht mil dem gleichen Symbol fur die Zeit zu verwechseln. Missverstandnisse beim Verwcnden von T fur Kelvin- und Celsius-Tempera- turen sind bei Angabe der physikalischen Einheiten nicht moglich. In physi- kalischen Gleichungen ist ausschliesslich T in K zu verwenden.

Zeit Rotationswinkel um die Helixachse

Innere Energie Elektrische Spannung Umsatz an Monomennolekulen @ = Umsatz an Gruppen; y = Ausbeute an Sub-

Ausgeschlossenes Volumen stanz)

Volumen Elektrisches Potential Spezifisches Volumen Geschwindigkeit (lineare Geschwindigkeit v = dL/dt)

Arbeit (E: work) Massenanteil (Massenbruch, "Gewichtsbruch")

Polymerisationsgrad = Anzahl der Monomereinheiten pro Molekul Elektrischer Widerstand Stoffmengenanteil ("Molenbruch"), z.B. XA = Stoffmengenanteil an A Verzweigungsgrad

Brechungsindexinkrement (= dn/dc) Polymerisationsgrad = Anzahl der Rcpetiereinheiten pro Molekul Ausbeute an Substanz (E: yield)

Verzeichnis der Abkiirzungen X I X

Z Z 2

Z

z

z

a a

a

a

a

[a1

P P P

P

r H

Y Y Y r

s 6 6

&

&

&

&r

r

t7

rli

q inh

Stosszahl z-Anteil (Z; = zi/& zi) z-statistisches Gewicht Koordinationszahl, Anzahl der Nachbam Dissymmetne (Lichtstreuung) Parameter in der Theorie des ausgeschlossenen Volumens

Winkel, insbesondere Rotationswinkel der optischen Aktivitat Linearer Aufweitungsfaktor von Substanzen oder Knaueln ( a ~ bei Bezug auf

Diffusionsmessungen, cq, bei Bezug auf hydrodynamische Abmessungen (allgemein), a; bei Bezug auf den Fadenendenabstand, as bei Bezug auf den Tragheitsradius s, av bei Bezug auf die Viskositat verdunnter Losungen).

Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient (in der Literatur oft als P bezeich- net, daM mit a fur den kubischen thermischen Ausdehnungskoeffizienten)

Kristallinitatsgrad (jeweils mit Index fur die entsprechende Methode, z.B. X bei Rtintgenmessungen)

Elektrische Polarisierbarkeit eines Molekuls "Spezifische" optische Drehung

Winkel Druckkoeffizient Kubischer Ausdehnungskoeffizient (in der Literatur oft als a bezeichnet, dann

Integral des ausgeschlossenen Volumens mit P fur den linearen Ausdehnungskoeffizienten)

Parameter der Vorzugssolvatation (Vonugshydratation) Winkel Oberflachenspannung, Grenzflachenenergie Vernetzungsindex Geschwindigkeitsgefalle = Schergeschwindigkeit = Geschwindigkeitsgradient

Verlustwinkel LOslichkeitsparameter Chemische Verschiebung

Lineare Dehnung [ E = ( L - Lo)/Lo] Energie pro Molekul Erwartung Relative Permittivitat (friiher: Dielektrizitatskonstante)

Verhaltnis Rh/Rs von hydrodynamischen Radien zu Tragheitsradien, z.B. rsph bei Kugeln, &n bei Knaueln

Dynamische Viskositat, z.B. TO = Ruhe-Viskositat, q1= Viskositat des Losungs-

Relatives Viskositatsinkrement ("spezifische Viskositat"), qi = (77 - ql)/q1 Inharente Viskositat, logarithmische Viskositatszahl, q i h = (ln q,)/c

mittels

xx Verzeichnis der Abktlrzungen

K

K

A

9b a. 9b

n K

P

P

CT

CT

Viskositatsverhdtnis ("relative Viskositat"), q, = q/q1 Reduzierte Viskositat, Viskositatszahl, qred = ( q - ql)/(qlc) Spezifische Viskositat (= ( q - qo)/qo. (IUPAC schlagt fur diese Grosse den Na-

men relatives Viskositatsinkrcment und das Symbol qi vor; das Symbol ist leicht mit dem Symbol q, fur die Viskositat der Substanz i zu verwechscln.

Grenzviskositatszahl (Staudinger-Index, intrinsic viscosity), lim qc+o = qred; die Grenzviskositatszahl wird in DIN 1342 Jo genannt.

Charakteristische Temperatur, insbesondere Theta-Temperatur Winkel, insbesondere Torsionswinkel (makromolekulare Konvention) Winkel, insbesondere Phascnwinkel bzw. Torsionswinkel (organisch-chemische

Konvention)

Isotherme (kubische) Kompressibilitat Enthalpischer Wechselwirkungsparameter in der Theorie der Losungen

Achsenverhdtnis bei Stabchen (Lange/Durchmesser) oder Rotationsellipsoiden

WellenlWge (,lo = Wellenlange des Einfallslichtes) Warmeleitfahigkeit Verstreckungsverhaltnis. L = L/Lo

(HauptachsePJebenachse)

Chemisches Potential Moment (Verteilungen) Dipolmoment Poisson-Verhaltnis

Moment (Verteiiungen), bezogen auf einen Referenzwert Kincti sche Kettenlange Frequenz Effektive Stoffmengenkonzentration an Nctzketten Geschwindigkeit

Zustandsumme Reibungskoeffizient (IUPAC empfiehlt f, was jedoch mit dem gleichen Symbol

fiir den Anteil ("Fraktion") kollidicrt.

Osmotischer Druck Mathematische Konstante pi

Dichte (= Masse/Volumcn der jeweils gleichen Materie), z.B. Masse Substanz A pro Volumen Substanz A. p wird von IUPAC auch fiir andere "Dichten" ver- wendet, z.B. f i r die Zahlcnkonzentration C ("Zahlendichte").

Elektrischer Volumenwiderstand

Mechanische Spannung; 01 1 = Normalspannung, 021 = Scherspannung Standardabweichung

Verzeichnis der Abkurzungen X X I

Behinderungsparameter (sterischer Faktor) Kooperativi tat Elektrische Leitfahigkeit

Kopplungsgrad von Ketten bei Schulz-Zimm-Verteilungen; q = Mn/( m,,, -

Bindungswinkel (Valenzwinkel) Relaxationszeit Scherspannung (= 021) Innere Durchlassigkeit (Transmission, Durchlassigkeitsfaktor)

Flory-Parameter; @e = Flory-Konstante (Theta-Zustand) "Molare" optische Drehung Volumenanteil (Volumenbruch) Winkel Potential zwischen zwei durch einen Abstand r getrennten Segmenten

Wechselwirkungsparameter bei der Theorie der Losungen (Flory -Huggins-Parame ter)

Simha-Faktor f i r Ellipsoide

Entropischer Wechselwirkungsfaktor in der Theorie der Losungen

Winkel Thermodynamische Wahrscheinlichkeit Schiefe einer Verteilung

Winkelfrequenz, Winkelgeschwindigkeit

XXII Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis Weiterfiihrende Literatur und Quellennachweise befinden sich jeweils am Kapitelende .

Motto ................................................................................................................... V Vorworte ............................................................................................................. VII Verzeichnis der Abkiirzungen ............................................................................. X

1 . Einleitung ............................................................................................... 1 2 . Struktur und Eigenschaften von Polymeren ................................

2.1. Chemische Struktur .......................................................................... 2.1.1. Begriffe ............................................................................

2.1.3. Konstitution ......................................................................

Verfahrensbezogene Begriffe ....................................... Molmassen ...................................................................

2.1.4. Konfiguration ................................................................... 2.2. Physikalische Struktur .....................................................................

2.2.1. Mikrokonformationen ....................................................... 2.2.2. Makrokonformationen ... .......................................... 2.2.3. Morphologie .................................................................... 2.2.4 Losungen, Schmelzen und Glaser ........................ .....

2.3. Physikalische Eigenschaften .............................................. ..... 2.3.1. Thermische Eigenschaften ................................................ 2.3.2. Mechanische Eigenschaften ... ..................................... 2.3.3. Elektrische Eigenschaften ..................................................

2.1.2. Polymernamen .................................................................

Strukturbezogene Begriffe ...........................................

3 . Rohstoffe ................................................................................................ 3.1. Einfuhrung .......................................................................................

3.1 . 1. Natiirliche Rohstoffe .......................................................... 3.1.2. Synthetische Polymere ......................................................

3.2.1. Energietrager .................................................................... 3.2.2. Produktion ....................................................................... 3.2.3. Verbrauch an Primarenergie .............................................. 3.2.4. Reichweite ......................................................................... 3.2.5 Okologie ...........................................................................

3.3. Erdgas und Synthesegas .................................................................. 3.3.1. Typen ............................................................................... 3.3.2. Produktion ................... .....................................

3.2. Energie .............................................................................................

3.3.3. Synthesegas .... ..................................... 3.3.4. Erd- und Synthesegas als Chemierohstoff ..........................

3.4. Erdol ............................................................................................. 3.4.1 Petrochemikalien ..............................................................

8 8 8 9

10 11 13 14 16 19 19 19 20 21 22 23 24 25

26 26 26 28 29 29 30 31 34 36 38 38 39 41 42 43 43

Inhal tsverzeichnis X X I l I

3.4.2. RohiSl ..............

3.4.4 Vorprodukte fur Polymere ................................................ 3.5. Olschiefer ........................................................................................

3.7. Kohlen ............................................................................................. 3.7.1 Chemische Struktur .............................. .............. 3.7.2. FiSrderung und Vorr2te .................................................... 3.7.3. Steinkohle als Chemierohstoff .......................................... 3.7.4. Braunkohle .......................................................................

3.8. Holz ............................................................................................. 3.8.1 Struktur, Produktion und Verwendung .............................. 3.8.2 Naturholz .......................................................................... 3.8.3 Pressholz ........................................................................... 3.8.4. Sperrholz ........................................................................... 3.8.5. Polymerholz ....................................................... 3.8.6. Weichgemachtes Holz .................... ................. 3.8.7. Holzschliff ........ ....................................... 3.8.8. Zellstoff ..... ............................................. 3.8.9. Holzverzuckerung ............................................... 3.8.10. Holzvergasung ..............

3.9. Lignine .................. ....................................................................

............................. ............ 3.4.3. Verarbeitung des Rohi5ls ...................................................

3.6. Olsande, Bitumen und Asphalt ...............................................

........................................

3.10. Naturharze ....................................................................... 3.11. Fette und fette Ole ............................................................. 3.12. Biomasse .................... Anhang zu Kap . 3: Bruttosozialprodukt und Bruttoinlandprodukt ............

.............................................................

4 . Technische Synthesen ........................................................................ 4.1. Polyreaktionen .................................................................................

4.1.1. Monomere fur Polymere ................................................... 4.1.2. Einteilung der Polyreaktionen ........................................... 4.1.3. Therrnodynamische Voraussetzungen ........................... 4.1.4. Elementarreaktionen .......................................................... 4.1.5. Polyadditionen und Polykondensationen ........................... 4.1.6. Ionische Polymerisationen ................................................. 4.1.7. Polyinsertionen ......... .............. ................

4.1.9. Copolymerisationen

4.2. Technische Verfahren .................................. ..................................

4.2.3. Polymerisation in Masse .................................................... 4.2.4. Polymerisation in Suspension ................. 4.2.5. Polymerisation in Emulsion ...................

44 47 49 54 55 5 6 5 6 57 58 60 60 60 62 63 64 64 65 66 66 67 68 69 70 73 75 77

82 82 82 83 87 87 90 92 93 94 97 98

I00 100 101 103 105 108

Phanomene ................................................................... 108

XXIV Inha2tsverzeichnis

5 .

Pol ymcrisationsgcschwindigkcit ................................... Partikcl-Bildung ....................... ............. Produkteigenschaften ...............

4.2.6. Polyreaktioncn in Losung ................................................. .............

4.2.7. Polymcrisalion in Fallungsmittcln .......................... 4.2.8. Polymerisationen in Gasphasen ............................

4.3. Rcaktoren ................................................................... .......

..............................

4.3.3. Riihrer ............. .....................................................

Ruhrlcistung ............................. .............. Segregicrtc Rcaktoren ...................

4.4. Aufbereitung von Polymeren . .................................... ..............

4.5. Wirtschaftliche Aspcktc

4.5.2. KapazitAtcn ......................................... 4.5.3. Kosten und Prcise ....................... ..............

112 114 115 116 118 119 121 122 124 124 126 127 128 1 2 8 129 129 130 131 135 136 136 I37 137

Kohlenstoff-Ketten ................... ........................................ 143 5.1. Kohlcnstoffe ... ..............................................

5.1.1. Diamant .............................. 5.1.2. Fullerene .............. 144 5.1.3. Graphit ........................................ 5.1.4. Kohlenstoff- und Graphitfascrn ......................................... 147 5.1.5. Glaskohlcnstoff ........ ......................................... 149 5.1.6. Russe ........ 5.1.7. Holzkohlc ..................................................... 5.1.8. Aktivkohlc ...................................

5.2.1. Bezeichnungen ....... 5.2.2. Poly(methy1cn) 5.2.3. Poly(ethy1cn)e .

.....................................

5.2. Poly(o1efin)e .......... .................. 15 1

Vorkommen ..............................................

PE-LD ........................................................................... 155 PE-HD ................................... .................... 157 PE-LLD ............................................ 160 mPE-LLD ._ .............................................. 161 Eigenschaflen ................................................... 162

Einteilung dcr industricllen Poly(cthy1en)c ................... 1 5 3

..............

5.2.4. Modifizicrtc Poly(ethy1en)c ............................................... 163

x x v lnhalrsverzeichnis

5.2.5.

5.2.6.

5.2.7. 5.2.8. 5.2.9. 5.2.10.

Ethen-Copolymere ............................................................ ........ Copolymere mit 1-Olefinen oder Dienen

Copolymere mit Vinylmonomeren ............................... Copolymere mit Acrylverbindungen ............................

Kapazitaten und Geschichte .... ...............................

Ataktische Poly(propy1en)e .......................................... Syndiotaktische Poly(propy1en)e ..................................

Poly( 1-buten) .....................................

H6here Poly(a-o1efin)e .................

.......

Poly(propy1en)e .........................................................

Poly(propy1en)e durch Ubergangsmetall-Katal y satoren . . Metallocen-Poly(propy1en)e .........................

Copolymere rnit Kohlenmonoxid .................................. ......................

Poly(4-methyl- 1 -penten) .......................

164 I64 165 166 167 167 167 170 171 171 172 172 172 173

Poly(isobuty1en) ................................................................ 174 5.3. Poly(dien)e ...................................................................................... 175

5.3.1. 5.3.2.

5.3.3.

5.3.4. 5.3.5.

Ubersicht .................................................................... Poly(butadien)e ................................................................

Anionische Polymerisationen .................. Alfin-Polymerisationen ................................................. Radikalische Polymerisationen zu SBR .........................

Ziegler-Natta-Polymerisationen .....................

Naturliche Polyprene .......................

Denvate ....................... Synthetische Poly(isopren)e ...... ............................

175 176 177 177 178 179 179 180 180 182 184 185 185

5.4. Poly(cycloo1efin)e ......... ..................................................... 186 5.4.1. Ubersicht .................................................................... 186 5.4.2. Poly(pentenamer) .................................. ......... 187 5.4.3. Norbornen-Polymere ........................................................ 187 5.4.4. Cycloolefin-Copolymere ...... ................................... 189 5.4.5. Poly(dicyc1opentadien) ...................................................... 189 5.4.6. Poly(0ctenamer) ................................................................. 190 5.4.7. Poly(acety1en)e ... ...................................................... 190

5 .5 . Aromatische Poly(koh1enwasserstoff)e ............................................. 191 5.5.1 Poly(pheny1en)e ...................................................... 191

Lineare Poly(pheny1en)e .................................. 192 5.5.2 Poly@-xylylen) ... .................................. 194

Saurekatal yse ................................... .......

Eigenschaften ................................... ..................... 197

Verzweigte Poly(pheny1en)e .........................

5.5.3. Phenolharze ...... ................................................

Basenkatalyse .................................................

XXVI Inhalisverzeichnis

5.5.4. Poly(armethy1en)e ............................................................ 199 5.5.5. Poly(benzocyc1obuten)e ................................................... 199

5.6. Andere Poly(koh1enwasserstoff)e ....... ............................. ........._. ..... 20 1 5.6.1. Cumaron-Inden-Harze ..................................................... 201 5.6.2. Harzol-Harze .................................................................... 20 1 5.6.3. Pinen-Harze ....................................................................... 2 0 1 5.6.4. Polymere aus ungesattigten Naturolen ............................... 202

5.7. Poly(viny1verbindung)en .. .. ........ .... .......................................... ....... 202 5.7.1. Poly(styro1) ... .......................................................... 203

Ataktische H lymere ........................................... 203 Stereoregulare Poly(styro1)e .... .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. . .. .. . . . 204 Copol ymere ................................. 205

5.7.2. Substituierte Poly(styro1)e .. .................................... 206 5.7.3. Poly(viny1acetat) 5.7.4. Poly(vinylalkoho1) ...... .................... 208 5.7.5. Poly(vinylaceta1)e .. .. .. . 5.7.6. Poly(viny1ether) .... .. .. . 5.7.7. Poly(N-viny1verbindung)e

Poly(N-vinylcarbazol) Pol y(N-vinylpyrrolido

.. .. .. .. . . ..

. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. .

5.8. Poly(ha1ogenkohlenwasserstoff)e ..................................................... 2 12 5.8.1. Poly(vinylch1orid) .... ......................................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Homo polymer isat ionen Struktur ....................................................................... 2 13 Eigenschaften .......................... 2 14

.................................... 2 16 Copolymere .. .. .. .... .. .. .. .. .................................... 2 16

5.8.2. Poly(vinylidench1orid) ... .... ..................................... 2 16 5.9. Fluor enthaltende Polymere ... .......................... 2 17

5.9.1. Poly(tetrafluorethy1en) .......................... 2 17 ........ 2 17

Verarbeitung und Eigenschaften .................................. 2 18 5.9.2. Copolymere des Tctrafluorethens ..................................... 2 19 5.9.3. Poly(chlortrifluorethy1en) .................................................. 220 5.9.4. Poly(viny1fluorid) ............................................................. 220 5.9.5. Poly(viny1idenfluorid) . _ ............................................... 220

.. .. . . . . . . . . , . .. .. .. . .. . . . . . . . . . . .. .. .. .. 5.10.1. Poly(acry1saure) ........................................

5.10.3. ........................................ 224 5.10.4. Poly(acrylnitri1) ........................................ 224 5.10.5. Poly(acry1amid) ................................................... 5.10.6. Poly(a-cyanacry1at)e ........................................................ 226 5.10.7. Poly(methylmethacry1at) ............... ......................... 226

Polymerisation in Masse ........ ........... ...... ............ 227 Polymerisation in Losung ..... ... .......................... 228

. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Polymerisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.10. Poly(acry1verbindung)en

5.10.2. Poly(acry1saureester) ..._. . .. . . .. .. .. .. .. . ............................ 222 Poly(acro1ein) . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Inhaltsverzeichnis X X V l l

Polymerisation in Suspension ....................................... 228

5.10.10. Poly(methacrylnitri1) ......................................................... 229

5.10.8. Poly(2-hydroxyethylmethacrylat) ...................................... 229 5.10.9. Poly(methacry1imid) .......................................................... 229

5.11. Poly(a1lylverbindung)en .................................................................. 230 5.12. Aliphatische Polyketone ................................................................... 23 1

6 . Kohlenstoff-Sauerstoff-Ketten ....................................................... 238 6.1. 6.2.

6.3.

6.4.

6.5.

Ubersicht ......................................................................................... 238 Poly(aceta1)e .................................................................................... 238 6.2.1. 6.2.2.

6.2.3. 6.2.4. 6.2.5. 6.2.6. 6.2.7. 6.2.8. 6.2.9.

Ubersicht .......................................................................... 238 Poly(oxymethy1en)e ........................................ 239 Monomere .............. Poly(forma1dehyd)e ................................ 240 Acetal-Copolymere . Stabilisierung von Ace

Poly(aceta1dehyd) ... Eigenschaften .............. ................................ 243

Pol y( fluoral) ........................................... .................. 244 Poly(chlora1) ...................... ...................................... 245 Poly(phtha1aldehyd) ..... ................................ 246

Poly(l,3-dioxolan) ............................................................ 246 Poly(diphenolforma1)e . ................................ 246

Poly(aceton) .............................................................. Pol yether .........................................................................

6.3.2. Poly(propy1enoxid) ............................................................ 248 6.3.3. Poly(epich1orhydrin) .... ............................................... 249

6.3.5. Phenoxy-Harze ................................................................. 250 6.3.6. Epoxid-Harze ................................................................... 25 1

Typen ....................... .................... 25 1 Synthesen ........................ ...................... 2 5 2 Hartung .................... 253

6.3.7. Poly(tetrahydr0furan) ........................................................ 255 6.3.8. Furan-Harze ..................................................... 255 6.3.9. Polyphenylenoxide ..........................................

Synthese ............................................................ Eigenschaften .... ..........................................

Polyketone ...................................................................................... 258 6.4.1. Poly(koh1ensuboxid) ........................ ........... 258 6.4.2. Polyaryletherketone ...... ...................................... 259 Aliphatische AB-Polyester ............................................................... 26 1

6.3.1. Poly(oxyethy1en)e .............................................

6.3.4. Poly[ 1,2-di(chlormethyl)e enoxid J ...................

6.5.1. Poly(a-hydroxyessigsaure) ..................................... 6.5.2. Poly(1actid) ........................................................................ 262 6.5.3. Poly(hydroxypropionsaure)n ............................................ 263

XXVIII Inhaltsverzeichnis

7 .

6.6.

6.7. 6.8.

6.9.

6.5.4. Pol(hydroxyfetts2ure)n .............................. .......... 264 6.5.5. Poly(pivalo1acton) . ................................ .......... 267 6.5.6. Poly(P-m alonsaureest ............................. .......... 267 6.5.7. Poly(&-caprolacton) ........................................................... 268 6.5.8. Andere Poly(w-hydroxya1kanoat)e ................................... 268 Aliphatische AA/BB-Polyester ........................................................... 269

6.6.2. Andere Poly(alkylena1kanoat)e ................. ................ 270 6.6.3. Alkydharze ....................................................................... 270 Ungesattigte Polyester ..................................................................... 2 7 1 Aromatische Polyester ..................................................................... 272

6.8.2. Poly(p-hydroxybenzoat)e ................................................ 275 6.8.3. Poly(ethy1enoxybenzoat) ................ ......................... 277 6.8.4. Poly(ethylentercphtha1at) ............ ....................... 277 6.8.5. Poly( 1,4-bismethylencyclohcxa ................... 279

6.8.8. Themoplastische Polyester-Elastomere ............................. 2 8 0 6.8.9. Poly(alkylennaphtha1at)e ............. ........................... 28 1 6.8.10. Polyarylate .................................. ........................... 28 1

6.6.1 Poly(alky1encarbonat)e ..................................................... 269

6.8.1. Polycarbonate ................................................................... 272

6.8.6. Poly(trimethylenterephtha1at) 6.8.7. Poly(butylenterephtha1at) ..........................

Polvorthoesler .................. ............................................. 6.10. Polyanhydride ................................................................................. 283

.......... 287 Polysaccharide .......................... ............................ 7.1. Saccharide .......... ................................................................ 287

7.1.2. Einfache Zucker ............ 7.1.3. Nomenklatur .... 7.1.4. Biosynthese ..... ................................ 7.1.5. Wirtschaftliche Be .............................. 294

7.2. Poly(n-glucosc)n .............. ............................ 7.2.1. Ubersicht ........... 7.2.2. Starke ................... ............................

Vorkommen .......................................

Verwendung ....................................... Modifikation von Starken ............................................. 299 Starkc als Rohstoff ........................................................ 300

........................... 300 .. 301

Amylopektin ................................................................ 303 Physikalische Struktur dcr St2rkekomer ....................... 304

7.2.3. Glycogen ............................... 305 7.2.4. Dextrine ............. ........................... 306

............................

......................

7.2.5. Dextrane . ............................................ ....... 307