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Abbaumechanismen von Kunststoffen. J. K. Fink Institut für Chemie der Kunststoffe, Montanuniversität Leoben. Arten des Abbaus von Kunststoffen. Hauptkette: Zerstörung von makromolekularen Strukturen und damit der Verlust der für Makromoleküle typischen Eigenschaften, gewollt und ungewollt.

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Presentation Transcript
abbaumechanismen von kunststoffen

Abbaumechanismen von Kunststoffen

J. K. Fink

Institut für Chemie der Kunststoffe,

Montanuniversität Leoben

arten des abbaus von kunststoffen
Arten des Abbaus von Kunststoffen
  • Hauptkette: Zerstörung von makromolekularen Strukturen und damit der Verlust der für Makromoleküle typischen Eigenschaften, gewollt und ungewollt.
  • Seitenkette: Seitenketten können abgespalten werden.
klassifizierung nach den ursachen des abbaus
Klassifizierung nach den Ursachen des Abbaus
  • Abbau durch Wärme
  • Pyrolytischer Abbau
  • Thermooxidativer Abbau
  • Abbau durch energiereiche Strahlung
  • Abbau durch Licht
  • Abbau durch Röntgen- oder Gammastrahlung
klassifizierung nach den ursachen des abbaus1
Klassifizierung nach den Ursachen des Abbaus
  • Abbau durch Chemikalien

Hydrolyse: UP

Alkoholyse: PU

Ozonolyse

Industriechemikalien

Chemikalienbeständigkeit ist tabelliert

spaltung
Spaltung

M*  R1 + R2.

M* angeregte Spezies R1., R2. Radikale

Norrish Typ I Prozeß:

R1-CO-R2 + hnR1-CO. + R2

Norrish Typ II Prozeß:

R1-CO-CH2-CH2-CH2-R2 + hn R1-CO-CH3 + CH2=CH-R2

abbau durch organismen abbau von synthetischen polymeren durch mikroorganismen
Abbau durch Organismen Abbau von synthetischen Polymeren durch Mikroorganismen
  • Standardtests des Abbaus von synthetischen Polymeren mit Mikroorganismen
  • Die meisten Polymeren sind gegen den Angriff durch Mikroorganismen stabil.
  • Biodegradierbar sind Polymere mit Gruppen, die in der Natur vorkommen: aliphatische Polyester, Polyether, Polyurethane, Polyamide
abbau durch organismen enzyme spalten hauptketten in nat rlichen polymeren
Abbau durch Organismen Enzyme spalten Hauptketten in natürlichen Polymeren

Trypsin

Bakterien

abbau durch organismen h here organismen
Abbau durch Organismen Höhere Organismen
  • Verbiß von Tieren
  • Vandalismus
abbau mechanischer abbau
AbbauMechanischer Abbau
  • Scheren in Lösung

bei polymeren Schmiermitteln

  • Ultraschall
  • Anwendungen:

früher Mastifizierung von Naturkautschuk,

Synthese von Copolymeren

wechselwirkung von kunststoffabbau und metall korrosion
Wechselwirkung von Kunststoffabbau und Metall-Korrosion
  • Spuren von bestimmten Metallen im Kunststoff können durch Redox-Reaktionen einen verstärkten Abbau der Kunststoffe herbeiführen
  • Deswegen Zusatz von Metalldesaktivatoren
  • Schlecht ausgehärtete Reaktionsharze können reaktive Gruppen enthalten, die im Kontakt mit Metallen diese schädigen können
klassifizierung nach den abbau bedingungen
Klassifizierung nach den Abbau-Bedingungen
  • Abbau bei der Herstellung

PVC muß stabilisiert werden

  • Abbau bei der Verwendung

Das Material muß dem Anforderungsprofil entsprechen. Einsatz im Freien, bei erhöhter Temperatur

  • Abbau von ausgedientem Material

Entsorgung durch Pyrolyse, Verbrennen, Verhalten in der Deponie

analytische techniken
Analytische Techniken
  • Beginnender Abbau

Molmassenbestimmung, Differential Scanning Calorimetry, Differentialthermoanalyse, Thermogravimetrie

  • Analyse von Abbauprodukten

Gaschromatographie, Massenspektrometrie, Infrarotspektroskopie, kernmagnetische Resonanz

mechanismen des abbaus reaktionen
Mechanismen des Abbaus, Reaktionen
  • Abbau der Hauptkette
  • Abbau der Seitenkette
  • Depolymerisation
  • Cyclisierung
  • Vernetzung
  • Initiierung
  • Random Scission
mechanismen des abbaus reaktionen1
Mechanismen des Abbaus, Reaktionen
  • Zufällige Spaltung im Inneren der Kette
  • Weak Links
  • Heteroatome in der Kette,
  • Verzweigungen,
  • Kopf-Kopf-Verknüpfungen
  • Reißverschlußmechanismus
brennen von kunststoffen
Brennen von Kunststoffen
  • Aufheizen Abbau der Kette
  • Flüchtige Produkte
  • Gasphasenoxidation
  • Thermische Rückkopplung
  • Zurück zu Schritt 1.
ceiling temperature
Ceiling Temperature
  • Freie Bildungsenthalpie des Polymeren aus dem Monomeren :

DG(g,c) =

= D G(P,c) - D G(M,g) –

RT*ln(pM/p0)

kinetik des abbaus
Kinetik des Abbaus
  • Unimolekularer Abbau
  • Statistischer Abbau
  • Abbau schwacher Bindungen

P  2 P.

  • Bimolekularer Abbau
  • Bildung von thermolabilen Gruppen

P. + O2 PO2

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