Organische Werkstoffe
Teilnahmevoraussetzungen
Solide Kenntnisse in den Fächern: Allgemeine Chemie, Organische Chemie, Makromolekulare Chemie (Polymerchemie), Physik
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen
• … die Vorgehensweise bei der Herstellung, Charakterisierung und technologischen Prüfung polymerer Werkstoffe aufbauend auf dem Wissen und Verstehen aus dem Bachelorstudium verstehen.
• … Beziehungen zwischen der Zusammensetzung, Herstellung, Verarbeitung und den Eigenschaften polymer Werkstoffe erkennen und verstehen.
• … die Einflüsse von äußeren Faktoren auf das werkstoffliche Verhalten von polymeren Werkstoffen verstehen.
• … die Bedeutung des Fachgebiets Nachwachsende Rohstoffe und Biopolymere vertreten.
• … ein breites, detailliertes und kritisches Verständnis auf dem neuesten Stand des Wissens auf dem Gebiet der angewandten Polymerwissenschaften und Biopolymere nachweisen.
• … fachliche Besonderheiten, Terminologien und Lehrmeinungen auf dem Gebiet der nachwachsenden Rohstoffe und Biopolymere definieren und interpretieren.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
• … fachliche Normen bei der Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung der Werkstoffprüfung anwenden.
• … Laborberichte nach vorgegebenem Anforderungsprofil erstellen
• ….Präsentationen zu aktuellen Themen der Polymerwerkstoffwissenschaften, Nachwachsenden Rohstoffen und Biopolymere erstellen und durchführen. Fachartikel dazu kritisch beurteilen und in der Lehrveranstaltung vertreten.
• … fachliche Lösungen für die Herausforderungen nachhaltigen Handelns diskutieren und analysieren.
• … Ökonomische und ökologische Zusammenhänge innerhalb der Modulfächer erkennen und einordnen.
• … unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen gegenüber den Zielen der Wirtschaftlichkeit und des Umweltschutzes einnehmen, diese gegeneinander abwägen und kritisch reflektieren.
• …sich selbständig neues Wissen durch aus der wissenschaftlichen Literatur aneignen.
Wissenschaftliche Innovation
• …Forschungsfragen entwerfen, kritisch betrachten und diskutieren um neue Erkenntnisse im Bereich Polymere und Biopolymere zu gewinnen.
• Einsatz und Entsorgung von Polymeren und Biopolymeren optimieren.
• … eigenständig Ansätze dafür entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen.
Kommunikation und Kooperation
• … aktiv innerhalb eines Teams von Fachleuten kommunizieren und Informationen beschaffen.
• … technische Inhalte präsentieren und fachlich mit Vertretern unterschiedlicher Handlungsfelder diskutieren.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
• … das eigene berufliche Handeln in Bezug auf gesellschaftliche Erwartungen und Folgen bei der Entwicklung und beim Umgang mit polymeren Werkstoffen und Biopolymeren kritisch reflektieren und weiterentwickeln.
• …das eigene berufliche Handeln mit theoretischem und methodischem Wissen begründen und Alternativen reflektieren
• …ein berufliches Selbstbild entwickeln, das sich an Zielen und Standards professionellen Handelns orientiert
Inhalte
a) Vorlesung Nachwachsende Rohstoffe 2/ Biopolymere:
- Definition, Einteilung, Abbauarbeit im Vergleich zu petrochemischen Polymeren. Drop-in Polymere. Wie wird Nachhaltigkeit messbar: Life Cycle Assessment, Green Chemistry, Green Deal und Kreislaufwirtschaft.
Herstellung von Biopolymeren aus:
- Ölen und Fetten, Einsatz in neuen Werkstoffen, als neue Bindemittel für Biopolymere.
- Cellulose, Stärke und Chitosan – alte Bekannte und neue Einsatzmöglichkeiten
- Bakterien als Lieferanten von neuen biopolymeren Werkstoffen
- Bioraffiniere als neue Rohstofflieferant
b) Seminar Polymerwerkstoffe - Polymerstrukturen im Überblick - Herstellung von Polymeren - Modifizierung von Polymeren - Eigenschaften polymerer Werkstoffe - Kunststoffverarbeitung - Beschichtung von Kunststoffen
c) Labor Polymerwerkstoffe
A. Synthese: Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamide 66 und 610, Polyurethanelastomer, Polyurethanschaum, Polypyrrol, Faserverbundwerkstoffe auf Basis von EP, UP, CF, GF, AF.
B. Charakterisierung und Werkstoffprüfung: Qualitative Kunststoffanalyse (Vorproben, IR), Kapillarviskosimetrie, Dichtebestimmung, Zugversuch, Biegeversuch, Schlagbiegung nach Charpy, Kugeleindruckhärte, Shore-Härte, Tg und Tm mittels DSC, Vicat-Erweichungstemperatur, Schmelzemassefließrate (MFR), Löslichkeit, Spannungsrissbeständigkeit, Lösemittel- und Wasseraufnahme (Lagerungsversuche), elektrischer Durchgangswiderstand, Kontaktwinkelbestimmung, Eigenspannungsnachweis
C. Verarbeitung, Oberflächenbehandlung und Beschichtung: Gießen, Verstärken, Schäumen, Pressen, Extrudieren, Spritzgießen, Reinigen und Schleifen der Oberfläche, Aktivierung durch Niederdruckplasma, Beschichten mit 1K-/2K- und UV-härtbaren Lacken, Prüfung der Lackhaftung.
Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
a) b) und c) Klausur 90 min (benotet, Gewichtung: 85%)
a) und b) Referat 20 min (benotet, Gewichtung 15%) zum Thema Biopolymere oder Polymerwerkstoffe, selbständiges Erarbeiten eines Themas durch Literaturrecherche.
c) Bericht (unbenotet)
Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr. Guido Wilke, Prof. Dr. Elke von Seggern
Letzte Aktualisierung
31.07.2023