1. Klausur LK 13-I 2003-neu - Marlene Walter

1. Klausur LK 13/I 25.11.03Thema: Herstellungsverfahren für Kunststoffe________________________________________________________________________________Aufgabe 1: Reaktion von Glycerin (Propantriol) mit Citronensäure (2-Hydroxy-1,2,3-propantricarbonsäure)Versuch:Materialien: Reagenzglas mit 2,1 g Citronensäure-Monohydrat, 1 Schaschlikspieß, Spatel,Reagenzglasklammer, Reagenzglasgestell, Brenner, Schut zbrille, Glycerin, TropfpipetteDurchführung:Zu dem trockenen Reagenzglas mit Citronensäure-Monohydrat, fügt man 0,3 ml (1 Tropfen)Glycerin hinzu und vermischt die beiden Stoffe mit einem Holzstab. Man erwärmt anschließendunter ständigem Schütteln und hält schließlich den Inhalt des Reagenzglases für ca. 2 Minuten amSieden.Arbeitsauftrag:a) Führe den Versuch nach obiger Anleitung durch und notiere deine Beobachtungen inallen Versuchsstadien sehr exakt.b) Gib die vollständige Reaktionsgleichung der Polymerbildung mit einem aussagefähigenStrukturausschnitt für das Endprodukt an.c) Erläutere um welche Herstellungsart es sich bei der Reaktion handelt und klassifiziere denentstandenen Kunststoff so ausführlich wie möglich.d) Damit die Reaktion erfolgreich verläuft, muss die Citronensäure in einem leichtenÜberschuss zugegeben werden. Überprüfe rechnerisch in welchem molaren Verhältnis dieAusgangsstoffe bei der Reaktion eingesetzt werden. (Dichte Glycerin = 1,261 g/cm³)e) Welche Eigenschaften sollte ein Kunststoff besitzen damit er in der Medizin alsNähmaterial bei Operationen im Körper eingesetzt werden kann? Beachte hier kann mankeine Fäden ziehen.f) Wie müsste man die Ausgangsstoffe ändern, damit bei der Reaktion ein Polyamidentsteht?Aufgabe 2: PolystyrolFachspezifische Information:Polystyrol (PS) ist der älteste kommerziell bekannte Kunststoff. Seit 1936 wird PS vor allem zurHerstellung von Gebrauchsmaterialien verwendet. Durch Variation der Polymerisationsbedingungenund Copolymerisation mit anderen Materialien lassen sich verschiedene, demjeweiligen Anwendungszweck angepasste Polymerisate herstellen.Beispiel 1:Erhitzt man im Reagenzglas Styrol mit Cumolhydroperoxid ca. 15 min bei ca. 90 – 140°C, soerhält man nach dem Abkühlen einen transparenten, farblosen Festkörper.Beispiel 2:Erhitzt man in einem Reagenzglas Maleinsäureanhydrid und Styrol im gleichen molarenVerhältnis, so beobachtet man, dass sich zunächst eine klare Lösung bildet, die nach weiteren 1 –2 Minuten zäh wird. Nach dem Erkalten erhält man ein festes, farbloses Harz.Vorlage 1:

1. Klausur LK 13/I 25.11.03Thema: Herstellungsverfahren für Kunststoffe________________________________________________________________________________Vorlage 2:Dieser Werkstoff wird hauptsächlich im Spritzguss und im Thermoplastischen Schaumguss(TSG) verarbeitet. Er ist• äußerst schlagzäh und für stoßfeste Teile gedacht• gut geeignet für die Kälte,• nicht kerbempfindlich,• mit guten elektrischen Eigenschaften versehen.Quelle: Kern GmbH, Technische Kunststoffteile, D-56272 Großmaischeid, Deutschland.Arbeitsauftrag:a) Erläutere die unterschiedlichen Reaktionen mit Reaktionsgleichungen in den Beispielen 1und 2 sehr ausführlich. Verwende die Vorlage 1 als Hilfe. Gib als Strukturformel desPolymers stets einen aussagefähigen Ausschnitt an.b) Skizziere und erläutere am Beispiel1 die verschiedenen Konfigurationen eines Polymers.Welche Einfluss können sie auf die Eigenschaften möglicher Kunststoffe haben?c) Die Vorlage 2 zeigt einen Strukturausschnitt eines Copolymers. Erläutere aus welchenMonomeren der Kunststoff entstanden sein könnte und welche Herstellungsart dabeizugrunde gelegt worden ist. Warum verwendet man hier die Bezeichnungen „n“ bzw.„m“?d) Der Kunststoff aus Vorlage 2 soll im Vergleich zu Polystyrol gut geeignet für dieVerwendung in der Kälte sein. Nimm Stellung zu dieser Aussage.Aufgabe 3: Erste Hilfe beim Einsatz von SekundenkleberVorlage 1:Informationen zur Ersten Hilfe und Unfallbehandlung bei Verklebungen mit Cyanacrylat-Klebstoffen (Sekundenkleber) , Stand: Februar 2000 (Ausschnitt)Herausgegeben von: • Industrieverband Klebstoffe e.V.,Düsseldorf IndustrieverbandKlebstoffe e.V.EinleitungCyanacrylat-Klebstoffe sind sehr schnell abbindende, stark klebende Produkte, die alsSekundenkleber (oder Schnellkleber, Super Kleber, Super Glue, Power Glue, Magic Glue,NASA-Kleber usw.) vermarktet werden. Cyanacrylat-Klebstoffe härten sehr schnell mitFeuchtigkeit (wie Luftfeuchtigkeit, Feuchtigkeit der Haut, Schweiß, Hauttalg, Tränenflüssigkeit,Speichel) aus. Sie können menschliches Gewebe, einschließlich Haut oder Augen, innerhalb von

1. Klausur LK 13/I 25.11.03Thema: Herstellungsverfahren für Kunststoffe________________________________________________________________________________Sekunden verkleben. Erfahrungen zeigen, dass ein sachgemäßer Umgang mit Unfällen einechirurgische Behandlung in der Regel entbehrlich macht, wenn die nachfolgenden Hinweiseund Maßnahmen beachtet werden.Auch ohne Behandlungsmaßnahmen lösen sich Cyanacrylat-Klebstoffe mit der Zeit selbst vonHaut, Augen oder Mund infolge der Einwirkung von Hautfeuchtigkeit/ -schweiß,Tränenflüssigkeit oder Speichel ab.Hautverklebungen - Haut auf HautVerklebte Hautflächen zuerst in warmem Seifenwasser oder in einer 1%igen Natriumhydrogencarbonat-Lösungeinweichen und vorsichtig zwischen die zusammengeklebten Hautflächen einePinzette, einen Spatel, ein Wattestäbchen oder einen Bleistift schieben und behutsam unterleichten Bewegungen voneinander lösen. Eventuelle Klebstoffreste mit Wasser und Seifeund/bzw. einer fetthaltigen Hautschutzsalbe/-öl von der Hand ablösen.Bei kleinflächigen Verklebungen der Haut kann auch tropfenweise Aceton (Dimethylketon)verwendet werden.Vorlage 2:Arbeitsauftrag:a) Erkläre, warum die besondere Struktur der Cyanacrylsäureethylester für die hoheGeschwindigkeit verantwortlich ist mit der die Aushärtungsreaktion einsetzt und welchenEinfluss die Luftfeuchtigkeit bzw. die Feuchtigkeit der Haut dabei spielt. Unterscheide beideiner Darstellung zwischen Start- und Polymerisationsreaktion.b) Nimm ausführlich Stellung zu den empfohlen Maßnahmen die Hautverklebungen wiederzu lösen.c) Formuliere eine Reaktion mit der sich Cyanacrylsäureethylester herstellen lassen könnte.Gehe dabei besonders auf die pH-Abhängigkeit ein.Viel Erfolg!