Online-Seminar Polymerverfahrenstechnik: Kettenwachstumspolymere

17. - 18. September 2020 Online-Seminar Teaserbild

Verfahren zur Herstellung, zur Verarbeitung und zum Recycling von Kettenwachstumspolymeren weisen gegenüber der Prozesstechnik für niedermolekulare Komponenten spezifische Besonderheiten auf.

Die Synthesen von Polyolefinen sind bei Standardreaktionsenthalpien zwischen -55 und -110 kJ/mol moderat exotherm, dennoch neigen besonders absatzweise geführte Prozesse zum Durchgehen bzw. zum Runaway. Wegen der teilweise während der Synthese um viele Größenordnungen ansteigenden Viskosität und der geringen Wärmeleitfähigkeit ist der Wärmeübergang von der Polymerschmelze auf die Kühlflächen schlecht.

Die meisten Polymerreaktionen werden neben dem Wärmetransport durch den Stofftransport kontrolliert. Dies führt bei vielen Synthesen von Polyolefinen trotz isothermer Bedingungen zum Anstieg der Reaktionsgeschwindigkeit und damit zum Anstieg des abzuführenden Wärmestroms, obwohl im Zuge des Reaktionsfortschritts die Monomerkonzentrationen sinken.

Die Prozessfenster für Temperatur und Verweilzeit sind eng. Oberhalb des Schmelzpunktes sind Polymere sauerstoffempfindlich und neigen zur Gelbfärbung sowie sind die Reinheitsanforderungen an einige Monomere sehr hoch.

Nach dem Granulieren muss das Granulat getrocknet werden, bzw. es müssen Monomerreste und / oder Lösungsmittelreste entfernt werden. Bei der pneumatischen Förderung und beim Lagern im Silo muss neben der Möglichkeit der Bildung explosionsfähiger Gemische durch Ausgasen niedermolekularer energiereicher Komponenten auch die Gefahr der Staubexplosion durch den Feinstaubanteil berücksichtigt werden.

Bei der Verarbeitung verhalten sich Polyolefine im Vergleich zu Polykondensationsprodukten wie PET oder PA 6 „gutmütig“. Sie müssen in der Regel vor dem erneuten Aufschmelzen nicht sorgfältig getrocknet werden, und es laufen beim Aufschmelzen bzw. bei der Extrusion sowie bei der Schmelzefiltration im Zuge des Recyclings keine signifikanten chemische Reaktionen ab.

Beim Recycling gibt es zwischen den verschiedenen Polyolefinen große Unterschiede. Einige wie PMMA, PS und Epoxidharze können chemisch unter erneuter Gewinnung der Monomere recycelt werden. Bei anderen, wie PE, PP und PVC gelingt dies aus thermodynamischen Gründen nicht. Bei dieser Gruppe kommt es beim Recycling zum Downcycling; die Recyclingprodukte weisen dann nicht mehr die ursprüngliche Qualität bzw. Spezifikation auf.

Bei diesen geschilderten prozesstechnischen Herausforderungen setzt das Seminar „Polymerverfahrenstechnik, Kettenwachstumsreaktionen“ an. Im Zentrum des Seminars stehen die chemischen und prozesstechnischen Besonderheiten der Polymerverfahrenstechnik von Kettenwachstumspolymeren sowie die Vorstellung von Verfahren sowie Apparaten und Maschinen, die hochspezialisiert entwickelt wurden, um mit diesen Besonderheiten wirtschaftlich attraktiv umzugehen.

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Zielsetzung

Dozent

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Bildquelle: Thomas Rieckmann

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