In dieser Masterarbeit geht es darum, den Herstellungsprozess von Chlorcyan als Edukt zur zweistufigen Synthese eines Cyanatesterharzes zu optimieren und ein Novolak Cyanatester herzustellen.
Cyanatesterharze, als Basis verbesserter Faserverbundwerkstoffe, finden zunehmend Anwendung in der Elektro- und Luftfahrttechnik sowie bei Sportgeräten und stellen somit ein wirtschaftlich bedeutsames Produkt dar. Daher besteht das Ziel dieser Masterarbeit darin, Cyanatesterharz mittels eines zweistufigen Verfahrens über Chlorcyan zu synthetisieren.
Hierbei liegt der Schwerpunkt auf der Optimierung des Herstellungsverfahrens von dem als Edukt dienenden Chlorcyan.
Da das bisher verwendete Bromcyan durch am Standort selbst verfügbares Chlorcyan ersetzt werden soll, gilt dem Syntheseweg des Chlorcyans eine ganz besondere Aufmerksamkeit. Hierfür werden wesentliche Verbesserungen hinsichtlich der Dosierrate der jeweiligen Edukte Chlor und Natriumcyanid, der Wahl eines geeigneten stöchiometrischen Verhältnisses, einer geeigneten Salzsäurekonzentration und der Ausbeute angestrebt.
Des Weiteren werden verfahrenstechnische Möglichkeiten untersucht, um den Herstellungsprozess zu verbessern. Auch ist die Optimierung der Lagerstabilität von großer Bedeutung, da dies im großtechnischen Maßstab eine Batchproduktionsweise ermöglichen würde. Hierbei gilt es aus einer Reihe von Stabilisatoren jene zu finden, die neben einer entsprechenden Performance auch die benötigte Verträglichkeit bieten. Diese sollten den chemischen Zerfall, die vorzeitige Polymerisation, eine Sedimentbildung sowie farbliche Veränderungen verhindern. Somit soll eine Substitution des vorherigen Bromcyans im Prozess ermöglicht werden.
Inhaltsverzeichnis (Table of Contents)
- Zielsetzung
- Theoretischer Hintergrund
- Chlorcyan als Edukt
- Cyanatester als Produkt
- Versuchsaufbau & Durchführung
- Versuchsapparatur zur Herstellung von Chlorcyan
- Versuchsdurchführung zur Synthese von Chlorcyan
- Versuchsapparatur zur Herstellung von Cyanatester
- Versuchsdurchführung zur Synthese von Cyanatester
- Versuchsauswertung
- Versuchsauswertung Herstellung von Chlorcyan
- Lagerstabilität des Chlorcyans
- Versuchsauswertung zur Herstellung von Cyanatester via CICN
- Versuchsauswertung zur Herstellung von Cyanatester via BrCN
- Synthese via BrCN vs. CICN
- Analytische Methoden und Messgeräte
- Schlussbetrachtung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objectives and Key Themes)
Die Masterarbeit befasst sich mit der Optimierung des Herstellungsprozesses von Chlorcyan als Edukt für die zweistufige Synthese eines Cyanatesterharzes sowie der Herstellung eines Novolak Cyanatesters.
- Optimierung des Herstellungsprozesses von Chlorcyan
- Synthese eines Novolak Cyanatesters
- Etablierung von Verfahren zur Charakterisierung der Produkte
- Bewertung der Ergebnisse und Ableitung von Empfehlungen für die weitere Forschung
Zusammenfassung der Kapitel (Chapter Summaries)
Im ersten Kapitel wird die Zielsetzung der Masterarbeit erläutert. Das zweite Kapitel beleuchtet den theoretischen Hintergrund und beschreibt die Eigenschaften von Chlorcyan als Edukt und Cyanatestern als Zielprodukt. Das dritte Kapitel beschreibt den Versuchsaufbau und die Durchführung der Synthese von Chlorcyan und Cyanatester. Im vierten Kapitel werden die Ergebnisse der Versuche ausgewertet und analysiert, mit besonderem Fokus auf die Optimierung des Herstellungsprozesses. Die analytischen Methoden und Messgeräte werden im fünften Kapitel beschrieben. Die Schlussbetrachtung fasst die wichtigsten Ergebnisse zusammen und gibt Ausblick auf zukünftige Forschungsarbeiten.
Schlüsselwörter (Keywords)
Die Arbeit fokussiert sich auf die Synthese von Chlorcyan und Cyanatesterharzen. Wesentliche Themenbereiche sind die Optimierung des Herstellungsprozesses, die Charakterisierung der Produkte, die Bewertung der Ergebnisse sowie die Ableitung von Empfehlungen für die weitere Forschung.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Ziel der Optimierung des Chlorcyan-Prozesses?
Ziel ist es, Bromcyan durch das kostengünstigere und standortverfügbare Chlorcyan zu ersetzen, wobei Dosierraten, Stöchiometrie und Ausbeute verbessert werden sollen.
Wofür werden Cyanatesterharze verwendet?
Sie dienen als Basis für Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe in der Luftfahrt, Elektrotechnik und bei Sportgeräten aufgrund ihrer thermischen und mechanischen Stabilität.
Warum ist die Lagerstabilität von Chlorcyan ein Problem?
Chlorcyan neigt zum chemischen Zerfall und zur vorzeitigen Polymerisation. Eine Optimierung der Stabilität durch geeignete Stabilisatoren ist für die großtechnische Batchproduktion essenziell.
Was ist ein Novolak Cyanatester?
Es handelt sich um eine spezielle Form von Cyanatesterharzen, die auf Novolak-Prepolymeren basieren und für ihre hohe Vernetzungsdichte und Temperaturbeständigkeit bekannt sind.
Welche analytischen Methoden kommen in der Arbeit zum Einsatz?
Die Arbeit nutzt verschiedene verfahrenstechnische und chemische Analysen zur Charakterisierung der Reinheit, Ausbeute und der physikalischen Eigenschaften der synthetisierten Harze.
- Citar trabajo
- Arne Von Berswordt (Autor), 2020, Entwicklung und Scale-up zur Synthese organischer Harze, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1271782
