Name: Pauline Kircher, 06-2017
Kunststoffe I: Allgemeines und die radikalische Polymerisation
Allgemeines:
- Kunststoffe bestehen aus langkettigen Kohlenwasserstoffen
- sie bestehen aus langen,ineinander verschlungenen Molekkülketten (=Polymere)
- aufgrund der Größe der einzelnen Moleküle spricht man von Makromolekülen
- Makromoleküle setzen sich aus wiederholenden Grundeinheiten,den Monomeren, zusammen
- ein Monomer ist ein Einzelbaustein
- Polymere sind Makromoleküle, bestehend aus vielen durch Atombindungen verknüpften Monomeren
- Polymere haben eine geringe Dichte,schlechte Leitfähigkeit für Wärme und Strom, jedoch ein hohe Beständigkeit gegen Säuren und Laugen
- Kunststoffe sind sehr lange haltbar, schmelzen oder verkohlen jedoch bei höheren Temperaturen (nicht temperaturbeständig)
- sie sind wenig kratzfest und oft brüchig
- Kunststoffe neigen zur elektrostatischen Aufladung
Einteilung der Kunststoffe nach Eigenschaften:
- a) Thermoplaste
- b) Duroplaste
- c) Elastomere
a) Thermoplaste
- die Thermoplaste sind bei Hitze verformbar, schwer entzündbar und geruchs- und geschmacksneutral
- die Polymere der Thermoplaste sind lang und linear und wenig verzweigt
- die Moleküle sind parallel angeordnet oder liegen als Knäul vor
- die Polymerketten sind nicht alle identisch, weswegen verschiedene Atomgewichte und zugleich auch unterschiedliche Wechselwirkungen der Atome untereinander vorliegen
-die Folge sind unterschiedliche Siede- und Schmelzpunkte bei den Polymerketten, weshalb man auch eher von Siede- und Schmelzbereichen spricht
- die Polymerketten werden beim Schmelzen nicht verändert, da nach der Abkühlung der gleiche Kunststoff vorliegt, nur in einer anderen Form
- Beispiele: Polyethylen, Polysryrol, Polyamid
b) Duroplaste
- Duroplaste sind schwer entflammbar und, wie die Thermoplaste, geruchs- und geschmacksneutral
- sie schmelzen nicht und werden auch bei hohen Temperaturen nicht weich
- Duroplaste bleiben lange hart und spröde, bis sie verkohlen
- die Polymere der Duroplasten sind untereinander dreidimensional vernetzt, was die hohe Härte und Festigkeit erklärt
- bei Hitze bleibt die dreidimensionale Vernetzung erhalten
- es liegen Makromoleküle vor, die untereinander durch feste Atombindungen verbunden sind
- Beispiele: Phenoplast, Aminoplast
c) Elastomere
- Elastomere sind nicht schmelzbar, aber leicht entzündbar
- elastisch wie Gummi
- Elastomere nehmen schnell wieder ihre ursprüngliche Form an, können aber nicht dauerhaft verformt werden
- die Polymerketten sind zwar untereinander vernetzt und verknäult, vielmehr jedoch liegt eine weitmaschige Vernetzung vor
- zieht man an Elastomeren, werden die Polymerknäule auseinander gezogen und die Makromoleküle gleiten aneinander
- hört der Zug auf, so verknäulen die Moleküle wieder in ihre ursprüngliche Form
- Beispiele: Polyurethan, Polyester (Kunstfasern)
Radikalische Polymerisation
Die radikalische Substitution ist einer von vier Mechanismen, wwie Kinststoffe im Labor gebildet werden können.
Die Polymerisation muss durch Startmoleküle in Gang gesetzt werden:
1) im Fall der radikalischen Polymerisation: Bildung eines Radikals
2) Kettenstart: Ein Radikal spaltet die Doppelbindung eines Monomermoleküls auf, wobei ein verlängerstes Radikal entsteht.
3) Kettenwachstum: Dieses Radikal reagiert mit einem weiteren Monomermolekül unter Kettenverlängerung.
4) Kettenabbruch: Diese Reaktion setzt sich so lange fort, bis zwei Radikale miteinander reagieren und somit einen Kettenabbruch bewirken.
- die radikalische Polymerisation wird hauptsächlich für die Herstellung billigere Kunststoffe wie z.B. PVC (Polyvinylchlorid) oder PE (Polyethylen) eingesetzt.