Kunststoffe (Teil 2)

Kunststoffe (Teil 2)
Polymere (allgemein)
Bei vollsynthetischen Kunststoffen dienen niedermolekulare Verbindungen
als Ausgangstoffe: Die Monomere. Diese reagieren durch sog.
Polyreaktionen (Polymerisation/Polykondensation/Polyaddition) zu
Polymeren.
Zu den bekanntesten Polymeren gehören Polyethen (PE), Polypropylen
(PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (geschäumt: Styropor, PS),
Polyester, Polymethylmetacrylat (Plexiglas, PMME) und Polyfluorethen
(Teflon).
Es gibt verschiedene Polyreaktionen:
a) Polymerisation: Es bilden sich keine Nebenprodukte - das Polymerisat
hat die gleiche prozentuale Zusammensetzung wie die Monomere. Die
Reaktion läuft i.d.R. unter Einfluss von Katalysatoren, Wärme oder beidem
ab. Die Polymerisation verläuft als eine Kettenreaktion, die im
Wesentlichen durch 3 Phasen gekennzeichnet ist:1. Start, 2. Wachstum, 3.
Abbruch (Schema).
b) Polykondensation: Die Verknüpfung von Monomeren mit mindestens
zwei funktionellen Gruppen unter Abspaltung kleiner Moleküle (meist
Wasser) zu Polymeren. Das bekannteste Beispiel ist die Veresterung
(Carbonsäure + Alkohol = Ester).
c) Polyaddition: Die Polyaddition ist wie die Polykondensation eine
Stufenreaktion, bei der jedoch keine Nebenprodukte abgespalten werden.
Die Vernetzung geschieht durch intermolekulare Umlagerungen, bei denen
sich die Wasserstoffatome aus den funktionelle Gruppen zu einem anderen
Molekül verschieben. Die sich hierbei bildenden Hauptvalenzen bewirken
die Verknüpfung. Die Reaktion ist beendet, wenn keine funktionellen
Gruppen der Ausgangstoffe mehr zu Verfügung stehen. Daher ist zur
vollständigen Polymerbildung also eine genaue mengenmäßige
Abstimmung der Ausgangsstoffe erforderlich.
Nylon®
Nylon ist ein Kondensationspolymer, dessen identische Einheiten über Amide
verbunden sind - daher wird es auch als Polyamid bezeichnet. Nylon war die
erste synthetische Faser, die vollständig aus anorganischen Stoffen hergestellt
wurde.
Nylon wird aus den Chemikalien Hexamethylendiamin und Adipinsäure durch
Polymerisation gewonnen. Die häufigste Variante ist Nylon 6,6, auch Nylon 66
oder PA66 genannt.
Die im Versuch verwendeten Chemikalien sind nicht mischbar und somit läuft
eine Grenzflächenkondensation ab. Diese Grenzfläche konnte als Faser auf das
Spinnrad abgewickelt werden.
In der Praxis werden Synthesefasen mit Spinndüsen, durch die die Chemikalien
gedrückt werden, hergestellt.
Hartschaum aus Polyurethan
Polyurethane (Abk. PU oder PUR) sind
Kunststoffe, die bei der
Polyadditionsreaktion eines
Polyalkohols und eines Polyisocyanats
entstehen.
Aus ihnen werden Matratzen,
Schuhsohlen, Dichtungen, Fußböden,
Lacke, Klebstoffe, Vergussmassen und
vieles mehr hergestellt.
Polyurethan wird im Baubereich als 1oder 2-Komponenten-Schaum (PUSchaum) z.B. zum Abdichten von Fugen
im Beton verwendet. Textilfasern wie
Elastan und Spandex bestehen ebenfalls
größtenteils aus Polyurethan.
In unserem Versuch wurden
Desmophen® (die Diolkomponente),
Desmodur® (die
Diisocyanatkomponente) und Wasser in
einem Becherglas vermischt bis die
Reaktion einsetzte. Durch Einsatz von
mehr Wasser konnte der Schaum
weicher gemacht werden.
Im rechten Bild hat ein Schüler mal
wieder übertrieben...