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Kunststoffe und Ihre Eigenschaften - Beispiele und Erklärungen

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Kunststoffe sind künstlich hergestellte makromolekulare Verbindungen, die aus Monomeren gebildet werden. Sie werden nach Herstellungsverfahren und Struktur in Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere eingeteilt. Die wichtigsten Herstellungsverfahren sind Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition. Kunststoffe haben unterschiedliche Eigenschaften je nach Molekülstruktur und Vernetzungsgrad.

Thermoplaste werden beim Erhitzen weich und verformbar.
Duroplaste zersetzen sich bei hohen Temperaturen und sind nicht verformbar.
Elastomere sind sehr elastisch und kehren nach Verformung in ihre Ausgangsform zurück.

Die Polymerisation ist eine Kettenreaktion ohne Nebenprodukte, während bei der Polykondensation Nebenprodukte abgespalten werden. Wichtige Polymere sind Polyethylen, Polyvinylchlorid und Polystyrol.

3.5.2021

19418

Kunststoffe
Als Kunststoffe bezeichnet man künstlich synthetisierte makromolekulare Verbindung.
Sie bestehen aus riesigen Molekülen (Makromo

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Grundlagen der Kunststoffe

Dieser Abschnitt gibt einen Überblick über die Definition und Einteilung von Kunststoffen. Kunststoffe sind künstlich synthetisierte makromolekulare Verbindungen, die aus Monomeren gebildet werden. Sie werden nach ihrer Herstellungsart in Polymerisate, Polykondensate und Polyaddukte eingeteilt. Zudem unterscheidet man nach ihrer Struktur Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere.

Definition: Kunststoffe sind künstlich hergestellte Materialien aus Makromolekülen (Polymeren), die aus kleineren Einheiten (Monomeren) aufgebaut sind.

Die Eigenschaften von Kunststoffen hängen von ihrer Molekülstruktur und dem Grad der Vernetzung ab. Es gibt amorphe und teilkristalline Strukturen.

Beispiel: Thermoplaste wie Plexiglas oder Frischhaltefolie werden beim Erhitzen weich und verformbar. Duroplaste wie Steckdosen oder Lichtschalter zersetzen sich bei hohen Temperaturen. Elastomere wie Gummibänder oder Reifen sind sehr elastisch.

Kunststoffe
Als Kunststoffe bezeichnet man künstlich synthetisierte makromolekulare Verbindung.
Sie bestehen aus riesigen Molekülen (Makromo

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Herstellungsverfahren von Kunststoffen

Dieser Abschnitt beschreibt die drei Hauptverfahren zur Herstellung von Kunststoffen: Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition.

Die Polymerisation ist eine Kettenreaktion, bei der sich Monomere mit Doppelbindungen verbinden. Es entstehen keine Nebenprodukte. Man unterscheidet zwischen radikalischer und ionischer Polymerisation.

Highlight: Bei der Polymerisation verbinden sich einfache Ausgangsstoffe (Monomere) über reaktive Doppelbindungen zu langen Molekülketten, ohne dass Nebenprodukte entstehen.

Die Polykondensation verwendet Ausgangsstoffe mit zwei funktionellen Gruppen. Hierbei werden Nebenprodukte wie Wasser abgespalten.

Die Polyaddition nutzt ebenfalls Ausgangsstoffe mit zwei funktionellen Gruppen, wobei mindestens ein Monomer eine Doppelbindung besitzt.

Beispiel: Wichtige Polymere sind Polyethylen (PE) für Flaschen und Folien, Polyvinylchlorid (PVC) für Fußböden und Rohre, sowie Polystyrol (PS) für Haushaltsgeräte und Verpackungen.

Kunststoffe
Als Kunststoffe bezeichnet man künstlich synthetisierte makromolekulare Verbindung.
Sie bestehen aus riesigen Molekülen (Makromo

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Polyethylen und seine Varianten

Dieser Abschnitt konzentriert sich auf Polyethylen (PE), eines der wichtigsten Polymere. Durch Variation der Reaktionsbedingungen wie Temperatur und Druck sowie durch den Einsatz von Katalysatoren lassen sich zwei verschiedene Arten von Polyethylen herstellen:

  1. Hochdruck-Polyethen
  2. Niederdruck-Polyethen (nicht im Text erwähnt, aber impliziert)

Hochdruck-Polyethen hat folgende Eigenschaften:

  • Amorphe Struktur
  • Niedrige Dichte: 0,92-0,94 g/cm³
  • Polymerisationsgrad von 200-2000 Monomeren
  • Schmelztemperatur von etwa 100°C

Example: Polyethylen wird für die Herstellung von Flaschen, Rohren und Folien verwendet.

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Polykondensation

Dieser Abschnitt erläutert den Prozess der Polykondensation. Bei der Polykondensation werden Monomere mit mindestens zwei funktionellen Gruppen zu Makromolekülen durch Kondensationsreaktionen verknüpft.

Definition: Polykondensation ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffen, bei dem niedermolekulare Nebenprodukte wie Wasser, Salzsäure oder Ammoniak abgespalten werden.

Der Prozess läuft in zwei Hauptschritten ab:

  1. Veresterung: Hierbei reagieren zwei funktionelle Gruppen miteinander.
  2. Vielfache Wiederholung der Veresterung: Dieser Schritt führt zur Bildung langer Molekülketten.

Highlight: Bei der Polykondensation werden bifunktionelle Monomere (mit 2 funktionellen Gruppen) eingesetzt, um lineare Polymere zu bilden.

Kunststoffe
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Polymerisation im Detail

Dieser Abschnitt erklärt den Prozess der Polymerisation genauer. Es werden die radikalische und ionische Polymerisation beschrieben.

Bei der radikalischen Polymerisation sind Radikale die Initiatoren. Der Prozess läuft in drei Schritten ab:

  1. Startreaktion: Ein Startradikal spaltet die Doppelbindung des Monomers.
  2. Kettenwachstum: Das neue Radikal reagiert mit weiteren Monomeren.
  3. Abbruchreaktion: Zwei Radikale werden miteinander kombiniert.

Vocabulary: Der Polymerisationsgrad gibt die Anzahl der in einem Makromolekül gebundenen Monomere an.

Bei der ionischen Polymerisation sind Ionen die Initiatoren. Man unterscheidet zwischen kationischer und anionischer Polymerisation.

Highlight: Die Abbruchreaktion erfolgt rein statistisch, wodurch Makromoleküle unterschiedlicher Kettenlänge entstehen.

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Thermoplaste werden beim Erhitzen weich und verformbar.
Duroplaste zersetzen sich bei hohen Temperaturen und sind nicht verformbar.
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Grundlagen der Kunststoffe

Dieser Abschnitt gibt einen Überblick über die Definition und Einteilung von Kunststoffen. Kunststoffe sind künstlich synthetisierte makromolekulare Verbindungen, die aus Monomeren gebildet werden. Sie werden nach ihrer Herstellungsart in Polymerisate, Polykondensate und Polyaddukte eingeteilt. Zudem unterscheidet man nach ihrer Struktur Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere.

Definition: Kunststoffe sind künstlich hergestellte Materialien aus Makromolekülen (Polymeren), die aus kleineren Einheiten (Monomeren) aufgebaut sind.

Die Eigenschaften von Kunststoffen hängen von ihrer Molekülstruktur und dem Grad der Vernetzung ab. Es gibt amorphe und teilkristalline Strukturen.

Beispiel: Thermoplaste wie Plexiglas oder Frischhaltefolie werden beim Erhitzen weich und verformbar. Duroplaste wie Steckdosen oder Lichtschalter zersetzen sich bei hohen Temperaturen. Elastomere wie Gummibänder oder Reifen sind sehr elastisch.

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Herstellungsverfahren von Kunststoffen

Dieser Abschnitt beschreibt die drei Hauptverfahren zur Herstellung von Kunststoffen: Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition.

Die Polymerisation ist eine Kettenreaktion, bei der sich Monomere mit Doppelbindungen verbinden. Es entstehen keine Nebenprodukte. Man unterscheidet zwischen radikalischer und ionischer Polymerisation.

Highlight: Bei der Polymerisation verbinden sich einfache Ausgangsstoffe (Monomere) über reaktive Doppelbindungen zu langen Molekülketten, ohne dass Nebenprodukte entstehen.

Die Polykondensation verwendet Ausgangsstoffe mit zwei funktionellen Gruppen. Hierbei werden Nebenprodukte wie Wasser abgespalten.

Die Polyaddition nutzt ebenfalls Ausgangsstoffe mit zwei funktionellen Gruppen, wobei mindestens ein Monomer eine Doppelbindung besitzt.

Beispiel: Wichtige Polymere sind Polyethylen (PE) für Flaschen und Folien, Polyvinylchlorid (PVC) für Fußböden und Rohre, sowie Polystyrol (PS) für Haushaltsgeräte und Verpackungen.

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Polyethylen und seine Varianten

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  1. Hochdruck-Polyethen
  2. Niederdruck-Polyethen (nicht im Text erwähnt, aber impliziert)

Hochdruck-Polyethen hat folgende Eigenschaften:

  • Amorphe Struktur
  • Niedrige Dichte: 0,92-0,94 g/cm³
  • Polymerisationsgrad von 200-2000 Monomeren
  • Schmelztemperatur von etwa 100°C

Example: Polyethylen wird für die Herstellung von Flaschen, Rohren und Folien verwendet.

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Polykondensation

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Definition: Polykondensation ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffen, bei dem niedermolekulare Nebenprodukte wie Wasser, Salzsäure oder Ammoniak abgespalten werden.

Der Prozess läuft in zwei Hauptschritten ab:

  1. Veresterung: Hierbei reagieren zwei funktionelle Gruppen miteinander.
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Polymerisation im Detail

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Bei der radikalischen Polymerisation sind Radikale die Initiatoren. Der Prozess läuft in drei Schritten ab:

  1. Startreaktion: Ein Startradikal spaltet die Doppelbindung des Monomers.
  2. Kettenwachstum: Das neue Radikal reagiert mit weiteren Monomeren.
  3. Abbruchreaktion: Zwei Radikale werden miteinander kombiniert.

Vocabulary: Der Polymerisationsgrad gibt die Anzahl der in einem Makromolekül gebundenen Monomere an.

Bei der ionischen Polymerisation sind Ionen die Initiatoren. Man unterscheidet zwischen kationischer und anionischer Polymerisation.

Highlight: Die Abbruchreaktion erfolgt rein statistisch, wodurch Makromoleküle unterschiedlicher Kettenlänge entstehen.

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