Kunststofftypen und ihre mechanischen & thermischen Eigenschaften

Die erste Seite führt in die Grundlagen der Kunststofftypen ein und erläutert die wesentlichen Eigenschaften von Thermoplasten und Duroplasten. Thermoplaste zeichnen sich durch ihre Verformbarkeit bei Erwärmung aus, während Duroplaste hart und spröde sind.

Definition: Thermoplaste sind Kunststoffe, die bei Erwärmung verformbar sind und beim Abkühlen ihre gegebene Form beibehalten.

Thermoplaste bestehen aus linearen oder leicht verzweigten Polymerketten, die durch intermolekulare Kräfte wie Van-der-Waals-Kräfte und Dipol-Dipol-Wechselwirkungen zusammengehalten werden. Ihre Struktur kann kristallin oder amorph sein, was die Wirksamkeit dieser Kräfte beeinflusst.

Beispiel: Alltagsgegenstände aus Thermoplasten sind Lego-Steine, Eimer und Lineale.

Im Gegensatz dazu sind Duroplaste hart und spröde. Sie zersetzen sich bei Erwärmung und sind mechanisch nicht verformbar. Ihre Struktur besteht aus engmaschig vernetzten Polymerketten, die durch Elektronenpaarbindungen verbunden sind.

Highlight: Die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften von Thermoplasten und Duroplasten resultieren aus ihrer molekularen Struktur und den Bindungskräften zwischen den Polymerketten.

Polyaddition: Eine dritte Methode zur Kunststoffherstellung

Die achte Seite behandelt die Polyaddition, eine weitere wichtige Methode zur Herstellung von Kunststoffen. Diese Technik unterscheidet sich von der radikalischen Polymerisation und der Polykondensation durch ihren spezifischen Reaktionsmechanismus.

Definition: Polyaddition ist ein Verfahren, bei dem zwei verschiedene Monomere mit jeweils mindestens zwei funktionellen Gruppen ohne Abspaltung von Nebenprodukten miteinander reagieren.

Hauptmerkmale der Polyaddition:

1. Die Reaktion erfolgt durch Protonenübertragung zwischen den Monomeren.
2. Ein wichtiges Produkt der Polyaddition sind Polyurethane, die aus Diolen und Diisocyanaten hergestellt werden.

Beispiel: Bei der Bildung eines Polyurethans reagiert die Isocyanat-Gruppe (-N=C=O) eines Monomers mit der Hydroxyl-Gruppe (-OH) des anderen Monomers unter Bildung einer Urethan-Gruppe.

Highlight: Polyurethane, die durch Polyaddition hergestellt werden, zeichnen sich durch vielseitige mechanische Eigenschaften aus und können von weichen Schäumen bis zu harten Kunststoffen reichen.

Ein besonderer Aspekt der Polyurethan-Herstellung ist die Möglichkeit, Schaumstoffe zu produzieren. Durch Zugabe von Wasser entsteht eine Nebenreaktion, bei der CO₂ freigesetzt wird, was zum Aufschäumen des Materials führt. Dies ermöglicht die Herstellung von PU-Schaumstoffen mit verschiedenen Dichten und Eigenschaften.

Vocabulary: Diisocyanat - Eine Verbindung mit zwei Isocyanat-Gruppen (-N=C=O), die als Ausgangsstoff für die Polyurethan-Herstellung dient.

Die Polyaddition bietet große Flexibilität in der Kunststoffherstellung, da die Eigenschaften des Endprodukts durch die Wahl der Ausgangsmonomere und die Reaktionsbedingungen fein abgestimmt werden können. Dies macht Polyadditionsprodukte wie Polyurethane zu wichtigen Materialien in verschiedenen Industriezweigen, von der Automobilherstellung bis zur Möbelindustrie.