Polykondensation und Polyester

Die Polykondensation ist ein weiterer wichtiger Prozess zur Herstellung von Kunststoffen. Bei diesem Verfahren werden Monomere mit mindestens zwei funktionellen Gruppen verknüpft, wobei ein niedermolekulares Produkt wie Wasser oder Salzsäure abgespalten wird.

Zu den wichtigsten Polykondensaten gehören Polyester, Polyamide und Polycarbonate. Bei der Herstellung von Polyestern reagieren beispielsweise Dicarbonsäuren mit Diolen. Die Reaktion führt zur Bildung einer Ester-Bindung unter Abspaltung von Wasser.

Definition: Polykondensation - Eine chemische Reaktion, bei der Monomere unter Abspaltung kleiner Moleküle zu Polymeren verbunden werden.

Die Repetiereinheit eines linearen Polyesters besteht aus einer Carboxy-Gruppe und einer Hydroxy-Gruppe. Bei Polyamiden reagieren Dicarbonsäuren mit Diaminen, wobei die Repetiereinheit aus einer Carboxy-Gruppe und einer Amino-Gruppe besteht.

Example: Ein bekanntes Beispiel für ein Polyamid ist Nylon, das durch Polykondensation hergestellt wird und in Kleidung und technischen Anwendungen verwendet wird.

Polycarbonate entstehen durch die Reaktion von Diolen mit Phosgen. Hierbei bildet sich eine Kohlensäureester-Bindung unter Abspaltung von Salzsäure.

Highlight: Die Polykondensation ermöglicht die Herstellung einer Vielzahl von Kunststoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften, die in zahlreichen Alltagsprodukten Anwendung finden.

Radikalische Polymerisation und Kunststoffarten

Die radikalische Polymerisation ist ein wichtiger Prozess zur Herstellung von Kunststoffen. Sie läuft in drei Hauptschritten ab: Kettenstart, Kettenwachstum und Kettenabbruch.

Beim Kettenstart wird ein Radikal gebildet, meist aus organischen Peroxiden. Dieses Radikal spaltet die Doppelbindung eines Monomermoleküls, wodurch ein verlängertes Radikal entsteht. Im Kettenwachstum reagiert dieses Radikal mit weiteren Monomermolekülen, was zu einer fortlaufenden Verlängerung der Kette führt. Der Kettenabbruch erfolgt, wenn zwei Radikale miteinander reagieren.

Highlight: Die radikalische Polymerisation ist leicht von außen durch Zusatzstoffe zu steuern, setzt aber viel Wärmeenergie frei.

Kunststoffe werden basierend auf ihrer molekularen Struktur und ihren Eigenschaften in drei Hauptkategorien eingeteilt:

1. Thermoplaste: Diese bestehen aus linearen oder wenig verzweigten Molekülen. Sie werden beim Erwärmen weich und formbar und behalten beim Abkühlen ihre Form bei. Die Moleküle werden durch zwischenmolekulare Kräfte zusammengehalten.

2. Duroplaste: Sie haben eine dreidimensional vernetzte Molekülstruktur. Duroplaste sind bei Zimmertemperatur hart und spröde. Bei Erwärmung zersetzen sie sich, da die Atombindungen gespalten werden.

3. Elastomere: Diese haben eine weitmaschig, zweidimensional vernetzte Molekülstruktur. Sie sind bei Zimmertemperatur elastisch und können ihre Form bei mechanischer Einwirkung verändern, nehmen aber ihre ursprüngliche Form wieder an.

Vocabulary: Makromoleküle - Sehr große Moleküle, die aus vielen kleineren Einheiten (Monomeren) aufgebaut sind.

Example: Ein Beispiel für ein Thermoplast ist Polyethylen, das in Plastiktüten verwendet wird. Ein Duroplast-Beispiel ist Bakelit, das in elektrischen Isolatoren eingesetzt wird. Elastomere finden sich in Gummibändern oder Autoreifen.