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Kunststoffe
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Kunststoffe Aufbau Kunststoffe bestehen aus Makromolekülen ● Bei Synthese reagieren gleiche Grundbausteine, die Monomere zu Polymeren Eigenschaften lassen sich durch makromolekulare Struktur erklären 3 Grundtypen Struktur Bindungsart Form Thermoplaste Linear o. wenig Eigenschaften Schmelzbar und verformbar verzweigte Polymerketten Abspaltung? Van der Waals H-Brücken Produkt Lassen sich bei Erwärmen verformen (Werkstoff) Polymerisation Ausgangsprodukt Monomere mit C=C Reaktion ohne Abspaltung Duroplaste Netzartig aufgebaute Makromoleküle (Netz aus Polymerketten) Thermoplaste ...Zwischen den einzelnen Polymerketten Thermisch nicht verformbar Unlöslich in Lösemitteln Elastomere Wenig vernetzte Polymere →weitmaschig vernetzt Elektronenpaarbindungen | Elektronenpaarbindungen Synthese Polymere lassen sich aus Monomeren durch verschiedene Polyreaktionen herstellen Monomer braucht min. 2 funktionelle Gruppen oder Mehrfachbildung, um Kette zu bilden Überblick Muss bei Herstellung in Form gebracht werden Thermisch nicht verformbar Hohe Dehnbarkeit Kehrt nach Druck/Zug in ursprüngliche Form zurück Polykondensation Monomere mit 2 oder mehreren funktionellen Gruppen Reaktion zu Polymer Polyaddition Reaktion ohne unter Abspaltung von z.B. Abspaltung H₂O Bifunktionell → Thermoplaste Trifunktionell → Duroplaste Polymerisation Bei der Polymerisation reagieren ungesättigte Monomere mit C-C-Zweifachbindung in einer Kettenreaktion zu linearen Polymeren. Ausgang: ungesättigtes Monomer (C=C-Zweifachbindung) Reaktionsverlauf: Kettenreaktion Produkt (Polymerisate): Lineare (wenig verzweigte) Ketten → Thermoplaste Bsp.: Polyethen, Polypropen, Polysterol, ... Anhängsel der C-Atome bleiben unbeachtet, spielen keine Rolle! Beispiel - Polyethen ● *H4 — C = C I Н Н START: Mechanismus der radikalischen Polymerisation R=R R. + KETTENREAKTION: A 1. 2. R-¢-C° R-&-&² + c = c I I 3. c=ć -R-C-C →2 R. (Radikal: einzelnes ungeparktes Elektron) ABBRUCHREAKTION: Reaktion zweier Radikale R. + R. →R-R *f4-444 R₁ + ・c-c{c-c}R ... I Anionische Polymerisation: · R-c-c-c-c- Kationische Polymerisation: -> I & R-+-+-11-17/2 I •[ƒ}}¢¢ • •» •¢¢{««©® → · - - Ⓡ {Úk-k -૬-{}-4): + . C AP² • 2-4 → A¢-²° + c = c 1 K + C=C K-c-cº ...C-C-C-C-C-C... I Polykondensation Bei einer Polykondensation werden bi- oder trifunktionelle Monomere unter Abspaltung kleiner Moleküle verknüpft- Beispiel - Polyester Ethandiol + Hexandisäure → Polyester Polyester H-Ō - C-C-O-H + Ausgang: mind....
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Alternativer Bildtext:
2 funktionelle Gruppen (Hydroxy-, Amino-, Carboxy-Gruppe) Reaktionsverlauf: Abspaltung von kleinen Molekülen (H₂O) bei Reaktion von 2 funkt. Gruppen Produkt (Polykondensate): bifunktionell → Thermoplasten, trifunktionell → Duroplasten Bsp.: Polyester, Polyamide, Aminoplaste Beispiel A: Beispiel B: ● Ethan dial H IN H Hydroxy H-O-R₁-O-H wird abgespalten H-ORA-O-C Beispiel - Polyamide H I R₁ - NI 11 H Ester Esther 10 H-O 11 C- HO 18 11 || 10 10=9 Carlooxy Ester -C-C-C-C-C²- Hexandisäure 11 Esther HO-R-COOH + HO-R-COOH + HO-R-COOH + HO-R-COOH + HO-R-COOH + HO-R-COOH "/ 1 61 ō' H Ester OH -6- HO-R-C-O-R-C-O-R-C-O-R-C-O-R-C-O-R-C R-C. 4₁ H-O-R₁-O- 01 Ester Diamin + Dicarbonsäure → Polyamid Anstelle der Esterbindung entsteht Amid-Bindung (-NH-CO-) 6-H 11 --R₂ H₂O + A IN + 3H₂O I H Ester I H- O - C - C - O - C -C-C 11 1 R₁-N-G R Amidgruppe 81 11 Ester OH + 4H₂O COOH I ( II 01 O-H Polyaddition Bei der Polyaddition lagern sich Moleküle mit funktionellen Gruppen an geeignete ungesättigte Verbindungen (Isocyanat) an. Dabei werden keine kleinen Moleküle abgespalten, sondern Wasserstoffatome übertragen. → Verknüpfung der Monomere an Endgruppen Ausgang: Monomere mit 2 oder mehreren funktionellen Gruppen die Zweifachbindung haben Reaktionsverlauf: Addition zwei funktioneller Gruppen Produkt (Polyaddukte): bifunktionell → Thermoplasten, trifunktionell → Duroplasten Bsp.: Polyurethan, Epoxidharz Beispiel - Polyurethan Isocyanat (bi- oder trifunktionell) + mehrwertiger Alkohol → Polyurethan Genauer: Isocyanat-Gruppe + Hydroxygruppe → Urethangruppe ₁0=C=N-R-Ñ = C =0) + Isocyanat gruppe Funktionelle Gruppen Hydroxy gruppe - C-H - Isocyanat gruppe -Ñ= C = O H-O-R₂ - Ō- H Hydroxygruppe alkohol. Gruppe Carlooxygruppe 01 زیار -o- -H Nitrogruppe @N-010 11 01 Aminogruppe OC=N-R₁-NC-Ō - R₂ - 6 - H -N-H H 10=ú Amidbindung -C-Ñ- Urethangruppe H Estergruppe -0-c- 0,