Um einen Kunststoff aus einer Vielzahl an Polymeren aufzubauen, gibt es im Wesentlichen drei “Herstellungsverfahren”: Polymerisation, Polyaddition und Polykondensation. Alle diese Herstellungsverfahren haben gleich, dass aus Monomeren sogenannte Polymere entstehen. Bei der Polyaddition reagieren mind. zwei unterschiedliche Monomere miteinander, während bei der Polymerisation die Polymere aus dem immer gleichen Monomer hergestellt werden. Bei der Polykondensation reagieren zwei unterschiedliche Monomere miteinander unter Abspaltung eines kleinen Moleküls (z.B. Wasser). Nachfolgend werden typische Kunststoffe aufgelistet:
Bekannte Kunststoffe
- Polyethylen (=> Thermoplast): Polyethylen kommt hauptsächlich als Niederdruckpolyethylen (PE hart) oder Hochdruckpolyethylen (PE weich) vor. Niederdruckpolyethylen weist unverzweigte Polymerketten auf. Daher liegt eine dichte “Molekülpackung” vor. Daher hat das Niederdruckpolyethylen eine höhere Dichte als Hochdruckethylen und ist härter und hitzebeständiger. Das Hochdruckpolyethylen hat im Gegensatz eine verzweigte Kettenstruktur, wodurch die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften erklärbar sind. Der Vorteil von Polyethylen liegt in der hohen Beständigkeit gegenüber Chemikalien. Das Polyethylen wird wie das Polypropylen der Gruppe der Polyolefine zugeordnet
- Polypropylen (=> Thermoplast): Im Vergleich zum Polyethylen verfügt das PP an der Kette noch eine seitliche “CH3-Gruppe”. Daher verfügt das Polypropylen über keine dichte Molekülpackung. Daher ist die Dichte von Polypropylen geringer als Polyethylen. Durch die Seitenkette ist Stärke der Sekundärbindung (Van-der-Waals-Kräfte) im Polypropylen größer als im Polyethylen. Daher ist das Polypropylen auch thermisch beständiger. Polypropylen hat eine hohe Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen.
- Polystyrol (=> Thermoplast): Im Vergleich zu PP und PE bildet der Benzolring eine besonders “raumbeanspruchende” Gruppe. Das Polystyrol ist thermisch stabil bis etwa 70 °C. Als “normales” Polystyrol (kein aufgeschäumtes PS) liegt PS als harter, spröder und brechbarer Kunststoff vor. Polystyrol ist aufgrund der Struktur wenig beständig gegen organische Lösungsmittel (wie z.B. Benzin), während Polystyrol gegenüber Säuren und Laugen beständig.
- Polyvinylchlorid (Thermolast): Polyvinylchlorid gibt es in zwei Ausführungen (mit und ohne Weichmacher). Ohne Weichmacher wird Polyvinylchlorid als “PVC hart” bezeichnet (heute wird es als PVC-U bezeichnet). Durch Zugabe von bis 60 % Weichmacher entsteht “PVC weich” (heute wird es als PVC-P bezeichnet). Gegenüber von Säuren, Laugen, und Alkoholen ist PVC beständig, während es gegenüber Aceton und Estern nicht beständig ist.
- Polyamide: Polyamide entstehen durch die Reaktion von Alkansäuren mit einem “organischen” Amin. Dabei werden die einzelnen Monomere über die sogenannte Amidbindung verknüpft. Polyamide sind beständig gegenüber vielen organischen Lösungsmittel wie Aceton oder Ester, aber nicht beständig gegenüber Säuren.
Typische Kunststoffe – Beispiele – Testfragen/-aufgaben
1. Wie heißt der am häufigsten verwendete Kunststoff und wo kommt er vor?
Der am häufigsten verwendete Kunststoff ist Polyethylen. Er kommt in vielen Alltagsprodukten wie Plastiktüten, Flaschen und Küchenutensilien vor.
2. Was ist Polypropylen und in welchen Produkten wird es genutzt?
Polypropylen ist ein hitzebeständiger Kunststoff, der in Produkten wie Lebensmittelverpackungen, Autozubehör und medizinischen Geräten verwendet wird.
3. Nennen Sie drei Eigenschaften von Polystyrol.
Polystyrol ist leicht, isoliert gut und ist ungiftig. Es findet Verwendung in Kühlschränken, Verpackungen und Spielzeug.
4. Was ist Polyvinylchlorid und wo wird es verwendet?
Polyvinylchlorid, auch bekannt als PVC, ist ein Kunststoff, der oft in Bau- und Dekorationsmaterialien, Rohren und Schläuchen verwendet wird.
5. Warum wird Polyethylen terephthalate (PET) in der Lebensmittelindustrie genutzt?
Polyethylen terephthalate (PET) wird in der Lebensmittelindustrie genutzt, weil es nicht reaktiv ist, was bedeutet, dass es die Eigenschaften des Essens oder Trinkens nicht verändert.
6. Was ist Polycarbonat und wo kommt es zum Einsatz?
Polycarbonat ist ein transparenter und sehr widerstandsfähiger Kunststoff. Es wird oft für Produkte wie Brillen, CDs, DVDs und in der Automobilindustrie eingesetzt.
7. Was versteht man unter einem thermoplastischen Kunststoff?
Thermoplastische Kunststoffe sind Kunststoffe, die bei Erwärmung weich werden und bei Abkühlung wieder erstarren. Beispiele sind Polyethylen und Polyvinylchlorid.
8. Was sind duroplastische Kunststoffe und nennen Sie zwei Beispiele?
Duroplastische Kunststoffe sind Kunststoffe, die nicht schmelzen, wenn sie erhitzt werden. Beispiele sind Phenoplast und Aminoplast.
9. Was sind Elastomere und wie werden sie verwendet?
Elastomere sind Kunststoffe, die sich verformen können und dann wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Sie werden oft in Produkten wie Gummibändern und Auto-Reifen verwendet.
10. Was versteht man unter Biokunststoffen?
Unter Biokunststoffen versteht man Kunststoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden oder biologisch abbaubar sind. Sie sind eine umweltfreundlichere Alternative zu konventionellen Kunststoffen.
