Hans-Rudolf NiederbergerVordergut8772 Nidfurn

Ausgabe30. Mai 2006

Inhalt

Grundbausteine

Polyaddition

WebQuest Werkstoffe der Elektrotechnik24. Herstellung der Kunststoffe

Polymerisation

Polykondensation

Zusammenfassung

Einteilung

Inhalt

Von besonderer Bedeutung für die Herstellung der Kunststoffe sind die Makromoleküle, Moleküle, die aus einer Vielzahl von Einzelmolekülen (...30´000) aufgebaut sind. Die Verbindung vom Einzelmolekül zum Makromolekül kann dabei auf drei Arten geschehen:

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Polymerisation

Polykondensation

Zusammenfassung

Einteilung

Grundbausteine Kunststoffe sind aus folgenden Grundelementen aufgebaut:

Kohlenstoff (C) Wasserstoff (H) Sauerstoff (O)

Teilweise kommen noch Stickstoff, Schwefel, Fluor und Chlor hinzu. Die Gruppe der Silikone enthält als Hauptelement Silizium. Diese Grundelemente sind in Kohle, Kalk, Wasser und Luft sowie Erdöl und Quarz enthalten. Über teilweise sehr komplizierte chemische Prozesse stellt man aus diesen Grundelementen, meist jedoch, aus Destillationsprodukten von Erdöl, die Ausgangsmaterialien für Kunststoffe her.

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Einteilung

GrundbausteineAusgangsstoffe der Kunststoffe

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Polykondensation

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Einteilung

Grundbausteine

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Am Aufbau eines Kunststoffes sind allgemein nur wenige Grundstoffe beteiligt, deren Atome sich im Verhältnis ihrer Wertigkeit zu Molekülen verbindet.

Elemente Wertigkeit Atomschematis

ch

Elemente Wertigkeit Atomschematis

ch

KohlenstoffC

4 ChlorCl

1

WasserstoffH

1 SiliziumSi

4

SauerstoffO

2 SchwefelS

2

StickstoffN

3

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Einteilung

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Plaste (Kunststoffe) bestehen aus Makromolekülen, deren Einzelmoleküle organische Kohlenstoff-Verbindungen sind.

Vom Einzelmolekül zum Makromolekül. Durch Aufbrechen eines Stranges der Doppelbindung bei einem Einzelmolekül verbinden sich durch die frei gewordenen Valenzen die Einzelmoleküle zu Makromolekülen.

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Polykondensation

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Einteilung

Grundbausteine

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Arten der Makromoleküle und ihr Verhalten:

Die grundlegenden Eigenschaften der Makromoleküle hängen weitgehend von der Gestalt der Makromoleküle ab. Solche Moleküle können in Form von Fäden, Verzweigungen oder Netzen auftreten.

Art der Molekühle

Aufbau schematisch

Struktur des Stoffes

schematisch

Verhalten

Fadenmolekül

Thermoplasstisch

Verzweigte Moleküle

Thermoplastisch

Vernetzte Moleküle

Weite Vernetzung

elastisch Enge Vernetzung

duroplastisch

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Polymerisation

Die Kettenverlängerung erfolgt entweder durch radikalische oder durch ionische Polymerisation.

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Polymerisation

Polymerisation Die einzelnen Bausteine werden unter Aufspaltung von Doppelbindungen auseinandergereiht.

Bausteine aneinandergereiht (Polyethylen)

Einzelne Bausteine (Ethylen)

Doppelbindungen werden aufgespalten (aktiviert)

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Einteilung

Polykondensation

Bei der Verbindung der Einzelbausteine zum Grossmolekül wird meist Wasser oder Alkohol frei. Die Einzelbausteine werden dabei geringfügig chemisch verändert.

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Einteilung

Polyaddition

Bei den Einzelbausteinen werden zunächts Bindungen aufgespalten (ähnliche wie bei der Polymerisation).

Vor der endgültigen Bindung der Einzelbeisteine zum Grossmolekül finden noch innermolekulare Umlagerungen statt.

Dabei werden vor allem Stickstoff- und Sauerstoffatome zu den Nahtstellen zwischen den Einzelbausteinen verlagert.

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Polymerisation

Polykondensation

Zusammenfassung

Einteilung

Zusammenfassung

Naturstoffe abgewandelt

Kunstoffe aus Natursoffen „Zellulose-Kunsstoffe“

Polimerisation Polimerisation heisst der Vorgang, bei dem gleichchartige Einzelmoleküle (Monomere) zu einem Riesenmolekül (Polymer) aneinandergereiht werden.

Die so entstandenen Kunststoffe heissen Polymerisate.

Polykondensation Polykondensation ist die Verbindung vieler Grundmoleküle mit je einem weiteren Molekül zu einem Riesenmolekül, wobei beim Zusammenschluss einzelne Atome abgespalten werden. Sie verbinden sich zu kleineren Molekülen (z.B. Wasser) und verlassen den sich bildenden Stoff.

Die entstandenen Stoffe heissen Polykondensate.

Polyaddition Polyaddition ist die Vereinigung vieler Grundmoleküle durch das Anlagern weiterer verschiedenartiger Moleküle ohne Abspaltung von flüchtigen Bestandteilen.

Die entstandenen Stoffe heissen Polyaddukte

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Polyaddition

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Polykondensation

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EinteilungEinteilung

Die Einteilung der Kunststoffe kann nach verschiedenen Gesichtspunkten vorgenommen werden. Gebräuchlich ist die Gruppierung nach dem Verhalten in der Wärme.

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Polymerisation

Polykondensation

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EinteilungEinteilung

ThermoplasteThermoplaste sind Kunststoffe, die mit zunehmender Erwärmung erweichen, plastisch und in einzelnen Fällen sogar flüssig werden. Bei Abkühlung werden sie wieder fest, bei Unterkühlung sogar spröde. Einige bekannte Thermoplaste wollen wir näher untersuchen.

Polyvinilchlorid (PVC) Polyäthylen (PE) Polyamid (PA) Polytetrafluorethylen (PTFE) Polystyrol (PS) Polyacrylate (PMMA, PAN) Polypropylen (PVDF,PP)

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Polymerisation

Polykondensation

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EinteilungEinteilung

DuroplasteEinmal geformt, den plastischen Zustand durchlaufen erharten Duroplaste bei einer bestimmten Temperatur endgültig. Sie lassen sich nicht mehr erweichen. Sie bestehen aus Kunstharzen.

Phenoplaste (PF) Aminoplaste (UF) Epoxydharze (EP)

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