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Titel:

Kunststoffe


  Note: 2   Klasse: 8









Arbeit: 1. Woran erkennt man Kunststoffe?

Kunststoffe sind organische Verbindungen, die aus Makromolekülen (Polymere) aufgebaut sind. Im allgemeinen bezeichnet man Kunststoffe als Stoffe, deren Grundbestandteil synthetisch oder halbsynthetisch erzeugte Polymere sind.

2. Um eine Polymerisation zu starten, müssen Initiatoren zugesetzt werden. Inwiefern hängt der Reaktionstyp von der Wahl des Initiators ab?

Es gibt drei verschiedene Reaktionstypen; die Polymerisation, die Polykondensation und die Polyaddition.

Radikalische Polymerisation: Solche Polymerisationen müssen immer mindestens ein ungebundenes Elektronenpaar haben.
Ionische Polymerisation: Sie wird nur durch Ionen ausgelöst, welche in diesem fall addiert werden.
Polymerisation an Katalysatoren: Hier wird einfach ein Katalysator verwendet (z.B.: Zirkonium und Titanverbindungen)

3. Polyethen ist ein Thermoplast (Plastomer). Was versteht man darunter? Wodurch unterscheiden sich Thermoplaste von Duroplasten und Elastomeren?

Thermoplaste sind Polymere ohne Vernetzungen.
Sie besitzen keinen genauen Schmelzpunkt sondern einen Erweichungspunkt. Im weichen Zustand können sie verformt werden und beim Abkühlen werden sie wieder hart.
Die Eigenschaften hängen von der Anordnung der Ketten ab. In Bereichen von geordneten Ketten (= kristallähnliche Struktur) sind die zwischenmolekularen Kräfte stärker. In ungeordneten Bereichen besitzen sie elastische Eigenschaften.

Elaste sind Polymere mit einigen Vernetzungen.
Wie der Name schon sagt, zeigen Elaste ein gummielastisches Verhalten. Sie bestehen aus Großteils ungeordneten Makromolekülketten. Wenn man Druck auf das Material ausübt ordnen sich die Ketten und der Stoff wird stabiler. Doch wegen den geringen Kräften zwischen den Molekülen kehren die Stoffe sofort wieder in den ungeordneten Zustand zurück.
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Duroplaste sind Polymere mit vielen Vernetzungen.
Sie sind härter und spröder als Thermoplaste. Sie sind nicht durch Erwärmen verformbar und zersetzen sich über 300 ºC. Sie sind eng durch Atombindungen vernetzt und sind nur durch mechanische Einflüsse bearbeiten. Entweder werden sie direkt in einer Form erzeugt oder erst in einem zweiten schritt vernetzt.

4. In den folgenden Versuchen werden 4 der 5 sogenannten Massenkunststoffe untersucht: Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) und Polyvinylchlorid (PVC). Die Monomere heißen Ethen, Propen, Vinylchlorid (Chlorethen) und Styrol. Wie sieht jeweils die Grundstruktur der Kette aus?

Polyethylen (PE): ein Monomer





Polypropylen (PP): ein Monomer





Polyvinylchlorid (PVC): ein Monomer





Polystyrol (PS):






5. Polyethen kann auf zwei verschiedene Arten hergestellt werden. Dabei entstehen Kunststoffe unterschiedlicher Dichte (HDPE und LDPE). Ordne die angeführten Begriffe logisch der entsprechenden Stelle in der Tabelle zu.
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6. Vom Kunststoff-Weltverbrauch, der sich 1997 auf 126 Mio T belief, entfielen etwa 213 auf lediglich drei Klassen: 33% PE und je 19% PVC und PP. Dabei entwickelt sich PP zunehmend zum wachstumsstärksten Kunststoff, während PVC vergleichsweise niedrige Wachstumsraten verzeichnet. Was könnte der Grund dafür sein?

PP: Ist höchstwahrscheinlich billiger und umweltfreundlicher. PP ist geruchlos und hautverträglich, für Anwendungen im Lebensmittelbereich und der Pharmazie ist es geeignet, es ist physiologisch unbedenklich. Weiters hat PP hat eine hohe Steifigkeit, Härte und Festigkeit, diese sind jedoch niedriger als bei anderen Kunststoffen wie dem Polyamid.
PVC: In PVC ist Chlor enthalten was äußerst umweltschädlich ist! Die oft als besonders positiv hervorgehobenen Eigenschaften von PVC wie Säure-, Öl- und Seewasser-Beständigkeit sind bei vielen Anwendungen nicht erforderlich. Daher raten alle Umweltverbände dazu, die Herstellung von PVC (die zur Chlorchemie gehört) baldmöglichst bis auf einige wenige Spezialanwendungen (zum Beispiel Benzintanks und -kanister) einzustellen.

7. Der Rohstoff für PVG stammt zu 57% aus Kochsalz, der Rest stammt aus Erdöl. Erkläre diese Aussage!

Heute werden Rohöl (oder in geringerem Ausmaß Kohle) und weiterhin Kochsalz als preiswertere Rohstoffbasis eingesetzt. Vier verschiedene Polymerisationsverfahren werden benutzt, wobei etwa 80 % der gesamten Weltproduktion nach der, 1935 bei Wacker-Chemie entwickelten, so genannten Polymerisation in Suspension unter Verwendung von Peroxiden als Startermolekül hergestellt werden. Auch die Emulsionspoylmerisation kommt zur Synthese zum Einsatz.






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9. Der Ablauf der Versuche:

Beilsteinprobe:
Ein Stück Kupferdraht wird in einen Korken gesteckt. Dann wird der Draht erhitzt und zum Glühen gebracht. Die Kunststoffprobe wird mit dem heißen Draht berührt und neuerlich zum glühen gebracht.

Brennprobe:
Ein kleines Stück Kunststoffprobe wird mit der Tiegelzange in die Flamme gehalten. Dann wird die Probe außerhalb der Flamme beobachtet Brennt er weiter, rußt er oder schmilzt er.

Geruchprobe:
Die brennende Kunststoffprobe wird ausgeblasen und der Geruch des Kunststoffs festgestellt.

Schwimmtest:
Man gibt kleine Stücke der Probe in Ethanol, gesättigte Kochsalzlösung und Wasser. Durch Bewegen oder Umrühren der Flüssigkeit wird verhindert, dass sich Luftblasen der Probe anhaften.

Löslichkeit:
Man verwendet Essigsäureethylester als Lösungsmittel. Mit einem Glasstab wird ein Tropfen des Lösungsmittels auf die Probe gegeben und verrieben. Dann untersucht man die Oberfläche auf Veränderungen: Klebt sie, ist sie matt oder gibt es keine Veränderung.

Bruchprüfung:
Man versucht den Kunststoff zu brechen: - Sprödbruch
- Weißbruch

Ritzprüfung:
Man ritzt mit dem Fingernagel in den Kunststoff und untersucht ihn auf Kratzspuren.

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Quelle:




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