Erfahre mehr über die Herstellung und den chemischen Aufbau von Kunststoffen
Kunststoff: Ausgangsmaterial zur Produktion verschiedener Gegenstände
Es gibt viele verschiedene Arten von Kunststoffen, aber sie alle haben etwas gemeinsam: Sie bestehen aus Molekülen, die miteinander verbunden sind, um eine feste Form zu bilden. Kunststoffe sind in ihren wesentlichen Bestandteilen organischer Natur. Sie werden aus Makromolekülen aufgebaut und entstehen durch Synthese oder Umwandlung von Naturprodukten.
Niedermolekulare Bausteine (Monomere) die mindestens zwei reaktionsfähige Gruppen enthalten (oder mindestens eine reaktionsfähige Doppelbindung) können durch Mehrfachreaktion zu Makromolekülen (Polymeren) verknüpft werden. Dazu sind unterschiedliche Ausgangsstoffe möglich, je nachdem welche Eigenschaften der Kunststoff haben soll.
Kunststoffe können in vielen verschiedenen Formen hergestellt werden. Zum Beispiel können sie in Flaschen, Bechern, Spielzeugen und vielen anderen Dingen verwendet werden, die wir jeden Tag benutzen. Kunststoffe sind sehr nützlich, weil sie leicht und haltbar sind. Das bedeutet, dass sie nicht leicht brechen und man sie einfach transportieren kann. Es gibt jedoch auch einige Nachteile von Kunststoffen, wie z.B. dass sie nicht biologisch abbaubar sind, was bedeutet, dass es sehr lange dauert, bis sie sich in der Natur zersetzen.
Die Synthese von Kunststoffen: Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition
Kunststoffe werden aus Rohstoffen wie Erdöl, Erdgas oder Kohle hergestellt. Der Prozess der Herstellung von Kunststoffen wird als Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition bezeichnet.
Die Polymerisation ist ein chemischer Prozess, bei dem kleine Moleküle, die sogenannten Monomere, zu langen Ketten von Molekülen, den Polymeren, verbunden werden. Dieser Prozess kann durch verschiedene Methoden angeregt werden, wie z.B. durch Hitze, Licht oder bestimmte chemische Reaktionen. Wenn die Monomere zusammengefügt werden, entstehen lange Ketten von Polymeren, die aus Tausenden oder sogar Millionen von Atomen bestehen können. Ein Beispiel für Polymerisation ist die Herstellung von PVC (Polyvinylchlorid). Hierbei werden die Monomere Vinylchlorid durch eine chemische Reaktion zu langen Polymerketten verbunden. Diese Ketten können dann in verschiedenen Formen weiterverarbeitet werden, wie z.B. in Rohren, Kabeln und vielen anderen Produkten.
Als Polykondensation bezeichnet man eine Reaktion bei der zwei oder mehrere Monomere durch eine chemische Reaktion miteinander verbunden werden und dabei Wasser oder ein anderes kleines Molekül abgespalten wird. Im Gegensatz zur Polyaddition, wo keine Nebenprodukte gebildet werden, findet bei der Polykondensation eine Reaktion zwischen funktionellen Gruppen statt, die zur Bildung von Polymeren führt. Dabei kann die Anzahl der Monomere in der Polymerkette variiert werden, je nach Bedarf und Anforderung an das Endprodukt. Ein bekanntes Beispiel für die Polykondensation ist die Herstellung von Polyester, ein Kunststoff, der in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt wird, wie z.B. in Textilien, Verpackungen und Flaschen. Hierbei werden Monomere wie Ethylenglykol und Terephthalsäure durch Polykondensation zu Polymeren verbunden. Dabei wird Wasser als Nebenprodukt abgespalten. Die resultierenden Polyesterketten können dann weiterverarbeitet werden, um verschiedene Produkte herzustellen.
Bei der Polyaddition hingegen werden Monomere zu einem Polymer verbunden, ohne dabei ein Nebenprodukt wie Wasser oder ein anderes kleines Molekül abzuspalten. Ein bekanntes Beispiel für die Polyaddition ist die Herstellung von Polyethylen, einem Kunststoff, der in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt wird, wie z.B. in Verpackungen, Folien und Beuteln. Hierbei werden die Monomere Ethylen durch Polyaddition zu Polymeren verbunden, ohne dass dabei ein Nebenprodukt entsteht. Die resultierenden Polyethylenketten können dann weiterverarbeitet werden, um verschiedene Produkte herzustellen.
Kunststoffe haben viele positive Eigenschaften wie zum Beispiel: Vielseitigkeit, Anpassungsfähigkeit und Langlebigkeit. Deshalb finden sie in vielen Bereichen Anwendung.