Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere (Basiswissen)

Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere (Basiswissen) Übung

• Bestimme die jeweiligen Kunststofftypen der Gegenstände.

  Tipps

  Anhand der Verformbarkeit der Gegenstände kannst du eine Einordnung vornehmen.

  Auf Kunststoffflaschen findest du oft die Bezeichnung PET.

  Polyester sind Thermoplaste.

  Lösung

  Duroplaste weisen die größte Härte der drei Gruppen auf. Sie zeichnet ebenfalls aus, dass sie nach dem Aushärten nicht mehr verformbar sind. Beispiele aus ihrer Gruppe sind Zahnputzbecher (die aus Melaminharz bestehen), Segelflugzeuge und Motorräder (deren Bestandteile entsprechend widerstandsfähig sein müssen).

  Thermoplaste besitzen eine mittlere Härte und gute Verformbarkeit. Zu ihnen zählen einige Trinkflaschen. Sie bestehen oft aus Polyester. Die genaue Bezeichnung für PET lautet Polyethylenterephthalat. Eine weitere Anwendung findet sich in der Textilindustrie. Polyamid wird zur Herstellung von Röcken, Hosen und vielem mehr genutzt. Die Einkaufstaschen, die wir in Supermärkten kaufen können, bestehen aus Polyethylen.

  Elastomere weisen die geringste Härte auf und sind bei Raumtemperatur sehr gut verformbar. Bekannt ist hier Gummi, der sehr elastisch ist. Daraus resultieren die vielfältigen Anwendungsbereiche, wie Sport (Basketbälle), Labor (Schutzhandschuhe) oder Haushalt (Gummibänder).

• Erkenne die chemischen Verbindungen, aus denen die Gegenstände hergestellt wurden.

  Tipps

  Polyamid wird zu Nylon verarbeitet.

  Lösung

  Plexiglas findet man bei Brillen als Gläser wieder. Es ist leicht, gut zu bearbeiten, kratzunempfindlich und eignet sich somit sehr gut als Bestandteil.

  Melaminharze gehören zu den Aminoplasten und sind den Duroplasten zuzuordnen. Sie kommen oft bei der Herstellung von Haushaltsgeräten zur Anwendung und man findet sie z.B. in Zahnputzbechern.

  Aus Polyurethanen stellt man unter anderem Schaumstoffe her. Diese findet man in der Küche als Topfschwamm wieder. Puppen wurden früher oft aus Zelluloid hergestellt. Polyamide enthalten in der Hauptkette in regelmäßigen Abständen Amidbindungen. Sie sind wichtig für die Herstellung von T-Shirts und Röcken.

• Erkenne die Kunststofftypen in dem Zimmer.

  Tipps

  Beachte die Verformbarkeit und Härte, die die Gegenstände für ihre Anwendungsbereiche mitbringen müssen.

  Wie auf Dali's „Beständigkeit der Erinnerung“ würde auch unsere Uhr zerfließen, wenn es heiß genug wird.

  Das Bakelit-Telefon und die Oberfläche der Tischtennisplatte gelten als unverwüstlich.

  Lösung

  Duroplasten haben eine große Härte und sind nicht verformbar. Gegenstände, die in diese Gruppe gehören, müssen oft sehr stabil sein, wie zum Beispiel die Oberfläche einer Tischtennisplatte. Sie wird mit Melaminharz überzogen und so sehr haltbar gemacht. Ebenfalls in diese Gruppe gehören die alten Bakelit-Telefone. Dieser Kunststoff wurde 1905 entwickelt und ist (chemisch betrachtet) ein Phenoplast.

  Thermoplasten weisen eine mittlere Härte und Verformbarkeit auf. Zu ihnen gehören Gegenstände, die aus Polyamiden, PP oder PET bestehen. Letzteres wird zur Herstellung von Trinkhalmen verwendet. Polypropylen entsteht durch Kettenpolymerisation von Propen. PET hingegen wird durch Polykondensation hergestellt und für Flaschen benutzt. Bei Lego kommen verschiedenen Kunststoffe zum Einsatz, wie Polycarbonat oder Polyamid. Dies richtet sich danach, welche Funktion die Teile erfüllen sollen, alle sind jedoch fest und ohne Erwärmung kaum verformbar.

  Kautschuk gehört zur Gruppe der Elastomere und ist sehr flexibel und gut verformbar. Er wird angewendet bei Gegenständen, die sehr flexibel sein müssen. Zu ihnen gehören Luftballons, Handschuhe im Labor und auch Schuhe für den Garten (Clogs).

• Erkläre Struktur und Eigenschaften der folgenden Kunststoffe.

  Tipps

  Je länger die Molekülkette ist, desto stabiler wird der Kunststoff.

  Lösung

  Der erste Kunststoff ist ein Duroplast. Er besteht aus Melamin und Formaldehyd. Die erste Verbindung lässt sich eindeutig erkennen an den Benzolringen, die jeweils drei Stickstoffatome enthalten und mit drei weiteren verbunden sind. Durch die vielen Verknüpfungsmöglichkeiten und die sich so ergebene starke Verzweigung wird der Kunststoff sehr hart.

  Plexiglas oder auch Polymethylmethacrylat bildet sich durch radikalische Polymerisation. Dabei bildet sich, wie im zweiten Bild zu erkennen ist, eine lange Kette aus Methacrylsäuremethylester. Die Länge und Verknüpfung der Ketten kann unter anderem durch den Temperaturverlauf und die Dauer der Reaktion beeinflusst werden. Es ergibt sich so eine gute thermische Verformbarkeit, weshalb dieser Stoff zu den Thermoplasten gezählt wird.

• Vergleiche die Härte und Verformbarkeit der Kunststofftypen.

  Tipps

  Je breiter der Pfeil an einer Stelle ist, desto ausgeprägter ist die betreffende Eigenschaft.

  Welche Eigenschaft ist bei den Duroplasten im Vergleich zu den anderen Kunststofftypen besonders stark ausgeprägt?

  Lösung

  Duroplaste, Thermoplaste und Elastomere unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Härte und Verformbarkeit. Erstere habe die größte Härte und die geringste Verformbarkeit. Diese Eigenschaften zeigen sich zum Beispiel bei einem Zahnputzbecher aus Melaminharz.

  Thermoplaste haben eine mittlere Härte und eine gute Verformbarkeit, d.h. sie lassen sich nach Erwärmen gut pressen.

  Elastomere weisen die geringste Härte und die größte Verformbarkeit auf. Der Vertreter Gummi hat aufgrund seiner guten Elastizität viele Anwendungsbereiche.

• Beschreibe die Eigenschaften von PVC.

  Tipps

  PVC wird oft als Fußbodenbelag verwendet.

  Lösung

  PVC ist die gängige Abkürzung für Polyvinylchlorid. Das Polymer besteht ähnlich, wie Polyethylen, aus einer Kohlenstoffkette. Allerdings ist an jedem zweiten Kohlenstoffatom ein Chloratom substituiert. Da PVC zu den Thermoplasten gehört, hat es eine recht gute Festigkeit. Zusätzlich ist eine Verformbarkeit bei hohen Temperaturen möglich. PVC ist natürlich nicht elektrisch leitend. Wie alle Kunststoffe isoliert PVC und kann daher auch als Kabelisolation verwendet werden. Da PVC als Bodenbelag verwendet wird, darf es sich auch nicht in Wasser oder Alkohol auflösen. Das Polymer ist nicht polar und auch gegen Säuren und Basen beständig.

  Da PVC auch im Haus verwendet wird, darf es nicht giftig sein, da sonst eine Gefährdung der Bewohner von ihm ausgehen würde.