![Page 1: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/1.jpg)
Kunststoffe
–
Eigenschaften und Darstellungen
Philipps Universität Marburg
Fachbereich 15: Chemie
Experimentalvortrag
Dozenten: Dr. Philipp Reiß
Prof. Dr. Bernhard Neumüller Referent: Martin Stolze
![Page 2: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Was sind Kunststoffe?
- Festkörper
- synthetisch hergestellte Makromoleküle (Polymere)
- stets wiederholende Grundeinheiten (Monomere)
Abb.1: Kunststoffe
![Page 3: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/3.jpg)
Gliederung
1. Historisches
2. Kunststoffarten
3. Kunststoffherstellung
4. Verwendung
5. Recycling
6. Schulrelevanz
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
3
![Page 4: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/4.jpg)
1. Historisches
4
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 5: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/5.jpg)
- 1531: Erfindung des Kunsthorns durch Wolfgang Seidel
- 1851: erster, mit technischen Mitteln, hergestellter Kunststoff
Gummi (Goodyear)
- 1854: Förderung von Erdöl an die Erdoberfläche
- 1907: Herstellung von Bakelit aus Erdöl
5
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
Abb. 2: Vulkanisierungs-
werkstatt
(Quelle: http://de.academic.
ru/pictures/dewiki/98/8f2310cc75db67
de02dfe43052c09714.jpg)
![Page 6: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/6.jpg)
- 1922: Staudingers Theorie:
Kunststoffe sind aus Makromolekülen aufgebaut.
Geburtsstunde der Polymerchemie
- Herstellung von Plexiglas (1930), Polyvinylchlorid
(PVC; 1938), Nylon (1940), Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP; 1956)
- 1976: Entwicklung elektrisch leitfähiger Polymere
- ab 1980er Jahren: Herstellung von biologisch abbaubaren Polymeren
Recycling
6
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
Abb. 3: Hermann Staudinger (Quelle:
http://www.minerva.unito.it/Theatrum%20C
hemicum/P2/Staudinger.htm)
![Page 7: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/7.jpg)
2. Kunststoffarten
7
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 8: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/8.jpg)
Versuch 1:
Erhitzen und Verformen von
Kunststoffen
8
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 9: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/9.jpg)
Kunststoffklasse Eigenschaft Erklärung
Thermoplast - wird beim Erhitzen
weich und verformbar
- linear oder verzweigt verlaufende
Makromoleküle
- van-der-Waals- und Wasserstoffbrücken-
bindungen
- beim Erhitzen: gegenseitiges Verschieben
der Bindungen
Duroplast - bleiben beim Erhitzen
formstabil
- kovalente Querverbindungen
- Schwingungen werden beim Erhitzen
unterbunden
Elastomer - leicht verformbar
- ziehen sich wieder in
ihre Ausgangsform
zurück
- kovalente Bindungen an manchen Stellen
der Ketten
- „Verknäulung“
9
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 10: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/10.jpg)
Demonstrationsversuch 1:
Trennung verschiedener
Kunststoffe aufgrund ihres
spezifischen Gewichtes
10
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 11: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/11.jpg)
11
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
Demonstrationsversuch 1:
Trennung verschiedener Kunststoffe aufgrund ihres spezifischen Gewichtes
Chemikalien:
Ethanol in Wasser (C2H5OH(aq) in H2O(l)) Dichte: 0,92 g/mL
Wasser (H2O(l)) Dichte: 1,0 g/mL
Natriumthiosulfat in Wasser (Na2S3O3(s) in H2O(l)) Dichte: 1,1 g/mL
Natriumthiosulfat in Wasser (Na2S3O3(s) in H2O(l)) Dichte: 1,4 g/mL
![Page 12: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/12.jpg)
- verwendete Kunststoffarten haben unterschiedliche Dichte
- Ein Kunststoff taucht in die Lösung ab, wenn seine Dichte größer als die der
Lösung ist.
- Sortierung:
Polypropylen (PP) < Polyethylen (PE)
< Polystyrol (PS) < Polyethylenterephthalat (PET)
12
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
Demonstrationsversuch 1:
Trennung verschiedener Kunststoffe aufgrund ihres spezifischen Gewichtes
![Page 13: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/13.jpg)
3. Kunststoffherstellung
13
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 14: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Darstellung von Kunststoffen
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
Polymerisation
- radikalisch
- ionisch
Polykondensation Polyaddition
Abb. 4: Plexiglas Abb. 5: Nylon Abb. 6: Polyurethan
![Page 15: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/15.jpg)
Versuch 2:
Herstellung von Plexiglas
(Polymethylmethacrylat)
15
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 16: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/16.jpg)
16
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat)
Chemikalien:
C
O
O O
C
O
Dibenzoylperoxid
Methacyrlsäuremethylester
Sudanrot
N N
N N
O H
C H 3 C H 2
O O
C H 3
(s)
(l)
(s)
![Page 17: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/17.jpg)
C H 3 C H 2
O O
C H 3
Polymerisation
O O
C H 3
Methacrylsäuremethylester Polymethylmethacrylat (PMMA)
(l) (s)
n n
Herstellung von Plexiglas
radikalische Polymerisation
Gesamtgleichung:
17
DBPO
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 18: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/18.jpg)
Dibenzoylperoxid
Phenylradikal
Bildung des Startradikals:
Herstellung von Plexiglas - radikalische Polymerisation
18
•
• •
•
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
C
O
O O C
O
C
O
O O C
O
+
C
O
O C + C O O
![Page 19: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/19.jpg)
1. Schritt: Kettenstart
2. Schritt: Kettenwachstum
Herstellung von Plexiglas - radikalische Polymerisation
19
• •
• •
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
C +
H
H
C H 3
O
O
C H 3
H
H
C
C H 3
O
O
C H 3
H
H
C
C H 3
O
O
C H 3
H
H
C H 3
O
O
C H 3
+
H
H
C H 3
O O
C H 3
H
H
C
C H 3
O O
C H 3
![Page 20: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/20.jpg)
20
• •
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
H
H
C H 3
O O
C H 3
H
H
C
C H 3
O O
C H 3
+ H
H C H 3
O O
C H 3
H
H
C
C H 3
O O
C H 3
H
H
C H 3
O O
C H 3
H
H
C H 3
O O
C H 3
H
H C H 3
O O
C H 3
H
H C H 3
O O
C H 3
Herstellung von Plexiglas - radikalische Polymerisation
3. Schritt: Kettenabbruch durch Rekombination
![Page 21: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/21.jpg)
3. Schritt: Kettenabbruch durch Disproportionierung
21
• •
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
H
H
C H 3
O O
C H 3
H
H
C
C H 3
O O
C H 3
+ H
H C H 3
O O
C H 3
H
H
C
C H 3
O O
C H 3
H
H
C H 3
O O
C H 3
H
H
C H 3
O O
C H 3
H
H
H C H 3
O O
C H 3
H
C H 3
O
O
C H 3 +
Herstellung von Plexiglas - radikalische Polymerisation
![Page 22: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/22.jpg)
Plexiglas
lichtdurchlässig, kratzunempfindlich, fest
Verwendung:
- Sicherheitsglas
- als Glas für Automobile und Flugzeuge
- Kontaktlinsen, Brillengläser
- Uhren, Lupen, Linsen (Fotographie)
- Medizin (Prothesen)
- Haushaltsartikel (Schüssel, Besteck)
Abb. 7: Kontaktlinse (Quelle: http://www.kontaktlinsen-
grohmann.de/linsen/linsen_hart.ht
ml)
Abb. 8: Lupe (Quelle: http://eflomi.de/vermisste-
in-haiti-finden-aktion-gestartet/)
Abb. 9: Schüssel (Quelle: http://www.kauf
markt.cc/product_info.php/
products_id/4185)
22
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 23: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/23.jpg)
Versuch 3:
Herstellung von Nylon 6.10
23
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 24: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/24.jpg)
24
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
Versuch 3: Herstellung von Nylon 6.10
Chemikalien:
Sebacinsäuredichlorid
Hexamethylendiamin
Hexan (C6H14(l))
Wasser (H2O(l))
Phenolphtalein in Ethanol (C20H14O4(s) in C2H5OH(aq))
Cl
O
O
Cl
N H 2
N H 2
(l)
(s)
![Page 25: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/25.jpg)
Herstellung von Nylon 6.10
Polykondensation
Gesamtgleichung:
25
Polyamid 6.10 (Nylon)
- 2n HCl
Sebacinsäuredichlorid Hexamethylendiamin
Cl
O
O
Cl
+ N H 2
N H 2
O
O
N H
N H
n n
n
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 26: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/26.jpg)
Herstellung von Nylon 6.10 - Polykondensation
26
Cl
O
O
Cl
N H 2
N H 2
O
O
N H
N H
Cl
O
O
Cl
N N H 2
H
H
Cl
O
O
N N H 2
H
+ HCl
n
weitere
Polymerisation
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 27: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/27.jpg)
Polyamid (Nylon)
sehr gute Elastizität, hohe Reißfestigkeit, fest
Verwendung:
- Nylonstrümpfe
- hochwertige Kunststoffprodukte wie Getriebeteile und Knochenprothesen
- Herstellung von Lacken und Klebstoffen
- Herstellung von Fallschirmen, Angelschnüren, Federbällen etc.
Abb. 11: Nylonstrumpfhose (Quelle: https://www.preisroboter.de/
ergebnis4089274.html)
Abb. 10: Federbälle (Quelle: http://www.seilnacht.com/Lexikon/k_polyam.html)
27
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 28: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/28.jpg)
Versuch 4:
Herstellung von Polyurethan
28
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 29: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/29.jpg)
Herstellung von Polyurethan
Polyaddition
Gesamtgleichung:
n
n
Diisocyanat Diol Polyurethan
29
+ O H R 2
O H O
R 2
O N H
O
R 1
N H
O
DABCO
O C
N R
1 N
C O
n
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 30: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/30.jpg)
Herstellung von Polyurethan
Chemikalien:
Lignin
Diphenylmethan-4,4-diisocyanat
1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan
(DABCO)
R1
R2
30
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
R
O C H 3 O
O
R
O C H 3
O H
O O
C H 3
H
N
N
N N C C
O O
(s)
(s)
(s)
![Page 31: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/31.jpg)
Herstellung von Polyurethan - Polyaddition
Anlagerung von DABCO an den Dialkohol
Reaktion des Dialkohols mit Diisocyanat
31
δ--
δ+
δ- δ++
δ-
δ- δ++
δ--
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
N N H
O
R 2
O H N N H
O
R 2
O H
N N H
O
R 2
O H
O C
N R
1 N
C O O
C N
R 1
N O
O +
R 2
O H H
N
N
![Page 32: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/32.jpg)
Urethanbindung
Umlagerung eines Protons Entstehung einer Urethanbindung
Herstellung von Polyurethan - Polyaddition
32
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
O C
N R
1 N O
O +
R 2
O H H
N
N O
C
N
R 1
N
H
O
O
R 2
O H
N
N
![Page 33: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/33.jpg)
n
Polyurethan
33
O
R 2
O N H
O
R 1
N H
O
O
C
N
R 1
N
H
O
O
R 2
O H
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
Herstellung von Polyurethan - Polyaddition
![Page 34: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/34.jpg)
Schaumbildung (Nebenreaktion):
Kohlenstoff-
dioxid
34
R
N
C
O +
O
H H C H 3
N
C
O H + O H C H 3
N
O H
O H
R
N H
C
O
O H
R
NH 2 O
O
N H 2 R + C O O
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
Herstellung von Polyurethan
![Page 35: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/35.jpg)
Polyurethan
unterschiedliche Eigenschaften, fest
Verwendung:
- elastische Schaumstoffe (Schuhsohlen)
- harter Schaum (Montageschaum)
- weicher Schaum (Möbelindustrie, z.B. Matratzen, Polster)
- Skier, Autositze, Schläuche, Bowlingkugel
- Latexfreie Kondome
Abb. 12: Schwamm (Quelle: http://www.seilnacht.
com/Lexikon/k_polyur.html)
Abb. 13: Skischuh (Quelle: http://www.seilnacht
.com/Lexikon/k_polyur.html)
Abb. 14:
Latexfreies Kondom (Quelle: http://www.verhuet
ungsmuseum.at/print.php?id=2
87)
35
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 36: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/36.jpg)
4. Verwendung
36
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 37: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/37.jpg)
- Kunststoffe als Verpackungsmaterial
Polyethylen (PE) für Flaschen, Kästen, CDs…
Polyethylenterephthalat (PET) für Flaschen und Lebensmittelverpackungen
Polypropylen (PP) für Lebensmittelverpackungen, Haushaltswaren etc.
- Kunststoffe in der Bauindustrie
Polyvinylchlorid (PVC) für Böden
Polypropylen (PP) für Gartenmöbel, Kunstrasen, Toilettendeckel etc.
Polyurethan (PU) und Polystyrol (PS) als Dämmstoffe
- Kunststoffe in der Automobilindustrie
37
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 38: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/38.jpg)
Demonstrationsversuch 2:
Leim aus Quarkbecher
38
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 39: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/39.jpg)
Leim aus Tischtennisbällen
- Quarkbecher = Polystyrol (PS) = unpolarer Thermoplast
unpolares Lösungsmittel
- Prinzip „Gleiches löst sich in Gleichem“
Quarkbecher aus PS ist in Toluol lösbar Viskositätszunahme
- Klebefunktion aufgrund der Wirkung von Adhäsions- und Kohäsionskräften
Toluol
39
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
C H 3
![Page 40: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/40.jpg)
5. Recycling
40
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 41: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/41.jpg)
41
Wertstoffkreislauf der Kunststoffe
- Energetische Verwertung
- Werkstoffliche Verwertung
- Rohstoffliche Verwertung
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 42: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/42.jpg)
Energetische Verwertung
Abb. 15: Energetische Verwertung (Quelle: http://www.gruener-
punkt.de/Kunststoffe.58%2BB6Jkw9MCZub0ZsYXNoPTE_.0.h
tml)
42
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 43: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/43.jpg)
Werkstoffliche Verwertung
Abb. 16: Werkstoffliche Verwertung (Quelle: http://www.gruener-
punkt.de/Kunststoffe.58%2BB6Jkw9MCZub0ZsYXNoPTE_.
0.html)
43
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 44: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/44.jpg)
44
Demonstrationsversuch 3:
Verformbarkeit eines
Thermoplasten
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 45: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/45.jpg)
Verformbarkeit eines Thermoplasten
Aufbau Schmelzen des Thermoplasten Abkühlen/Erstarren
Abb. 17-20: Versuchsdurchführung
45
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 46: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/46.jpg)
Rohstoffliche Verwertung
Abb. 21: Rohstoffliche Verwertung (Quelle: http://www.gruener-
punkt.de/Kunststoffe.58%2BB6Jkw9MCZub0ZsYXNoPTE
_.0.html) 46
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 47: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/47.jpg)
Versuch 5:
Rohstoffliche Nutzung durch
die Reduktion von
Metalloxiden
47
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 48: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/48.jpg)
Hochofenprozess
Hineinblasen der zerkleinerten Kunststoffabfälle
2000°C Spaltung der Polymermoleküle
2 CnHm(s) + n O2(g) 2 n CO(g) + m H2(g)
Reduktion des Eisenerzes zu metallischem Eisen
Fe2O3(s) + 3 CO(g) 2 Fe(l) + 3 CO2(g)
Fe2O3(s) + 3 H2(g) 2 Fe(l) + 3 H2O(g)
+3 0
+3 0
∆
+2 +4
0 +1
0 -2 0 -1
Abb. 22: Energetische Verwertung/
Hochofenprozess (Quelle: http://www.gruener-punkt.de/Kunststoffe.58%2BB6Jkw9MC
Zub0ZsYXN oPTE_.0.html)
48
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 49: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/49.jpg)
49
Zusammenfassung
- Kunststoffe = synthetisch hergestellten Makromoleküle (Polymere)
- Kunststoffarten Thermoplast (verformbar)
Duroplast (nicht verformbar)
Elastomer (elastisch)
- Kunststoffdarstellungen - Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition
- verschiedenste Verwendungsmöglichkeiten
- Recycling
Energetische-, Werkstoffliche- und Rohstoffliche Verwertung
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 50: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/50.jpg)
50
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
6.Schulrelevanz
![Page 51: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/51.jpg)
Lehrplan Chemie G8
Klassenstufe 11 (LK/GK) – Thema: synthetische Makromoleküle (verbindlich)
Klassifizierung von Kunststoffen (Versuch 1, Demo 3)
Aufbau von Makromolekülen (Versuch 2, 3, 4)
Reaktionstypen zur Verknüpfung von Monomeren zu Makromolekülen
(Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition) (Versuch 2, 3, 4)
Zusammenhänge zwischen Struktur und Eigenschaften (Versuch 1, Demo 3)
Verwendung (Versuch 2, 3, 4; Demo 2)
Kunststoffabfälle, Recycling (Versuch 5, Demo 1)
51
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 52: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/52.jpg)
Lehrplan Chemie G8
Klassenstufe 11 (LK) – Thema: Polymere mit besonderen Eigenschaften
(fakultativ)
Klebstoffe (Demo 2)
Klassenstufe 12 (LK/GK) – Wahlthema: Angewandte Chemie (fakultativ)
Thema: Werkstoffe – Natürliche und synthetische Makromoleküle
Kunststoffe: Klassifizierung (Duroplaste, Thermoplaste, Elastomere),
Zusammenhang: Struktur-Eigenschaften, Reaktionstypen zur
Verknüpfung von Monomeren etc. (analog Klassenstufe 11)
52
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 53: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/53.jpg)
Quellen
Anonymus (2010): Lupe. Online im Internet: : http://eflomi.de/vermisste-in-haiti-finden-aktion-gestartet/.
[Stand: 03.07.2010].
Anonymus (2010): Nylonstrumpfhose. Online im Internet: https://www.preisroboter.de/ ergebnis4089274.html.
[Stand: 12.07.2010].
Appel, R. (2007): Hermann Staudinger. Online im Internet:
http://www.minerva.unito.it/Theatrum%20Chemicum/P2/Staudinger.htm. [Stand 02.07.2010].
Grohmann (2010): Kontaktlinse. Online im Internet: http://www.kontaktlinsen-
grohmann.de/linsen/linsen_hart.html. [Stand: 03.07.2010].
Krüger, E. (1946): Vulkanisierungswerkstatt. Online im Internet:
http://de.academic.ru/pictures/dewiki/98/8f2310cc75db67de02dfe43052c09714.jpg. [Stand: 20.06.2010].
Seilnacht, T. (2010): Federbälle. Online im Internet: http://www.seilnacht.com/Lexikon/k_polyam.html. [Stand:
12.07.2010].
Seilnacht, T. (2010): Schwamm. Online im Internet: http://www.seilnacht. com/Lexikon/k_polyur.html. [Stand:
12.07.2010].
Seilnacht, T. (2010): Skischuh. Online im Internet: http://www.seilnacht. com/Lexikon/k_polyur.html. [Stand:
12.07.2010].
53
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
![Page 54: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/54.jpg)
54
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz
Quellen
Schreiter, S. et al.(2010): Energetische Verwertung. Online im Internet: http://www.gruener-
punkt.de/Kunststoffe.58%2BB6Jkw9MCZub0ZsYXNoPTE_.0.html. [Stand: 13.07.2010].
Schreiter, S. et al.(2010): Rohstoffliche Verwertung. Online im Internet: http://www.gruener-
punkt.de/Kunststoffe.58%2BB6Jkw9MCZub0ZsYXNoPTE_.0.html. [Stand: 13.07.2010].
Schreiter, S. et al.(2010): Werkstoffliche Verwertung. Online im Internet: http://www.gruener-
punkt.de/Kunststoffe.58%2BB6Jkw9MCZub0ZsYXNoPTE_.0.html. [Stand: 13.07.2010].
Stolze, M. (2010): Kunststoffe. Eigenes Foto.
Stolze, M. (2010): Nylon. Eigenes Foto.
Stolze, M. (2010): Plexiglas. Eigenes Foto.
Stolze, M. (2010): Polyurethan. Eigenes Foto.
Stolze, M. (2010): Versuchsdurchführung. Eigene Fotos.
Vienna (2010): Latexfreies Kondom. Online im Internet: http://www.verhuet ungsmuseum.at/print.php?id=287.
[Stand: 13.07.2010].
Vuksan, N. (2010): Schüssel. Online im Internet: http://www.kauf markt.cc/product_info.php/products_id/4185.
[Stand: 08.07.2010].
![Page 55: Kunststoffe Eigenschaften und Darstellungen - chids.de · Versuch 2: Herstellung von Plexiglas (Polymethylmethacrylat) Chemikalien: C O O O C O Dibenzoylperoxid Methacyrlsäuremethylester](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040311/5d534bdc88c993b55b8bafd5/html5/thumbnails/55.jpg)
Zusatz: Hochofenprozess
- Gewinnung von Eisen (Fe); Fe2O3(s) Fe(s)
250°C Erze
400°C 3 Fe2O3(s) + CO(g) Fe3O4(s) + CO2(g)
700°C Fe3O4(s) + CO(g) 3 FeO(s) + CO2(g)
1200°C C(s) + CO2(g) 2 CO(g)
FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g)
1600°C Fe(s) Fe(l)
2 C(s) + O2(g) CO2(g)
2300°C Abstich des Eisens
∆, C 0 +3
0 0 +4 -2
+2 0 +2 +4
55
+3
+2
+2
+4
1. Historisches 2. Kunststoffarten 3. Kunststoffherstellung 4. Verwendung 5. Recycling 6. Schulrelevanz