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Transkript Eigenschaften von Kunststoffen (Vertiefungswissen)

Guten Tag und herzlich Willkommen!

Dieses Video heißt: "Eigenschaften von Kunststoffen" - für den Grundkurs. Der Film gehört zur Reihe: "Kunststoffe".

Als Vorkenntnisse solltet ihr die Grundlagen der organischen Chemie bereits beherrschen. Mein Ziel ist es, dir ein Verständnis der wichtigsten Eigenschaften von Kunststoffen zu vermitteln.

Der Film ist in 6 Abschnitte untergliedert: 1. Was sind Kunststoffe? 2. Struktur und Eigenschaften 3. Wichtige Eigenschaften 4. Lösungsmittel und Chemikalien 5. Recycling und biologischer Abbau und 6. Zusammenfassung

  1. Was sind Kunststoffe? Bei einem Kunststoff handelt es sich um ein Polymer. Wenn ich den Ausschnitt eines Polymers zeichne, dann sieht das etwa so aus. Zusammengesetzt ist das Molekül aus vielen gleichen Bausteinen. Einen solchen Baustein bezeichnet man als Monomer. Für uns von Interesse sind nur die künstlichen Polymere. "Poly" bedeutet übrigens "viel" - es besteht aus vielen Teilchen. Und dargestellt wurde nur ein kleiner Ausschnitt. In Wirklichkeit sind Polymer-Moleküle viel größer. Ein solches künstliches Polymer bezeichnet man als Kunststoff. Und die Namen solcher Kunststoffe habt ihr bestimmt schon einmal gehört. Kunststoffe gibt es inzwischen überall; wir treffen sie tagein, tagaus. PE bedeutet Polyethylen. PVC heißt Polyvinylchlorid. Vielleicht kommt euch auch Polystyrol bekannt vor? PMMA ist Polymethylmethacrylat - man nennt es auch Plexiglas.

  2. Struktur und Eigenschaften Kunststoffe besitzen in der Regel keine scharfe Schmelztemperatur. Wenn man sie erwärmt, schmelzen sie in einem Temperaturbereich. Eine Erklärung findet man, wenn man sich anschaut, wie lang die einzelnen Moleküle des Kunststoffes sind. Ein Kunststoff besteht aus Molekülen unterschiedlicher Größe. Man sagt auch: Sie besitzen verschiedene Polymerisationsgrade. Wir haben es mit einem Stoffgemisch zu tun und dieses kann keinen scharfen Schmelzpunkt aufweisen. Als weiteres übt die Vernetzung der Struktur der Kunststoffe einen Einfluss auf deren Eigenschaften aus. Ihr seht hier 4 verschiedene molekulare Strukturen von Kunststoffen. Der Vernetzungsgrad der Strukturen steigt von links nach rechts an. Polymere mit nicht oder wenig vernetzten Strukturen mit Elastomere. Man kann sie dehnen. Die mittleren Strukturen entsprechen den Thermoplasten. Man kann sie unter Erwärmung verformen. Stark vernetzte Strukturen gehören zu den Duroplasten; diese lassen sich nicht mehr verformen.

  3. Wichtige Eigenschaften Kunststoffe sind relativ leicht mit Dichten von 0,8 - 2,2 Gramm pro Kubikzentimeter. Holz ist dagegen im Mittel leichter. Metalle wie Eisen und Kupfer hingegen, haben erheblich höhere Dichten. Was die Zugfestigkeit betrifft, so kann man hier eine klare Abfolge feststellen. Kunststoffe sind mechanisch weniger beständig als Holz und dieses wiederum hat eine viel geringere Zugfestigkeit als Eisen. Für die Verwendung als Baumaterial ist wichtig, dass Kunststoffe verformbar sind. Sie sind plastisch. Man kann auf die Kunststoffe die Urformverfahren, die Umformverfahren und die Fügeverfahren anwenden. Als 2 Beispiele möchte ich den Spritzguss und das Blasformverfahren nennen. Die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen ist sehr gering. Daher kann man aus ihnen Schaumstoffe und Dämmstoffe fertigen. Kunststoffe sind elektrische Nichtleiter mit einer hohen elektrischen Durchschlagsfestigkeit. Daher sind sie gut für die Isolation von Leitern geeignet.

  4. Lösungsmittel und Chemikalien Kunststoffe besitzen keine glatte Struktur, sie weisen Porösitäten und Öffnungen auf. In diese können bestimmte Lösungsmittelteilchen eindringen. Das Kunststoffteilchen wird durch die Lösungsmittelteilchen praktisch aufgepumpt; es wird größer. Den Vorgang nennt man Quellung. So wie beim Holz führt kaltes Wasser hier nicht zur Quellung. Wenn durch die Zugabe eines Lösungsmittels ein Kunststoff in Lösung geht, bildet sich keine gewöhnliche Lösung. Die gelösten Teilchen sind relativ groß. Man nennt das System auch kolloidal. Ich möchte nun einige unbeständige Kunststoffe nennen, die von Lösungsmitteln angegriffen werden oder durch Chemikalien zersetzt werden: Polyamid ist empfindlich gegenüber konzentrierter Essigsäure, konzentrierter Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure und teilweise gegenüber konzentrierter Natronlauge. Der Kunststoff Polystyrol wird von den Lösungsmitteln Aceton, Benzin und Chloralkane, zum Beispiel Chloroform, angegriffen. PMMA - erinnert euch, das ist Plexiglas - wird angegriffen von Aceton, Methanol und Chloralkane.

  5. Recycling und biologischer Abbau Nach der Herstellung wird ein Polymer zu einem wertvollen Gebrauchsgegenstand verarbeitet. Doch eines schönen Tages geht dieser entzwei und die Frage ist, wie diesen entsorgen? Ihn einfach in den Wald werfen, das tun wir als umweltbewusste Menschen nicht. Eine Möglichkeit der Entsorgung ist das Recycling. Hier besteht die Möglichkeit, den Rohstoff für die Polymerherstellung wiederzugewinnen. Aus diesen wird wieder der Kunststoff hergestellt. Der zweite Weg ist das Werkstoffrecycling, das direkt zum Polymer führt. Der dritte Weg besteht im thermischen Recycling: der Verbrennung. Alternativ zum Recycling ist der biologische Abbau möglich. Dieser erfolgt durch Kompostieren des Kunststoffes. Der Abbau erfolgt durch Mikroorganismen. Im Jahre 2007 waren weit weniger als 1 Prozent aller Kunststoffe biologisch abbaubar.

  6. Zusammenfassung Kunststoffe sind künstliche Polymere. Sie schmelzen in einem Bereich, was sich durch die unterschiedlichen Größen der beteiligten Moleküle erklären lässt. Polymere können mit verschiedenen Vernetzungsgrad vorliegen. Ist der Vernetzungsgrad gering, haben wir Elastomere; beim mittleren Vernetzungsgrad sprechen wir von Thermoplasten. Duroplaste besitzen einen hohen Vernetzungsgrad. Kunststoffe sind verformbar, schlecht wärmeleitend und elektrische Nichtleiter. Durch Lösungsmittel können sie quellen. Werden Kunststoffe durch Lösungsmittel gelöst, so entsteht eine kolloidale Lösung. Manche Kunststoffe werden durch Lösungsmittel, Säuren oder Laugen angegriffen. Die Entsorgung der Polymere erfolgt durch Recycling oder biologischen Abbau. Weit weniger als 1 Prozent aller Polymere war 2007 biologisch abbaubar. Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen!

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