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Eigenschaften von Kunststoffen

Kunststoffe kennst aus deinem täglichen Leben. Die Wörter „Plastik“ oder „Plaste“ sind dir bestimmt auch bekannt. Viele Gegenstände, mit denen du täglich umgehst, sind aus Kunststoffen gefertigt. So z.B. Filzstifte, Trinkbecher und Zahnbürsten.

Kunststoffe sind wichtige Werkstoffe und die Eigenschaften der Kunststoffe sind sehr vielfältig, daher nehmen die Kunstoffe auch im Chemieunterricht einen größeren Raum ein. Von den

Alle Kunststoffen ist gemein dass sie künstliche Polymere sind. Dies sind große Makromoleküle, die aus sich wiederholenden Einheiten aufgebaut sind. Diese Bausteine werden Monomere genannt. Monomere sind niedermolekulare Stoffe wie z.B. Ethen.

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Kunststoffe sind wertvolle Werkstoffe. Für diesen Zweck wurden sie auch entwickelt. Sie unterscheiden sich in einigen Eigenschaften von anderen Werkstoffen wie Holz und Metallen. Kunststoffe besitzen eine geringe Dichte. Bauteile aus Kunststoffen sind daher oft deutlich leichter als solche aus Metall. Kunststoffe sind gut formbar. Thermoplaste können geschmolzen und in Formen gegossen werden. Duroplaste können nicht geschmolzen werden. Es ist aber möglich sie mechanisch zu bearbeiten. Dies kann durch sägen, bohren oder fräsen geschehen, ähnlich wie bei Holz. Im Gegensatz zu Metallen sind Kunststoffe sehr schlechte elektrischen Leiter. Sie besitzen in ihrer Struktur keine freibeweglichen Ladungsträger. Aus diesem Grund werden sie zur Isolation von Kabeln benutzt.

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Kunststoffe zeigen also gute Eigenschaften zur Verwendung als Werkstoff. Ein großer Vorteil gegenüber natürlich vorkommenden Rohstoffen, wie Holz, ist dass sie spezifisch angepasst an ihren Verwendungszweck hergestellt werden können. So kann entschieden werden welche Monomere eingesetzt werden und auch wie die Moleküle zusammengesetzt und verknüpft sein sollen. Die durch die Herstellung erreichte Struktur der Makromoleküle bestimmt maßgeblich die Eigenschaften und damit die geeignete Verwendung des Kunststoffes. Ein großer Nachteil der hochgelobten und viel verwendeten Kunststoffe ist allerdings, dass sie nicht biologisch abbaubar sind. Das liegt an ihrer hohen chemischen Stabilität und der Größe der Polymere. Einige Kunststoffe werden heute bereits recycelt aber auch bei recyceltem Kunststoff muss meist neuer hinzugemischt werden. Viel Kunststoff wird allerdings einfach weggeschmissen. So türmen sich größere Müllberge aus Kunststoffen auf, die sich über Jahrhunderte nicht zersetzen werden.

recycelt

Kunststoffe sind im Großen und Ganzen chemisch recht stabil. Allerdings sind einige von Ihnen anfällig gegenüber Lösungsmitteln. Diese setzen sich in Hohlräume und bringen den Kunststoff so zum Aufquellen. Dies wird auch zur Weichmachung genutzt. Die Lösemittel können aber wieder Ausdunsten, was zu Gesundheitsgefährdungen führen kann. Einige Kunststoffe reagieren mit Säuren und Basen und werden durch diese zerstört. Kunststoffe finden vielfältige Verwendung durch ihre Eigenschaften. So werden sie benutzt für Verpackungen, Bodenbeläge (PVC), Kleber und Lacke. Auch viele Alltagsgegenstände, wie Spielzeug und Küchenutensilien, werden aus Kunststoffen gefertigt.

Taktizität von Polymeren

Die langen Kohlenstoffketten der organischen Moleküle von Kunststoffen weisen Substituenten auf. Sind mehrere verschiedene Substituenten vorhanden, ist die Taktizität von Bedeutung. Diese beschreibt die Anordnung der Substituenten entlang der Kette. Sind die Substituenten einer Sorte immer auf derselben Seite spricht man von Isotaktizität.

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Wenn die Substituenten sich abwechselnd auf der einen und der anderen Seite befinden ist das Molekül syndiotaktisch. Diese beiden Taktizitäten sind regelmäßig. Sie haben eine kristalline, also sehr geordnete, Struktur zur Folge. Dadurch weisen Kunststoffe dieser Taktizitäten eine hohe Härte und einen hohen Schmelzpunkt auf.

syndiotaktisch.jpg

Bei ataktischen Molekülen verteilen sich die Substituenten zufällig. Dies hat eine amorphe Struktur zur Folge. Das macht die Kunststoffe niedrigschmelzend und relativ weich.

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