Kunststoffe und Polymerisation

Von Zahnbürsten bis zu Telefonen, von Strohhalmen bis zu Raumschiffen: Kunststoffe werden in einer Vielzahl von Produkten verarbeitet und das seit 150 Jahren. Obwohl sie die unterschiedlichsten Eigenschaften haben können, sind sie alle ähnlich aufgebaut: aus synthetischen Stoffen, den Polymeren. Die Grundbausteine der Polymere sind kleine Moleküle, die Monomere. Diese werden aus Erdöl gewonnen. Die Kohlenstoffatome sind durch Doppelbindungen verknüpft. Wenn diese aufgebrochen werden, entsteht eine Einfachbindung. An die freigewordenen Bindungen können weitere Kohlenstoffatome gebunden werden und lange Ketten bilden, die Polymere. Dieser Vorgang wird Polymerisation genannt. Die entstehenden Polymere sind der Hauptbestandteil von Kunststoffen. Kunststoffe erhalten ihren Namen oft von den verwendeten Monomeren. So entsteht aus Ethen Polyethylen. Genauso wird aus Styrol Polystyrol und aus Propen wird Polypropylen. Der Grund für die unterschiedlichen Eigenschaften der Kunststoffe liegt aber nicht nur darin, dass sie aus verschiedenen Monomeren hergestellt werden. Sondern zusätzlich darin, wie die Polymerketten angeordnet und verbunden sind. HD-Polyethylen hat eine hohe Dichte, da seine schwach verzweigten Polymerketten sehr eng aneinander liegen. Es ist steif und stabil. Deshalb werden daraus Plastikflaschen hergestellt. Verzweigte Polymere können nicht so eng aneinander liegen. Sie haben eine geringere Dichte. Deshalb werden aus diesem leichten, biegsamen Material Plastiktüten hergestellt. Die Anziehungskraft zwischen den Polymeren hat ebenfalls Einfluss auf die Beschaffenheit. Je stärker diese intermolekularen Kräfte sind, desto härter ist der Kunststoff und desto höher ist der Schmelzpunkt. Die Eigenschaften der Polymere können durch bestimmte Zusätze verändert werden. Vernetzungs-Stoffe erzeugen starke kovalente Bindungen zwischen benachbarten Polymerketten. So wird der Kunststoff steifer, härter und hitzebeständiger. Weichmacher dagegen machen den Kunststoff flexibler. Sie liegen zwischen den Polymerketten und schwächen so die Anziehungskräfte. Künstliche Polymere existieren seit gerade einmal 150 Jahren, und dennoch können wir uns eine Welt ohne diese erstaunlich vielseitigen Materialien kaum vorstellen.