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Polystyrol – Herstellung durch Polymerisation 05:03 min

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Transkript Polystyrol – Herstellung durch Polymerisation

Hallo! Was machst du eigentlich, wenn du einen zerbrechlichen Gegenstand in einem Paket verschicken willst? Klar, du nimmst ganz viel Verpackungsmaterial, damit der Gegenstand gut geschützt ist. Hast du dich aber schon mal gefragt, woraus die kleinen weißen Teilchen in den Paketen eigentlich bestehen? Was genau das ist und wie so etwas hergestellt werden kann, wollen wir uns nun ansehen. Die weißen Teilchen bestehen aus einem Schaum aus dem Kunststoff Polystyrol. Aber was sind eigentlich Kunststoffe? Als Kunststoffe werden Stoffe bezeichnet, die aus organischen Makromolekülen aufgebaut sind. Es sind also Polymere, die aus vielen gleichartigen Struktureinheiten, den Monomeren aufgebaut sind. Du kennst sicher schon eine ganze Menge Kunststoffe. So gehören z.B. Polyethylen, Nylon und Teflon zu den Kunststoffen. Sie besitzen verschiedene Eigenschaften. So können einige unter Hitzeeinwirkung schmelzen, während andere hitzebeständig sind. Einige Materialien aus Kunststoff sind sehr spröde und hart, andere wie zum Beispiel Gummi sind verformbar. Bei allen gleich ist die Herstellung durch Polymerisation von Monomeren. Damit aus den Monomeren auch Polymere werden können, benötigen sie Mehrfachbindungen oder mindestens zwei funktionelle Gruppen. Heute schauen wir uns die Herstellung vom Poylstyrol an. Die Polymerisationsreaktion, die dabei abläuft, wird als radikalische Polymerisation bezeichnet. Sehen wir uns zunächst das Monomer an. Das Monomer heißt Styrol und besteht aus einem Benzolring und einer Seitenkette, welche eine Doppelbindung besitzt. Diese Doppelbindung wird benötigt, um aus dem Monomer ein Polymer zu machen. Diese Styrolmoleküle werden nun durch radikalische Polymerisation miteinander verknüpft, wodurch der Kunststoff Polystyrol gebildet wird.

Wie dies funktioniert wollen wir uns nun genauer ansehen. Polymerisationsreaktionen laufen in der Regel in drei Schritten ab. Zunächst erfolgt eine Startreaktion, durch die die Polymerisation ausgelöst wird. Es folgt die Kettenreaktion, in der sich die Kette verlängert und zuletzt dann die Abbruchreaktion, die den Kettenwachstum stoppt und so die Polymerisation beendet.

Als Reaktionsauslöser bei einer radikalischen Poylmerisation wird ein Radikal benötigt. Dazu eignen sich besonders gut Peroxide. In unserem Beispiel wird Benzoylperoxid verwendet. Die Bindung zwischen den Sauerstoffatomen lässt sich bei 80 °C homolytisch spalten, wobei Benzoylradikale entstehen. Diese Reaktion bezeichnet man dann als Startreaktion.

Solche Starterradikale werden oft auch mit In und einem Punkt dahinter abgekürzt.

Bei der Kettenreaktion reagiert nun das Radikal mit einem Styrol-Molekül. Durch die Doppelbindung der Seitenkette kann nun ein Styrolmonomer an das Radikal addieren, wodurch ein Kohlenstoffradikal in Nachbarstellung zum Substituenten entsteht. Der Kettenwachstum erfolgt nun nach dem gleichen Prinzip. Ein neues Styrolmonomer addiert sich an das Radikal und die Kette wächst. Es kommt zur Ausbildung eines Polymers und somit zur Bildung des Kunststoffes.

Ein Abbruch einer Polymerisationsreaktion kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Oft endet die Reaktion durch die Kombination aus zwei radikalischen Kettenenden, oder durch die Kombination einer radikalischen Kette mit einem radikalischen Startermolekül. Diese Reaktion löst dann also den Kettenabbruch aus. Nun wollen wir uns noch die industrielle Verarbeitung von Polystyrol zum aufgeschäumten Verpackungsmaterial etwas genauer ansehen.

Das Verpackungsmaterial wird aus kleinen Polystyrolkugeln hergestellt, welche mit Wasserdampf und dem Treibmittel Pentan aufgeschäumt werden. Das bedeutet, dass sich das Volumen der Perlen vergrößert und sich im Innern der Perlen eine zellartige Struktur ausbildet. Die Kugeln können nun thermisch miteinander verbunden und in die gewünschten Formen gebracht werden. Als Dämmstoffe und Verpackungsmaterialien sind sie nun vielfältig einsetzbar.

Du hast heute gelernt was Polystyrol ist und wie es hergestellt wird. Du weißt nun, dass Kunststoffe aus Monomeren durch Polymerisation hergestellt werden und das Polystyrol aus Styrol hergestellt wird. Außerdem wurde über die Herstellung und die Einsatzmöglichkeiten von Polystyrolschaum gesprochen. Tschüß und bis bald!

1 Kommentar
  1. Default

    Cooles video hat mir sehr geholfen danke.

    Von Miguel B., vor 3 Monaten