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Aufbau von Kunststoffen

Das chemische Bauprinzip

Anhand der am häufigsten benutzten Kunststoffe soll hier beispielhaft das generelle Bauprinzip der Kunststoffe verdeutlicht werden.

Polyethylen, PE (auch Polyethen)

Polyethylen ist ein billiger Kunststoff, der z.B. für die Herstellung von Plastiktüten oder Haushaltsfolien verwendet wird. Er ist mit einem Anteil von ca. 29 Prozent der europaweit am meisten verbrauchte Kunststoff (2009).

Tab.1
BeschreibungStruktur
Monomer Man stellt Polyethylen aus Ethen (Ethylen) her. Ethen ist das einfachste Alken und besitzt wie alle Alkene eine C=C-Doppelbindung.
Abb.1
Ethen
PolymerVerbinden sich viele Ethen-Moleküle miteinander, bildet sich ein Polymer (d.h. ein Makromolekül). Zwei Elektronen der Doppelbindung verknüpfen sich dabei jeweils mit den benachbarten Einheiten, so dass ein langes Molekül mit lauter C-C-Einfachbindungen entsteht. Es ist quasi ein riesiges Alkanmolekül entstanden.
Abb.2
Polyethylen

Polypropylen, PP (auch Polypropen)

Ein weiteres Beispiel eines weitverbreiteten Polymers ist Polypropylen. Er ist der in Europa am zweithäufigste verbrauchte Kunststoff (2009).

Tab.2
BeschreibungStruktur
Monomer (Abb. 3) zeigt das Monomer Propen (Propylen). Mehr als die Hälfte des aus Erdöl gewonnenen Propens wird für die Herstellung von Polypropylen verwendet.
Abb.3
Propen
Polymer Verbinden sich Propen-Moleküle mit ihren jeweils drei C-Atomen miteinander, ergibt sich ein Makromolekül wie beim Polypropylen. Jedoch mit dem Unterschied, dass an der langen Hauptkette des Makromoleküls Methyl-Seitenketten gebunden sind. Diese Methyl-Seitenketten verändern die Eigenschaften des Kunststoffs. Polypropylen ist härter als Polyethylen und wird daher zur Herstellung von Getränkekisten, Flaschen oder Seilen benutzt.
Abb.4
Polypropylen

Polystyrol, PS (auch Polystyren)

Polystyrol gehört mit einem Anteil von ca. 8 % Verbrauch in Europa (2009) ebenfalls zu den Kunststoffen, denen wir praktisch täglich begegnen. Trinkbecher und Essgeschirr sowie CD-Hüllen werden beispielsweise daraus hergestellt. Das Isolations- und Verpackungsmaterial Styropor ist geschäumtes Polystyrol.

Tab.3
BeschreibungStruktur
MonomerMonomer ist hier Styrol (auch Styren oder nach der IUPAC-Nomenklatur Phenylethen genannt). Styrol gehört zu den Arenen, also den aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Abb.5
Styrol
Polymer An der langen Hauptkette des Makromoleküls gibt es hier Phenyl-Seitenketten. Diese verändern die Eigenschaften dieses Kunststoffs entscheidend. Polystyrol ist noch härter als Polypropylen und spröde.
Abb.6
Polystyrol

Polyvinylchlorid, PVC (auch Polychlorethen)

Dieser Kunststoff steht mit einem Anteil von 11 % nach PE und PP an dritter Stelle des Verbrauchs in Europa. Er wird verwendet um z.B. Schläuche und Kabel herzustellen. Auch Bodenbeläge bestehen oft aus PVC. Der grösste Teil der PVC-Produktion wird auf dem Bau eingesetzt.

Tab.4
BeschreibungStruktur
Monomer Vinylchlorid (Chlorethen, auch Monochlorethen genannt) ist hier das Monomer. Vinylchlorid wird aus Ethen und Chlor hergestellt. Das Chlor-Atom ersetzt ein Wasserstoff-Atom an der Doppelbindung und verändert die Eigenschaften des Monomers aber auch des Polymers entscheidend.
Abb.7
Vinylchlorid (Chlorethen)
PolymerPolyvinylchlorid (PVC) wird mittels Polymerisation von Vinylchlorid (Chlorethen) hergestellt. PVC ist bedingt durch die Chlor-Atome hart und spröde. Erst durch Zusatz von Weichmachern wird er formbar.
Abb.8
Polyvinylchlorid
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