Kunststoffe Flashcards
(138 cards)
1
Q
Was sind Makromoleküle?
A
Große Moleküle aus sich wiederholenden Einheiten (Monomeren)
2
Q
Wie unterscheiden sich Monomer und Polymer?
A
Monomer = Einzelteil, Polymer = Vielteil.
3
Q
Was sind Kunststoffe?
A
Künstlich synthetisierte Makromoleküle.
4
Q
In welche drei Gruppen werden Kunststoffe unterteilt?
A
Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere
5
Q
Eigenschaften von Thermoplasten?
A
Weich bei Erwärmung, formbar, lineare Makromoleküle, reversibel.
6
Q
Eigenschaften von Duroplasten?
A
Hart, spröde, engmaschig vernetzt, nicht schmelzbar.
7
Q
Eigenschaften von Elastomeren?
A
Elastisch, weitmaschig vernetzt, amorph, behalten Form.
8
Q
Was ist Kristallinität bei Kunststoffen?
A
Bereiche mit paralleler Molekülanordnung; erhöht Stabilität.
9
Q
Was bedeutet amorph bei Kunststoffen?
A
Ungeordneter Zustand der Moleküle
10
Q
Was passiert beim Erwärmen eines Thermoplasts?
A
Zwischenmolekulare Kräfte werden überwunden, Kunststoff erweicht.
11
Q
Wie entstehen neue zwischenmolekulare Kräfte beim Abkühlen?
A
Makromoleküle bilden neue Bindungen und behalten Form.
12
Q
Was sind Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition?
A
Drei Hauptreaktionen zur Bildung von Polymeren.
13
Q
Voraussetzung für Polymerisation?
A
Doppelbindung im Monomer (z.B. C=C).
14
Q
Phasen der Polymerisation?
A
Kettenstart, Kettenwachstum, Kettenabbruch.
15
Q
Was entsteht bei Polymerisation?
A
Nur lineare C-Ketten ohne Nebenprodukte.
16
Q
Was ist eine radikalische Polymerisation?
A
Polymerisation über Radikale, Kettenreaktion.
17
Q
Woraus besteht Polyethen (PE)?
A
Aus Ethenmonomeren durch Polymerisation.
18
Q
Besonderheit von Polyethen?
A
Verzweigungen möglich, teils kristallin, hitzeempfindlich.
19
Q
Woraus besteht Polypropen (PP)?
A
Aus Propen, teilkristallin, hitzebeständig.
20
Q
Was sind Copolymere?
A
Polymere aus verschiedenen Monomeren.
21
Q
Typen von Copolymeren?
A
Statistisch, alternierend, blockartig, pfropfartig.
22
Q
Was ist Polykondensation?
A
Verknüpfung difunktioneller Monomere unter Abspaltung kleiner Moleküle.
23
Q
Beispiel für Polykondensat?
A
Polyester wie PET.
24
Q
Eigenschaften von PET?
A
Unpolar, wasserabweisend, für Flaschen/Outdoorkleidung geeignet.
25
Was sind Polycarbonate?
Polymere aus Diolen und Kohlensäurederivaten, z.B. CDs.
26
Was ist Polyaddition?
Verknüpfung ohne Abspaltung, meist mit polaren Doppelbindungen.
27
Beispiel für Polyaddition?
Polyurethane aus Diole + Diisocyanate.
28
Was sind die Produkte von Polyaddition mit Wasser?
Amin + CO₂ (Schaumbildung).
29
Was sind Epoxidharze?
Reagieren mit Aminen, 2K-Kleber, härtet durch Polyaddition.
30
Eigenschaften von Elastan?
Reißfest, elastisch, Blockcopolymer aus PU + Polyethandiol.
31
Verwertung von Kunststoffen?
Werkstofflich, rohstofflich, energetisch.
32
Was ist Regranulierung?
Wiederaufschmelzen sortenreiner Thermoplaste.
33
Was ist rohstoffliche Verwertung?
Umwandlung in Monomere, Alkane, Aromaten.
34
Was ist energetische Verwertung?
Verbrennung zur Energiegewinnung.
35
Was sind Silikone?
Polymere mit Si-O-Si Grundstruktur, hydrophob, hitzebeständig.
36
Herstellung von Silikonen?
Aus Silizium + Chlormethan, über Silanole und Polykondensation.
37
Verwendung von Silikonen?
Medizin, Technik, Fugen, Formen, Lacke.
38
Was sind Carbonfasern?
Leichte, feste, leitfähige Fasern aus organischen Stoffen.
39
Herstellung von Carbonfasern?
Carbonisierung + Verstreckung von z.B. Polyacrylnitril.
40
Verwendung von Carbonfasern?
Luftfahrt, Autoindustrie, Sport.
41
In welche drei Gruppen werden Kunststoffe unterteilt? (vertiefend)?
Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere.
42
Was sind Epoxidharze? (vertiefend)?
Reagieren mit Aminen, 2K-Kleber, härtet durch Polyaddition.
43
Was passiert beim Erwärmen eines Thermoplasts? (vertiefend)?
Zwischenmolekulare Kräfte werden überwunden, Kunststoff erweicht.
44
Was sind Polycarbonate? (vertiefend)?
Polymere aus Diolen und Kohlensäurederivaten, z.B. CDs.
45
Herstellung von Silikonen? (vertiefend)?
Aus Silizium + Chlormethan, über Silanole und Polykondensation.
46
Was ist Polyaddition?
Chemische Reaktion, bei der Monomere mit mehreren funktionellen Gruppen ohne Nebenprodukte zu Polymeren reagieren.
47
Wie verläuft die Polyaddition?
Monomere mit zwei oder mehr reaktiven Gruppen verbinden sich direkt zu langen Ketten.
48
Welche Voraussetzungen braucht Polyaddition?
Monomere müssen mindestens zwei reaktive Gruppen besitzen.
49
Nenne ein Beispielprodukt der Polyaddition.
Polyurethane (PU), z.B. in Matratzen und Schäumen.
50
Was ist Polykondensation?
Reaktion von Monomeren mit Abspaltung eines kleinen Moleküls zu Polymeren.
51
Wie verläuft die Polykondensation?
Monomere reagieren zu Polymeren unter Abgabe eines Nebenprodukts.
52
Was entsteht zusätzlich bei der Polykondensation?
Wasser oder Methanol wird häufig abgespalten.
53
Nenne ein Beispielprodukt der Polykondensation.
Polyester, z.B. PET-Flaschen.
54
Was ist Polymerisation?
Kettenreaktion, bei der ungesättigte Monomere (meist mit C=C Doppelbindungen) verknüpft werden.
55
Wie verläuft die Polymerisation?
Start durch Radikale, Bildung von Kettenreaktion bis zur Terminierung.
56
Was unterscheidet Polymerisation von Polyaddition?
Bei der Polymerisation entstehen keine Nebenprodukte, bei Polyaddition auch nicht – bei Polykondensation schon.
57
Was unterscheidet Polyaddition von Polykondensation?
Polykondensation gibt Nebenprodukte ab, Polyaddition nicht.
58
Welche Reaktionsarten gehören zur Polymerherstellung?
Polymerisation, Polyaddition, Polykondensation.
59
Was versteht man unter einem Kondensatprodukt?
Das kleine Molekül, das bei der Polykondensation abgespalten wird.
60
Welche Funktion haben Katalysatoren in der Polymerisation?
Sie beschleunigen die Reaktion, ohne selbst verbraucht zu werden.
61
Was bedeutet 'radikalische Polymerisation'?
Ein freies Radikal startet die Kettenreaktion bei ungesättigten Monomeren.
62
Was ist eine Additionsreaktion?
Addition zweier Moleküle unter Auflösung einer Doppelbindung.
63
Wie viele Monomere braucht man für eine Polykondensation?
Mindestens zwei funktionelle Gruppen pro Molekül werden benötigt.
64
Welche Moleküle eignen sich für eine Polykondensation?
Monomere mit Carboxyl-, Amino- oder Hydroxylgruppen.
65
Was ist ein typisches Nebenprodukt bei der Polykondensation?
Wasser (H2O) oder Ammoniak (NH3).
66
Welche Reaktion ist irreversibel: Polyaddition oder Polykondensation?
Polykondensation ist meist irreversibel durch Abspaltung von Nebenprodukten.
67
Wie unterscheidet sich die Temperaturführung bei Polymerisationsarten?
Polyaddition läuft oft bei moderater Temperatur, Polymerisation kann hohe Aktivierungsenergie benötigen.
68
Was sind bifunktionelle Monomere?
Monomere mit zwei verschiedenen funktionellen Gruppen (z.B. –OH und –COOH).
69
Warum ist Wasserabspaltung bei Polykondensation wichtig?
Nur durch Abspaltung kann eine neue Bindung entstehen.
70
Was ist der Unterschied zwischen Thermoplasten und Duroplasten?
Thermoplaste sind schmelzbar und wiederverwendbar, Duroplaste sind hitzebeständig und nicht verformbar.
71
Wie erkennt man am Produkt, ob Polyaddition oder Polykondensation vorlag?
Am Produkt erkennt man es meist nicht direkt; Analyse von Nebenprodukten (z.B. Wasser) kann Hinweise geben.
72
Was ist radikalische Polymerisation?
Verknüpfung von Monomeren durch homolytische Spaltung von Doppelbindungen mithilfe von Radikalen.
73
Was ist PE-LD? Welche Eigenschaften hat es?
Polyethylen mit niedriger Dichte (Low Density):
Kurze Ketten (200–2000), amorph, weich
Geringer Schmelzbereich
Hergestellt bei hohem Druck
74
Was ist PE-HD? Welche Eigenschaften hat es?
Polyethylen mit hoher Dichte (High Density):
Lange Ketten (7000–180000), kristallin, hart
Höherer Schmelzbereich
Hergestellt bei niedrigem Druck
75
Unterschiede zwischen PE-LD und PE-HD?
PE-LD: kurze, verzweigte Ketten, geringe Dichte, weich
PE-HD: lange, parallele Ketten, höhere Dichte, hart
76
Monomer von Polyethylen (PE)?
Ethen
77
Monomer von Polypropylen (PP)?
Propen
78
Monomer von PVC (Polyvinylchlorid)?
Vinylchlorid
79
Typische Eigenschaften von PE, PP, PVC, PS?
PE: formbar, gutes Recycling
PP: höhere Schmelztemperatur
PVC: beständig gegen Säuren, schwer entflammbar
PS: steif, aufschäumbar (→ Styropor)
80
Gemeinsame Eigenschaften aller dargestellten Polymere (PE, PP, PVC, PS)?
Unpolar
Hydrophob
Thermoplastisch
Lösungs-, Geruchs- und Geschmacksfrei
81
Was ist ABS-Kunststoff und wofür wird er verwendet?
Mischung aus Acrylnitril, Butadien, Styrol
Thermoplast, statistisches Copolymer
z.B. für Legosteine
82
Wie wird Synthesekautschuk hergestellt?
Copolymer aus Styrol und Butadien
Vulkanisierung mit Schwefel → Schwefelbrücken
83
Welche Monomere bilden PET?
Ethandiol und Terephthalsäure → Polyethylenterephthalat
84
Was ist eine Esterbindung und wo findet man sie in Kunststoffen?
Bindung zwischen Alkohol und Carbonsäure
In Polyester (z. B. PET) als Repetiereinheit
85
Welche Monomere werden zur Herstellung von Nylon (Polyamid) verwendet?
1,6-Diaminohexan + Hexan-1,6-disäure → Kondensationsreaktion mit Wasserabspaltung.
86
Was ist Perlon und wie entsteht es?
Polyamid aus 6-Aminohexansäure, ringförmiges Monomer → keine klassische Kondensation nötig.
87
Was sind Polyesterharze und wie vernetzen sie sich?
Harte Styrol-Komponente polymerisiert über Doppelbindungen nach Initiator-Zugabe (z.B. bei Butendisäure).
88
Was ermöglichen trifunktionelle Monomere?
Bildung verzweigter oder vernetzter Polymere → z.B. durch zusätzliche Hydroxygruppen oder Doppelbindungen.
89
Was passiert bei der Polyaddition?
Monomerverknüpfung durch **nukleophile Addition an polare Doppelbindung** (z.B. Alkohole + Diisocyanate).
90
Wie entsteht Polyurethan (PU)?
Diol + Diisocyanat → nucleophiler Angriff → Bildung der Urethan-Gruppe durch Protonenumlagerung.
91
Welche Eigenschaften hat PU-Schaum?
CO₂-Freisetzung → Aufschäumen des Harzes → gute Dämmung und Stoßabsorption.
92
Was entsteht durch die Kombination mit dreiwertigen Alkoholen oder Triisocyanaten bei PU?
Elastomere oder Duroplaste, je nach Struktur und Verzweigungsgrad.
93
Welche Arten von Textilfasern gibt es und wie unterscheiden sie sich?
Naturfasern (z.B. Seide, Wolle, Leinen, Baumwolle)
Halbsynthetische Fasern (z.B. Viskose, Lyocell, Celluloseacetat)
Kunstfasern (z.B. Nylon, PET)
→ Unterschiedlich in Herkunft, Herstellung und chemischer Stabilität.
94
Wie entsteht Viskose (Kunstseide)?
Zellstoff wird in Kohlenstoffdisulfid gelöst → Xanthogenat
Ausfällung im Säurebad → regenerierte Cellulose-Faser
95
Was passiert bei der Herstellung von Celluloseacetat-Fasern?
Veresterung von Cellulose mit Essigsäureanhydrid → Acetyl-Cellulose
→ Eigenschaften: weich, leicht, glänzend, knitterarm
96
Welche Vorteile haben Kunststoffe im Alltag gegenüber klassischen Werkstoffen?
Geringere Dichte → Kraftstoffersparnis
Höhere Belastbarkeit
Schallabsorption
Formen- und Farbenvielfalt
Einfache Verarbeitung
97
Was sind Verbundstoffe und warum werden sie verwendet?
Kombination von Kunststoffen mit anderen Materialien → bessere Haltbarkeit, z.B. in Getränkeverpackungen
98
Worin unterscheiden sich Adhäsion und Kohäsion bei Klebstoffen?
Adhäsion = Bindung zwischen Klebstoff und Oberfläche
Kohäsion = Bindung innerhalb des Klebstoffs
99
Was unterscheidet chemisch härtende und physikalisch härtende Klebstoffe?
Chemisch härtend: durch Polymerisation
Physikalisch härtend: durch Verdunsten oder Abkühlen
100
Wie werden Carbonfasern hergestellt?
Durch Carbonisierung von Polyacrylnitril → kontrollierte Verkohlung bei 2500 °C
→ ergibt sehr feine Fasern, hoher Energieaufwand
101
Welche Rohstoffe werden für die Kunststoffproduktion verwendet?
Fossile Rohstoffe (z. B. Erdöl)
Nachwachsende Rohstoffe (z. B. Stärke, Zellulose)
102
Was sind Maßnahmen zur Vermeidung von Kunststoffmüll?
Einkaufskorb/-tasche mitbringen
Intelligentes Design → Kunststoff nur wo nötig
Mehrweg-Systeme
Kreislaufwirtschaft
103
Was ist werkstoffliches Recycling?
Trennung und Wiedereinschmelzen von Thermoplasten → Wiederverwendung
104
Was passiert bei rohstofflicher Verwertung?
Kunststoffe werden durch Pyrolyse (Erhitzen ohne Sauerstoff) in Monomere zurückgewonnen.
105
Welche Risiken entstehen bei der Verbrennung von PVC?
Freisetzung von Salzsäure (HCl) → Notwendigkeit von Filtern
106
Was sind Beispiele für Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen?
Stärkefolien aus Mais/Kartoffeln
Polylactat (PLA)
→ biologisch abbaubar
107
Was sind Beispiele für biobasierte Kunststoffe?
Celluloseacetat (CA)
Bio-PE (aus Bioethanol)
PEF (Polyethylene Furanoate)
108
Wie wird Silikon (Polysiloxan) hergestellt?
Bildung von Silanen (z. B. Dichlordimethylsilan)
Hydrolyse zu Silanolen
Polykondensation zu Polysiloxanen (z. B. Polydimethylsiloxan)
109
Was passiert bei der Hydrolyse in der Silikonherstellung?
Chlor-Atome werden durch Hydroxygruppen ersetzt → es entsteht ein Silanol und HCl
110
Wie ist ein Silikonmolekül aufgebaut?
Si-O-Si-Ketten mit organischen Resten (z. B. CH₃) am Silicium-Atom
111
Warum entstehen beim Hochdruckverfahren stark verzweigte Polyethylen-Ketten?
Alkylradikale spalten Wasserstoff ab → neue Radikale → Verzweigungspunkte in der Kette
112
Welche Monomere werden zur Herstellung von Polyesterfasern verwendet?
Dimethylterephthalat
Ethandiol
113
Was passiert im 1. Schritt der Polyesterherstellung?
Dimethylterephthalat reagiert mit Ethandiol bei 300 °C → Bildung kurzer Ketten und Methanol als Nebenprodukt
114
Warum wird während der Reaktion Stickstoff eingeblasen? (Polyesterherstellung)
Stickstoff entfernt das entstehende Methanol → Reaktion läuft vollständiger ab
115
Was passiert im 2. Schritt der Polyesterherstellung?
Reaktionsmischung wird bei 300 °C und vermindertem Druck gerührt → restliches Methanol verdampft → Polykondensation zu zähflüssigem Polyester
116
Was passiert mit dem Polyester im 3. Schritt?
Der heiße Polyester wird in kaltes Wasser gepresst → erstarrt → wird dann zu Granulat zerkleinert
117
Welche Ausgangsstoffe werden für PET verwendet?
Ethandiol (Glycol) + Terephthalsäure → Polykondensation zu PET
118
Was sind Nachteile von PET-Flaschen?
Nicht völlig gasdicht (CO₂ diffundiert raus, O₂ rein)
Geschmack und Haltbarkeit leiden
Spuren von Antimon möglich
119
Warum ist die Mindesthaltbarkeit bei Glasflaschen länger als bei PET?
Glas ist gasdicht, schützt besser vor CO₂-Verlust und O₂-Eintritt → Geschmack bleibt stabiler
120
Wie lautet die Reaktionsgleichung zur Herstellung von PET aus Dimethylterephthalat und Ethandiol?
Dimethylterephthalat + Ethandiol → Polyester + Methanol (Kondensationsreaktion)
121
Welche Unterschiede gibt es zwischen Einweg- und Mehrweg-PET-Flaschen?
Einweg: bequemer, hygienischer, aber mehr Müll und Ressourcenverbrauch
Mehrweg: umweltfreundlicher, aber teurer im Transport
122
Was sind biologisch abbaubare Kunststoffe?
Polymere, die durch Mikroorganismen oder Pilze zu CO₂, Wasser und Biomasse abgebaut werden können.
123
Welche Rohstoffquellen gibt es für biologisch abbaubare Kunststoffe?
Nachwachsende Rohstoffe (z. B. Stärke, Cellulose, Milchsäure)
Tierische Herkunft (z. B. Chitin, Proteine)
Fossile Rohstoffe (z. B. abbaubarer Polyester)
124
Welche Anforderungen müssen biologisch abbaubare Kunststoffe erfüllen?
Innerhalb von 12 Wochen zu ≥ 90 % abbaubar (nach EN 13432)
Keine nicht abbaubaren Bestandteile
Abbau zu CO₂, Wasser und Biomasse
125
Warum eignen sich biologisch abbaubare Kunststoffe besonders für bestimmte Anwendungen?
Weil sie nach Gebrauch umweltfreundlich zerfallen – ideal für Verpackungen, Mulchfolien oder medizinisches Nahtmaterial.
126
Wie reagiert Citronensäure bei der Polykondensation?
Drei Carboxygruppen + eine Hydroxygruppe → unter Wasserabspaltung Bildung eines linearen, wasserlöslichen Polyesters
127
Was sind typische Beobachtungen beim Citronensäure-Experiment?
Gelbliche, zähflüssige Masse
Nach Abkühlen: viskos, klebrig
Teilweise wasserlöslich
128
Warum ist der Polyester aus Citronensäure wasserlöslich?
Viele polare Estergruppen und unveresterte Carboxygruppen sorgen für Wasserlöslichkeit
129
Was sind lineare Polysiloxane?
Silikone mit der allgemeinen Struktur R₃SiO[R₂SiO]ₙSiR₃, z. B. Polydimethylsiloxan – kettenförmig aufgebaut.
130
Wie unterscheiden sich vernetzte und verzweigte Polysiloxane?
Vernetzt: über tri-/tetrafunktionelle Siloxane zu 3D-Netzwerken
Verzweigt: mit Verzweigungen, aber nicht zwangsläufig 3D-vernetzt
131
Wie wird Silikon aus elementarem Silizium hergestellt?
Gewinnung von Silizium aus SiO₂ (z. B. Sand)
Herstellung von Organchlorsilanen → Hydrolyse/Methanolyse → Polykondensation zu Silikon
132
Was passiert bei der Hydrolyse von Dimethyldichlorsilan?
Reaktion mit Wasser → Dimethylsilanol + HCl
→ weitere Polykondensation zum linearen Silikon
133
Was entsteht bei der Methanolyse von Organchlorsilanen?
Dimethylsilanol + Chloralkan (z. B. Chloromethan) → kann wiederverwendet werden
134
Wie erfolgt die Vernetzung von Silikonen zur Aushärtung?
Polykondensation mit Acetatgruppen → Abspaltung von Essigsäure → 3D-Vernetzung über Sauerstoffbrücken
135
Was ist der Unterschied zwischen Kunststoffen und Silikonen in Bezug auf den chemischen Aufbau?
Kunststoffe: C–C–C-Bindungen
Silikone: Si–O–Si-Bindungen (höhere Bindungsenergie → stabiler)
136
Wie unterscheiden sich Kunststoffe und Silikone hinsichtlich Umwelt und Gesundheit?
Beide nicht biologisch abbaubar
Silikone: besser verträglich, besonders in Medizin und Lebensmittelbereich
137
Was ist das Ausgangsprodukt und Verfahren zur Herstellung von Silikonen?
Ausgangsstoff: Silizium (kein Erdöl)
Verfahren: Polykondensation über Organochlorsilane
138
