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Kunststoffe. Gliederung 1.Historisches 2.Darstellung 3.Verarbeitung 4.Recycling 5.Schulische Relevanz.

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Präsentation zum Thema: "Kunststoffe. Gliederung 1.Historisches 2.Darstellung 3.Verarbeitung 4.Recycling 5.Schulische Relevanz."—  Präsentation transkript:

1 Kunststoffe

2 Gliederung 1.Historisches 2.Darstellung 3.Verarbeitung 4.Recycling 5.Schulische Relevanz

3 1. Die Geschichte der Kunststoffe - Mitte 19. Jhd.: Chemiker versuchen große Moleküle im Labor herzustellen : C.F. Schönbein ( ) stellt Nitrocellulose her 1. Historisches

4 V1: Verbrennung von Nitrocellulose 1. Historisches + 4 O 2(g) 12 CO 2(g) + 3 N 2(g) + 6 H 2 O (g) Nitrocellulose

5 Bis Mitte des 19. Jhd.: Herstellung von Billardkugeln aus Elfenbein - A. Parkes verknetet Nitrocellulose mit alkoholischer Campher-Lösung : J.W. Hyatt ( ) beginnt mit der großtechnischen Herstellung von Celluloid 1. Historisches

6 - 1883: J.W. Swan produziert Fäden aus Nitrocellulose - M. Fremery und J. Urban stellen Kupferseide her 1. Historisches

7 V2: Darstellung von Kupferseide 1. Historisches Cellulose [Cu(NH 3 ) 4 (Cell.)] - (aq) Cu 2+ (aq) + 4 NH 4 + (aq) + Cellulose  7 H + (aq)

8 - 10 Jahre später: Cellulose wird durch günstigeren Zellstoff ersetzt, Beginn der Viskose-Produktion : Stobbe stellt Polystyrol her : A. Spitteler entwickelt das Kunsthorn : Herstellung von Phenol- und Resorcinharzen durch L.H. Baekeland  Bakelit 1. Historisches

9 - 1922: H. Staudinger befasst sich mit der Struktur von Makromolekülen : F. Klatte ( ) entdeckt das Polyvinylchlorid (PVC) 1. Historisches

10 Kunststoffe: (schulrelevante Definition) Makromoleküle (>1000 Atome) Umwandlung von Naturprodukten oder durch Synthese von Primärstoffen aus Erdöl, Erdgas oder Kohle Polymere: Makromoleküle, die durch Verknüpfung von Monomeren entstehen 1. Historisches

11 : Entwicklung von Perlon und Nylon durch Schlack (I.G. Farben) bzw. W.H. Carothers (DuPont) - 30er Jahre: O. Röhm und W. Bauer entdecken den ersten vollsynthetischen Glasersatzstoff  Plexiglas : O. Bayer ( ) stellt Polyurethane her (I.G. Leverkusen) 1. Historisches

12 - 1933: Entwicklung von Hochdruck-Polyethylen- Darstellung bei ICI 1. Historisches : K. Ziegler und G. Natta entdecken Verfahren zur Polyethylen-Darstellung bei Normaldruck (1957: Darstellung von Polypropylen)

13 2. Darstellung von Kunststoffen Polymerisationsarten Radikalische Polymerisation Polyaddition Polykondensation Elektrophile bzw. nucleophile Polymerisation Polyinsertion

14 V3: Radikalische Polymerisation von Styrol 2. Darstellung Styrol Polystyrol

15 Dibenzoylperoxid Startradikal Bildung des Startradikals: Kettenstart: Mechanismus der radikalischen Polymerisation:

16 Kettenreaktion: Kettenabbruch: 2

17 ataktisch isotaktisch syndiotaktisch 2. Darstellung Anordnung der Phenylreste:

18 V4: Herstellung eines Polyurethans - Polyaddition 2. Darstellung Lignin Diphenylmethan-diisocyanat

19 Mechanismus der Polyaddition:

20 Nebenreaktion:...

21 V5: Herstellung von Nylon - Polykondensation Polyamid (6.10) Nylon 1,6-Diaminohexan Sebacinsäuredichlorid + 2. Darstellung

22 - HCl (aq) Mechanismus der Polykondensation:

23 ... Mechanismus der Polykondensation: HCl (aq) + OH - (aq) H 2 O + Cl - (aq) Nebenreaktion:

24 3. Verarbeitung von Kunststoffen  Klassifizierung von Kunststoffen  Verarbeitungsarten

25 Klassifizierung von Kunststoffen Kunststoffe unverzweigte und wenig ver- zweigte Polymere weitmaschig verzweigte Polymere Thermoplaste Elastomere Duroplaste engmaschig stark verzweigte Polymere 3. Verarbeitung

26 D1: Unterschied Thermoplast und Duroplast 3. Verarbeitung

27 Verarbeitungsverfahren Extrudieren, Spritzgießen 3. Verarbeitung

28 Kalandieren D2: Vakuumverformen 3. Verarbeitung

29 4. Recycling von Kunststoffen Materialrecycling Thermische Verwertung Makromoleküle werden verbrannt Dampf, Strom Stoffliches Recycling Rohstoff- Recycling Makromoleküle unverändert Makromoleküle zerlegt Monomere Re- granulate Fertig- Produkte

30 D3: Dichtetrennung von Kunststoffen Wasser  1 g/cm 3 NaCl-Lösung  1,2 g/cm 3 1,35PVC 1,20Plexiglas 1,05 – 1,15Polyamid 1,05Polystyrol 0,90Polypropylen 0,90 – 0,95Polyethylen  / g/cm 3 Kunststoff 4. Recycling

31 6. Schulische Relevanz Auswahlthema für Jgst Klassifizierung Reaktionstypen Großtechnische Herstellungsverfahren

32 „...Die Moleküle und ebenso die Makromoleküle lassen sich mit Bauwerken vergleichen, die im wesentlichen aus nur wenigen Sorten von Bausteinen, den Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffatomen, aufgebaut sind. Liegen nur einige Dutzend oder Hunderte davon vor, so kann man damit nur kleine Moleküle und entsprechend nur relativ primitive Bauwerke konstruieren. Beim Vorliegen aber von oder Bausteinen lassen sich damit auch Konstruktionen ausführen, deren Möglichkeiten man nicht ahnen kann, wenn man nur wenig Baumaterial zur Verfügung hat...."


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