Elastomere
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Kunststoffe
Allgemein
Ein Kunststoff ist ein organischer Festkörper, welcher künstlich aus einzelnen kleinen Teilen, hergestellt wurde. Kunststoffe bestehen aus sehr großen Molekülen, welche auch Makromolekül oder Polymer genannt werden, diese werden wiederum aus Monomeren gebildet.
Bei Kunststoffen unterscheidet man zwischen drei verschiedenen Gruppen. Einmal die Gruppe der Thermoplaste, die der Duroplaste und die der Elastomere.
Elastomere
Ein Elastomer, auch Elastoplast genannt, ist ein sehr elastischer Kunststoff. Solche Elastoplasten lassen sich zum Beispiel in Schwämmen, Gummibändern oder Autoreifen finden.
Eigenschaften
Ein Elastomer hat verschiedene typische Eigenschaften. Durch Druck und Zug ist dieser verformbar, kehrt jedoch wieder in seine Ausgangsform zurück.
Mit zunehmender Temperatur steigt auch die Elastizität. Ein Elastomer kann sich also in 3 verschiedenen Zuständen befinden.
1. Hartelastischer Zustand
Dieser Zustand tritt ein, wenn die Temperatur sehr niedrig ist und unterhalb des Glaspunktes liegt. Dann ist das Elastomer sehr spröde und glasartig.
2. Thermoelastischer Zustand
Bei Raumtemperatur befindet sich das Elastomer im thermoelastisch Zustand und ist hier gummiartig.
3. Thermische Zersetzung
Bei sehr hohen Temperaturen (ab ca 300°C) zersetzen sich Elastomere und werden zerstört.
Ein Elastomer lässt sich nicht schmelzen. Des Weiteren lässt es sich auch nicht durch ein Lösemittel auflösen, was an deren Struktur liegt, da sich aufgrund der weitmaschigen, zweidimensionalen Verknüpfung der Monomere, sich der Sauerstoff nicht auflösen kann, da alles miteinander vernetzt ist. Das Elastomer kann jedoch quellen, denn bestimmte Lösemittel lagern sich zwischen den Molekülketten ab.
Struktur
Mit Hilfe der Struktur lassen sich einige Eigenschaften eines Elastomers erklären.
Aufgrund der weitmaschigen Verknüpfung ist zwischen den Vernetzungen relativ viel Platz, deshalb „verknäulen“ sich die Ketten.
Durch Zug kann diese Verknäulung lang gezogen werden, da die Verknäulung jedoch der energetisch günstigste Zustand ist, da ein Elastomer keine Energie bei der Verformung speichert, verformen sich die Elastomere wieder zurück.
Herstellung
Bei der Herstellung von Elastomeren wird zwischen den drei Verfahren Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition unterschieden.
Polymerisation
Polykondensation
Bei der Polykondensation handelt es sich um ein Herstellungsverfahren für Polymere. Hierbei werden zwei Monomere mit jeweils einer funktionellen Gruppe miteinander verbunden. Als funktionelle Gruppen dienen hier OH-Gruppen, COOH-Gruppen oder NH2-Gruppen. Bei der Reaktion werden durch die Abspaltung von kleinen Mölekülen (oftmals Wasser) zwei Monomere zu einen Polymer verbunden. Wird eine NH2-Gruppe mit einer COOH-Gruppe verbunden, so wird Wasser abgelöst. Die daraus enstandene Bindung (-CO-NH-) wird Peptidbindung bzw. Peptidgruppe genannt.
Polyaddition
Recycling
Rohstoffliches Recycling
Beispiele für das rohstoffliche Recycling sind einmal die Hydrolyse und die Pyrolyse.
Versuche
=== Herstellung von Polyurethan ===
Chemikalien:
15 mL Diisocyanat, 15 mL Diol (z.B. Ethan-1,2-diol)
Material:
1 Becherglas (1000 mL), 1 Glasstab
Durchführung:
1. gebt bede Chemikalien in das Becherglas
2. rührt das Gemisch kräftig um
Brennprobe
Mit Hilfe einer Brennprobe kann eine erste Überprüfung stattfinden, ob ein vermutetes Elastomer wirklich ein Elastomer sein könnte. Dazu muss man diesen nur über einen Bunzenbrenner halten und ein Elastomer würde dann rückstandslos verbrennen.
