Elastomere
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Kunststoffe
Kunststoffe bilden einen großen Bestandteil unseres Lebens. Wir begegnen ihnen öfter als wir glauben. Eine Person verbraucht im Jahr allein 37 Kilo Plastik[1]. Eine riesige Menge. Doch was ist überhaupt Kunststoff? Wie wird er hergestellt? Und was macht man wenn man seine Plastiktüte nicht mehr braucht?
Allgemein
Ein Kunststoff ist ein organischer Festkörper, welcher auch Polymer genannt wird und künstlich aus einzelnen kleinen Teilen hergestellt wurde. Kunststoffe bestehen aus sehr großen Molekülen, welche auch Makromoleküle 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, diese unterscheiden sich in Temperaturbeständigkeit, Verformbarkeit und Elastizität.
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 thermoelastischen 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, dreidimensionalen 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
Kunststoffe können auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden.
Bei der Herstellung von Elastomeren wird zwischen den drei Verfahren Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition unterschieden. [2]
Recycling
Aufgrund der stark ansteigenden Verwendung von Kunststoffen, muss auch über deren Entsorgung nachgedacht werden. Da Kunststoffe eine hohe Langlebigkeit besitzen gibt es nicht genug Lagerungsmöglichkeiten. Also sollte man zuerst überlegen, ob man den Kunststoffabfall, den man selber produziert, vermeiden kann. Man könnte Plastiktüten mehrmals benutzen oder gar auf diese verzichten und Tüten aus anderen umweltfreundlicheren Materialien nutzen. Da dies aber sehr schwer ist, da allein im Supermarkt so gut wie alles in Plastik verpackt ist, muss man sich Gedanken über das Recycling der Kunststoffe machen.
Allgemein
Unter Recycling, was übersetzt „Rückführung“ bedeutet, versteht man im ursprünglichen Sinne, dass ein Kunststoff, ohne den Einsatz von neuen Stoffen oder von Energie, wieder zu dem Kunststoff wird, der er vorher war. Im Idealfall wird bei dem Recycling ein Kunststoff wieder verwendet, wobei das Produkt des Recycelns, das Recyklat, so wie ein neuer Kunststoff verwendet werden kann.
Es gibt drei verschiedene Formen des Recyclings:
Werkstoffliches Recycling:
Hier werden die Altkunststoffe zum Recycling genutz, wobei ihre stofflichen Eigenschaften erhalten bleiben.
Rohstoffliches Recycling:
Hier werden neue Stoffe gewonnen aus den Altkunststoffen, die zur Synthese dienen können, indem die Makromoleküle in kleinere Moleküle aufgespalten werden.
Mit Hilfe von thermischen Verfahren, wie der Hydrolyse oder der Pyrolyse, erhält man niedermolekulare Bestandteile der Kunststoffe als Rohstoffe zurück.
Energetisches Recycling:
Hier werden die Altkunststoffe einfach verbrannt und es wird Wärme während des Verbrennungsprozesses gewonnen. Man kann Kunststoffe also auch energetisch verwerten.
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 beide 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.
