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Kunststoffe

Kunststoffe. Gliederung. Historisches Darstellung Verarbeitung Recycling Schulische Relevanz. 1846: C.F. Schönbein (1799-1869) stellt Nitrocellulose her . 1. Historisches. 1. Die Geschichte der Kunststoffe. Mitte 19. Jhd.: Chemiker versuchen große Moleküle im Labor herzustellen.

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Presentation Transcript

  1. Kunststoffe

  2. Gliederung • Historisches • Darstellung • Verarbeitung • Recycling • Schulische Relevanz

  3. 1846: C.F. Schönbein (1799-1869) • stellt Nitrocellulose her 1. Historisches 1. Die Geschichte der Kunststoffe • Mitte 19. Jhd.: Chemiker versuchen große Moleküle • im Labor herzustellen

  4. +5 0 -1 0 0 0 0 +5 +5 Nitrocellulose 0 +4 -2 0 -2 2 + 4 O2(g) 12 CO2(g)+ 3 N2(g)+ 6 H2O(g) 1. Historisches V1:Verbrennung von Nitrocellulose

  5. Bis Mitte des 19. Jhd.: Herstellung von Billardkugeln aus Elfenbein • 1869: J.W. Hyatt (1837-1920) beginnt mit der großtechnischen Herstellung von Celluloid 1. Historisches • A. Parkes verknetet Nitrocellulose mit alkoholischer • Campher-Lösung

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

  7. Cellulose 7 H+(aq) [Cu(NH3)4(Cell.)]-(aq) Cu2+(aq) + 4 NH4+(aq) + Cellulose 1. Historisches V2: Darstellung von Kupferseide

  8. 1907: Herstellung von Phenol- und • Resorcinharzen durch L.H. Baekeland •  Bakelit 1. Historisches • 10 Jahre später: Cellulose wird durch günstigeren • Zellstoff ersetzt, Beginn der Viskose-Produktion • 1885: A. Spitteler entwickelt das Kunsthorn • 1909: Stobbe stellt Polystyrol her

  9. - 1912: F. Klatte (1880-1934) entdeckt das Polyvinylchlorid (PVC) • 1922: H. Staudinger • befasst sich mit der Struktur • von Makromolekülen 1. Historisches

  10. 1. Historisches • 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

  11. 1935: O. Bayer (1902-1982) stellt • Polyurethane her (I.G. Leverkusen) 1. Historisches • 30er Jahre: O. Röhm und W. Bauer entdecken den • ersten vollsynthetischen Glasersatzstoff  Plexiglas • 1930 - 1940: Entwicklung von Perlon und Nylon durch • Schlack (I.G. Farben) bzw. W.H. Carothers (DuPont)

  12. 1955: K. Ziegler und G. Natta entdecken Verfahren • zur Polyethylen-Darstellung bei Normaldruck • (1957: Darstellung von Polypropylen) 1. Historisches • 1933: Entwicklung von Hochdruck-Polyethylen- • Darstellung bei ICI

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

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

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

  16. Kettenabbruch: 2 Kettenreaktion:

  17. 2. Darstellung Anordnung der Phenylreste: ataktisch isotaktisch syndiotaktisch

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

  19. Mechanismus der Polyaddition:

  20. ... ... ... Nebenreaktion:

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

  22. - HCl(aq) Mechanismus der Polykondensation:

  23. ... HCl(aq) + OH-(aq) H2O + Cl-(aq) Nebenreaktion: Mechanismus der Polykondensation:

  24. 3. Verarbeitung von Kunststoffen Klassifizierung von Kunststoffen Verarbeitungsarten

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

  26. 3. Verarbeitung D1: Unterschied Thermoplast und Duroplast

  27. Verarbeitungsverfahren Extrudieren, Spritzgießen 3. Verarbeitung

  28. Kalandieren 3. Verarbeitung D2: Vakuumverformen

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

  30. Kunststoff /g/cm3 Polyethylen 0,90 – 0,95 Polypropylen 0,90 Polystyrol 1,05 Polyamid 1,05 – 1,15 Plexiglas 1,20 NaCl-Lösung1,2 g/cm3 Wasser 1 g/cm3 PVC 1,35 4. Recycling D3: Dichtetrennung von Kunststoffen

  31. 6. Schulische Relevanz Auswahlthema für Jgst. 13.2 • 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 10.000 oder 100.000 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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