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Kunststoffe zum Kennenlernen:

Polyvinylchlorid

Polyvinylchlorid (PVC) ist ein Kunststoff, der in großer Menge in vielen unterschiedlichen Bereichen eingesetzt wird. Durch Zugabe von unterschiedlichen Substanzen kann die Elastizität von Polyvinylchlorid breit variiert werden, so dass dieser Kunststoff sowohl in harter Form als Material für Rohre, Dachrinnen und Schalenkoffer, als auch in weicher Form für Gartenschläuche und Fußbodenbeläge eingesetzt wird. Auch die gute, alte Schallplatte (die viele von euch vielleicht nur noch von den Eltern kennen) wird aus PVC hergestellt, man redet sogar manchmal von „Vinyl-Schallplatten“. Der Kunststoff wird sogar als PVC-Paste verarbeitet, die auf Textilien (für Regenmäntel) oder Schaumstoffen (für Polstermöbel) aufgetragen werden kann.

Doch befassen wir uns zunächst mit dem eigentlichen PVC. Es wird durch radikalische Polymerisation von Chorethen gewonnen, das auch Vinylchlorid genannt wird.

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Dieser Stoff ist sehr giftig und krebserregend. In Fabriken in denen PVC hergestellt wird müssen hohe Sicherheitsrichtlinien beachtet werden. Überschüssiges Vinylchlorid, welches nach der Polymerisation zurückbleibt, muss sehr intensiv aus dem ungiftigen Produkt entfernt werden.

Bei der radikalischen Polymerisation des Vinylchlorids gibt es jedoch zwei Möglichkeiten der Reaktion. Wenn wir uns den Start der Reaktion (also die Initiation) ansehen, so wären theoretisch zwei radikalische Produkte möglich:

Tatsächlich reagieren die Moleküle jedoch nur wie in Möglichkeit a). Das Radikal b) wird nicht gebildet. Eine solche Art der Bindung wird „Kopf-Schwanz-Verknüpfung“ genannt. Das gebildete Polyvinylchlorid ist an jedem zweiten Kohlenstoffatom mit einem Chloratom verbunden. Diese Chloratome besitzen jedoch eine viel größere Elektronegativität als die Kohlenstoffatome. Die C-Cl-Bindung ist polar, was eine Anziehung zwischen den einzelnen Ketten ermöglicht. Zudem ist ein Chloratom sehr groß. Die langen Polymerketten sind sperriger und lassen sich nicht so leicht aneinander verschieben.

Man kann sich leicht vorstellen, was dies für Auswirkungen auf den Kunststoff hat. Reines Polyvinylchlorid ist ein weißes hartes Pulver, dass gepresst sehr spröde ist. Und zwar schon bei relativ kurzen Kettenlängen. Damit man PVC trotzdem zu stabilen Produkten verarbeiten kann, muss es mit so genannten Weichmachern versetzt werden. Dies sind Stoffe, die nicht in die Polymerketten eingebaut werden, sondern sich zwischen die einzelnen Ketten schieben und dort durch dipolare Kräfte gehalten werden. Sie müssen also selbst polare Gruppen besitzen. Außerdem dürfen sie erst bei hohen Temperaturen verdampfen, damit sie nicht mit der Zeit als Gas aus dem Kunststoff entweichen. Ein Beispiel für einen Weichmacher, mit dem man PVC versetzt ist Bis-2-ethylhexylphthalat.

Je mehr Weichmacher das PVC enthält, desto elastischer ist es, bis hin zur oben genannten PVC-Paste.

Der Weichmacher kann jedoch durch Lösungsmittel aus dem Kunststoff heraus gewaschen werden. Wasser ist hierzu nicht in der Lage, aber organische Lösungsmittel können in der Regel nicht in PVC-Behältern gelagert werden. Die steigende Stabilität wird also durch eine geringere Chemikalienbeständigkeit erkauft.


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