Unterrichtsreihe – Kunststoffe - Chempage.de

Unterrichtsreihe – Kunststoffe 

Unterrichtsreihe 

Unterrichtskonzept zur Polymerchemie 

Jahrgangsstufe: 12/13 

- Grundlagen – Eigenschaften von Kunststoffen – Experimente - 

Quelle: www.chempage.de Seite 1 von 59


Impressum: 

Titel: Kunststoffe 

Autor: Michael Müller 

Bildmaterial: © [2002-2005] by Chempage.de 

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michael.mueller@rwth-aachen.de 

Das Skript ist auch als Druckversion erhältlich. Die 

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A. Theoretischer Teil 

1. Thermoplaste Seite 

1.0.0 Allgemeine Eigenschaften der Thermoplasten 5 

1.1.0 Polyolefine 

1.1.1 Polyethylen (hart) 6 

1.1.2 Polyethylen (weich) 7 

1.1.3 Polypropylen 8 

1.2.0 Styrol-Polymerisate 

1.2.1 Polystyrol 9 

1.2.2 Polystyrol-Schaum 10 

1.2.3 Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer 11 

1.3.0 Halogenhaltige Polymerisate 

1.3.1 Polyvinylchlorid (hart) 12 

1.3.2 Polyvinylchlorid (weich) 13 

1.3.3 Polytetrafluoroethylen 14 

1.4.0 weiter Thermmoplaste 

1.4.1 Polymethycrylat 15 

1.5.0 Thermische Polymere mit gemischtem Kettenbau 

1.5.1 Cellulosepropionat 16 

1.5.2 Polycarbonat 17 

1.5.3 Polyamid 18 

1.5.4 Polyethylenterephthalat 19 

2. Duroplaste 

2.0.0 Allgemeine Eigenschaften der Duroplasten 20 

2.1.0 Phenoplaste 

2.1.1 Phenolharz 21 

2.2.0 Aminoplaste 

2.2.1 Melamin-Schichtspressstoff 22 

2.3.0 Ungesättigte Polyesterharze 

2.3.1 Polyesterharz 23 

3. Elastomere 

3.0.0 Allgemeine Eigenschaften der Elastomere 24 

3.1.0 Vernetzte Polyurethane 

3.1.1 Polyurethane, gummielsatisch 24 

3.1.2 Polyurethan-Schaum feinporig (weich) 25 

3.1.3 Polyurethan-Schaum feinporig (hart) 26 



4. Silikone 

4.1.1 Silikonkautschuk 27 

5. Herstellung von Kunststoffen 

5.1 Polykondensation 28 

5.2 Polymerisation 28 

5.3 Polyaddition 28 

6. Verarbeitung der Kunststoffe 29 

B. Praktischer Teil 

1. Versuche zur Charakterisierung von Kunststoffen 

1.1 Brennbarkeit 30 

1.2 Dichtebestimmung 31 

1.3 Wärmeleitfähigkeit 31 

1.4 Löslichkeit 32 

2. Versuche zur Herstellung von Kunststoffen 

2.1 Herstellung von Acrylglas 33 

2.2 Radikalische Polymerisation von Styrol 34 

2.3 Kationische Polymerisation von Styrol 35 

2.4 Copolymerisation von Styrol mit Maleinsäureanhydrid 36 

2.5 Polykondensation von Glycerin mit Borsäure 37 

2.6 Herstellung von weich PVC 38 

2.7 Funktionsweise eines Superabsorbers 39 

3. Recycling von Kunststoffen 

3.1 Rückgewinnung von Methacrylsäuremethylester 40 

3.2 Recycling eines Polyesters durch Hydrolyse 41 

3.3 Recycling von Styropor 42 

C. Anhang: Kopiervorlagen 

Grundwissen: Kunststoffe 44 

Grundwissen: Herstellung von Kunststoffen 45 

Arbeitsanleitungen zu den Versuchen 46 

D. Anhang: Folien 58 



A) Theoretischer Teil 

In diesem Teil des Skriptes sollen die theoretischen Grundlagen, sowie wichtige 

physikalische und chemische Eigenschaften verschiedner Polymere behandelt 

werden. Der theoretische Teil gliedert sich in 6 Kapitel. 

Die ersten vier Kapitel behandeln die verschiedenen Polymerklassen: 

� Thermoplasten 

� Duroplasten 

� Elastomeren 

� natürliche Polymere 

Das 5. Kapitel beschäftigt sich mit der Herstellung von Kunststoffen und beschreibt 

die Reaktionsmechanismen: 

� Polykondensation 

� Polymerisation 

� Polyaddition 

Im letzten Kapitel des theoretischen Teils geht es um die Weiterverarbeitung der 

Kunststoffe und ihre Einsatzmöglichkeiten. 

1. Thermoplasten 

1.0.0 Allgemeine Eigenschaften der Thermoplasten 

ausgenutzt. 

Thermoplaste sind lange fadenförmige und unverzweigte 

sowie vernetzte Polymere. Sie lassen sich durch Erwärmen 

leicht formbar machen. Die unterschiedlich langen Polymer- 

Stränge werden von physikalischen Wechselwirkungen wie 

die Van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen 

zusammen gehalten. Geraten die Moleküle beim Erhitzen in 

Schwingung, so können die oben beschriebene 

Wechselwirkung aufgehoben werden und der Kunststoff wird 

formbar. Diese besonderen Eigenschaften der Thermoplaste 

werden in der technischen Verarbeitung von Kunststoffen 



1.1.0 Polyolefine 

1.1.1 Polyethylen (hart) 

Abkürzung: PE HD: Polyethylene High Density 

Dichte 0,94-0,96 g/cm³ 

. 

physikalische 

Eigenschaften: 

chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Polyethylen HD ist ein weicher, durchscheinender Kunststoff. Mit dem 

Fingernagel lassen sich Kerben in den Kunststoff kratzen. Der Kunststoff 

fühlt sich wachsartig an und ist bis zu Temperaturen von 90ºC belastbar. 

Polyethylen lässt sich bei Raumtemperatur in keinem Lösungsmittel lösen. 

Außerdem ist der Kunststoff gegenüber von Säuren sowie Laugen 

beständig. Durch Erhitzen kann der Kunststoff in Form gebracht werden 

und kann verschweißt werden. 

C C 

Quelle: www.chempage.de Seite 6 von 59 

H 

H 

H 

... ... 

H 

Polyethylen 

Das Polymer besteht aus langen unverzweigten Ketten. Die hohe Dichte 

des Kunststoffs resultiert aus den vielen kristallinen Bereichen im Polymer. 

Brennprobe: Bei der Brennprobe zeigt sich eine helle Flamme mit blauem Kern. Der 

Kunststoff tropft brennend ab und brennt auch nach dem Entfernen der 

Zündquelle weiter. Nach dem Erlöschen ist ein parafinartiger Geruch 

wahrzunehmen. 

Verarbeitungsverfahren: Der Kunststoff eignet sich zum Extrudieren von Profilen und Rohren sowie 

zum Herstellen von Blas-Folien. Meist wird der Kunststoff zum Spritzgießen 

von Werkstücken verwendet. Außerdem wird das Polyethylen HD zum 

beschichten von Verpackungspapieren und -kartons verwendet. 

Anwendungen: Aus dem Kunststoff werden Flaschen für Reinigungsmittel gefertigt sowie 

höherwertige Massenware für Haushalt und Technik. Außerdem werden 

Flaschenkästen, Lagertanks, Kanister sowie Folien und Rohre aus dem 

Kunststoff gefertigt. 

n


1.1.2 Polyethylen (weich) 

Abkürzung: PE LD: Polyethylene Low Density 

Dichte 0,91-0,94g/cm³ 

. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Polyethylen LD ist ein durchscheinender, leicht ritzbarer Kunststoff mit 

wachsartigem Griff. Er ist bei Temperaturen von bis zu 70ºC belastbar. 




und kann verschweißt werden. 

C C 


H 

H 

H 

... ... 

H 

Polyethylen 

Das Polymer besteht aus langen unverzweigten Ketten. Die relativ niedrige 

Dichte des Kunststoffs resultiert aus den wenigen kristallinen Bereichen im 

Polymer. 




wahrzunehmen. 





Anwendungen: Aus dem Kunststoff werden vorallem Massenwaren wie Eimer, Schüsseln, 

Elektroteile sowie Folien für Bau und Landwirtschaft hergestellt. Die 

Kunststoff Tragetaschen in den Geschäften sind meist aus Polyethylen 

hergestellt worden. 

n


1.1.3 Polypropylen 

Abkürzung: PP: Polypropylene 


. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Als dünne Verpackungsfolie ist Polypropylen durchscheinend. Der 

Kunststoff ist steifer als Polyethylene und lässt sich mit dem Fingernagel 

nicht einritzen. Der Kunststoff ist bis zu Temperaturen von 100ºC belastbar. 




und kann verschweißt werden 

C C 


H 

H 

H 

... ... 

CH 3 n 

Polypropylen 

Das Polymer besteht aus langen unverzweigten Molekülsträngen. 




wahrzunehmen. 





Anwendungen: Viele Gebrauchsgegenstände sowie 

Kofferschalen, Rohre und technische Teile mit 

hoher Festigkeit werden aus dem Kunststoff 

hergestellt. Außerdem werden die elastischen 

Stoßfänger an Kraftfahrzeugen aus Polypropylen 

gefertigt. Desweiteren bestehen 

Verpackungsbänder, Säcke sowie 

Teppichgrundgewebe und Verpackungsfolien 

aus dem Kunststoff.


1.2.0 Styrol-Polymerisate 

1.2.1 Polystyrol 

Abkürzung: PS: Polystyrene 

Dichte 1,05g/cm³ 

. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Polystyrol ist ein harter, spröder und leicht brechbarer Kunststoff, welcher 

besonders durch seine hoher Transparenz besticht. Beim Fallenlassen 

erklingt ein blechartiges Klingeln. Die Gebrauchstemperatur liegt bei 70ºC. 

Benzin sowie viele andere organische Lösungsmittel lösen den Kunststoff. 

Gegenüber von Säuren und Basen ist der Kunststoff beständig. Außerdem 

ist es unempfindlich gegenüber von Ölen und Alkohol. Polystyrol ist klebbar 

C C 


H 

H 

H 

... ... 

Polystyrol 

Polystyrol bilden lange fadenartige Polymerstränge. 

Brennprobe: Polystyrol verbrennt flackernd mit gelber, stark rußender Flamme. Nach 

dem Entfernen der Zündquelle brennt der Kunststoff weiter und setzt einen 

süßlichen Geruch frei. 

Verarbeitungsverfahren: Polystyrol wird im Wesentlichen über ein Spritzgussverfahren verarbeitet. 

Seltener wird es zum Extrudieren von Profilen und Folien sowie beim 

Warmformen eingesetzt. 

Anwendungen: Der Kunststoff wird zur Herstellung von 

transparenten Massenartikeln wie 

Messbechern, Kühlschrankboxen, Folien 

und Einweggeschirr benötigt. 

n


1.2.2 Polystyrol-Schaum 

EPS: Exponded Polystyroleene (expandiertes 

Abkürzung: 

Polystyrol) 

Dichte 0.015-0,1g/cm³ 

. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

EPS ist aufgrund der eingeschlossenen Luftbläschen undurchsichtig. Die 

dünnen Wände der Bläschen geben Druck leicht nach. Der Kunststoff ist 

besonders aufgrund seiner geringen Dichte und seinen guten Wärme 

isolierenden Eigenschaften interessant. 



ist es unempfindlich gegenüber von Ölen und Alkohol. Polystyrol ist klebbar 

C C 


H 

H 

H 

... ... 

Polystyrol 

Polystyrol bildet lange fadenartige Polymerstränge. 

Brennprobe: Polystyrol verbrennt flackernd mit gelber, stark rußender Flamme. Nach 

dem Entfernen der Zündquelle brennt der Kunststoff weiter und setzt einen 


Verarbeitungsverfahren: Nach dem Vorschäumen wird der Kunststoff durch Wasserdampf in Block- 

und Formteilen aufgeschäumt. 

Anwendungen: Der Kunststoff wird als Baumaterial zur Wärmeisolierung eingesetzt. 

Desweiteren wird er zum Abfangen von Stößen in Verpackungsmaterialien 

verwendet. 

n


1.2.3 Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer 

Abkürzung: ABS: Acrylnitrile-Butadiene-Styrene 


. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

ABS ist ein undurchsichtiger, zäh-plastischer Kunststoff, welcher eine 

Gebrauchstemperatur von 75-85ºC besitzt. 



ist es unempfindlich gegenüber von Ölen und Alkohol. 

H 

C C 

H 

H 

n 


H 

H 

H 

H H 

... ... ... C C C C ... ... C C ... 

Styrol 

Butadien 

H n 

H 

H 

H 

C 

N 

Acrylnitril 

ABS ist ein langkettiges, unverzweigtes Polymer, welches aus Styrol-, 

Butadien- und Acrylnitril-Monomeren besteht. 

Brennprobe: ABS verbrennt flackernd mit gelber, stark rußender Flamme. Nach dem 

Entfernen der Zündquelle brennt der Kunststoff weiter und setzt einen 


Verarbeitungsverfahren: ABS wird vorwiegend im Spritzgussverfahren verarbeitet. Seltener wird es 

zum Extrudieren von Platten und Folien eingesetzt. 

Anwendungen: Aus ABS werden die Gehäuse von Telefonapparate, Fernsehgeräten und 

Radios gefertigt, sowie Kofferschalen und Schutzhelme. 

n


1.3.0 Halogenhaltige Polymerisate 

1.3.1 Polyvinylchlorid (hart) 

Abkürzung: PVC U*: Polyvenylchloride; Nach der neuen 

DIN-Norm heißt es statt PVC h jetzt PVC U 

(unplastinized) und PVC w jetzt PVC P 

(plastinzed) 

Dichte 1,38-1,40 g/cm³ 

. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

In reiner Form ist PVC ein klarer, durchsichtiger Kunststoff, welcher hart 

und in der Kälte spröde ist. Beim Knicken einer PVC-Folie bleibt ein weißer 

Streifen zurück, der Weißbruch entsteht durch Überanspruchung des 

Kunststoffes. PVC kann bei Temperaturen von bis zu 65ºC eingesetzt 

werden. 

Aceton sowie Ester und Fleckenreinigungsmittel lösen den Kunststoff. 

Gegenüber von Säuren, Basen, Alkoholen und Ölen ist PVC beständig. 

C C 


H 

H 

H 

... ... 

Cl 

n 

Polyvinylchlorid 

Polyvinylchlorid besteht aus langen, unverzweigten Polymersträngen. 

Brennprobe: In der Flamme brennt PVC mit gelber, rußender Flamme und erlischt nach 

dem Entfernen der Zündquelle. Beim Verbrennen wird ein stechender 

Geruch freigesetzt (HCl). Die Beilsteinprobe ist bei PVC positiv. 

Verarbeitungsverfahren: PVC wird zu Hartfolien kalandiert. Man verarbeitet außerdem in Spritzguss- 

und Extrusionsblasverfahren. 

Anwendungen: Aus dem Kunststoff werden Rohre, Profile, Dachrinnen sowie Rolladen 

gefertigt. Desweiteren wird es zur Herstellung von Tafeln, 

Rohrverbindungsstücken, Getränkeflaschen und Kunststoffbechern 

verarbeitet.


1.3.2 Polyvinylchlorid (weich) 

PVC P, Polyvinylchloride; Nach der neuen 

DIN-Norm heißt es statt PVC h jetzt PVC U 

Abkürzung: 

(unplastinized) und PVC w jetzt PVC P 

(plastinzed) 


. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

PVC P ist ein gummiartig flexibler, kratzfester Kunststoff, welcher beim 

scharfen Knicken keinen Weißbruch aufweist. Bei gutem Weichmacher wird 

das Polymer auch bei tiefen Temperaturen nicht spröde. 

Aceton sowie Ester und Fleckenreinigungsmittel lösen den Kunststoff. 

Gegenüber von Säuren, Basen, Alkoholen und Ölen ist PVC beständig. 

Außerdem ist der Kunststoff schweißbar und klebbar. 

C C 


H 

H 

H 

... ... 

Cl 

n 


Das Polymer besteht aus langen, unverzweigten Molekülsträngen. 

Brennprobe: PVC P brennt mit leuchtend gelber (wegen des Weichmachers), rußender 

Flamme. Je nach Weichmachergehalt brennt der Kunststoff nach dem 

Entfernen der Zündquelle weiter. Die Brandfläche verkohlt und es wird ein 

stechender Geruch freigesetzt (HCl). PVC zeigt eine positive 

Beilsteinprobe. 

Verarbeitungsverfahren: PVC P wird über Spritzguss-, Extruder- sowie Kalandrierverfahren 

verarbeitet. 

Anwendungen: Aus dem Kunststoff werden Schläuche, 

Stecker, Schuhsohlen sowie Folien zum 

Beschichten von Geweben und 

Oberflächen gefertigt. Durch Tauchen 

von Textilien in PVC-Paste werden 

beispielsweise Schutzhandschuhe 

gefertigt. Außerdem werden aus dem Polymer Spielbälle, Spieltiere sowie 

technische Teile und Bodenbeläge gefertigt.


1.3.3 Polytetrafluoroethylen 

Abkürzung: PTFE: Polytetrafluoroethylene 


. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

PTFE ist ein milchig weißer, kaltbiegsamer Kunststoff mit wachsartigem 

Griff. Das Polymer wird erst bei Temperaturen unterhalb von -200ºC spröde 

und zersetzt sich bei 400ºC. 

Der Kunststoff kann nur durch Fluor und geschmolzene Alkalimetalle 

angegriffen werden. Da beim Verbrennen Flusssäure freigesetzt sollt man 

auf die Brennprobe möglichst verzichten. Aufgrund seiner antiadhäsiven 

Eigenschaften wird es für technische Anwendungen sowie für 

Beschichtungen von Bratpfannen eingesetzt. 

C C 


F 

F 

F 

... ... 

F 

Polytetrafluoroethylen 

Das Polymer besteht aus langen, unverzweigten Molekülsträngen. 

Brennprobe: Das Polymer ist nicht brennbar. Es zeigt sich ein blaugrüner Flammensaum 

am Kunststoff. Der Kunststoff verkohlt jedoch nicht. Beim Erhitzen auf 

Rotglut wird Flusssäure freigesetzt. 

Verarbeitungsverfahren: Aufgrund der unbeweglichen Schmelze muss kaltes PTFE-Pulver unter 

starkem Druck zu Rohlingen gepresst werden, welche erst nach langem 

Sintern (bei etwa 400ºC) ihre Festigkeit bekommen. Um Beschichtungen zu 

erhalten werden feinkörnige Emulsionen auf dem Trägermaterial gesintert. 

Anwendungen: Aufgrund seiner chemischen und 

mechanischen Resistenz kann der 

Kunststoff für Beschichtungen von 

Oberflächen (Labormöbel), 

Elektroisolierungen und für schmierfreie 

Gleitlager eingesetzt werden. 

n


1.4.0 weitere Thermoplaste 

1.4.1 Polymethylmethacrylat 

Abkürzung: PMMA 


. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Polymethylmethacrylat ist ein klarer, hochglänzender Kunststoff, der sehr 

hart und spröde ist. Die Gebrauchstemperatur liegt zwischen 90 und 100ºC. 

Nur wenige polare Lösemittel greifen das Acrylglas an. es ist gegenüber 

von Fetten und schwachen Laugen resistent. 

C C 


H 

H 

CH 3 

... ... 

C O 

O 

CH 3 

Polymethylmethacrylat 

Das Polymer besteht aus unverzweigten Molekülketten. 

Brennprobe: Der Kunststoff mit leuchtender und knisternder Flamme. Das Polymer 

brennt auch nach dem Entfernen der Zündquelle weiter, wobei ein 

fruchtiger Geruch freigesetzt wird. 

Verarbeitungsverfahren: Gießen des Monomers zwischen hochglanzpolierten Werkzeugen, dann 

Polymerisation. Außerdem wird es über Spritzguss- und Extruderverfahren 

verarbeitet. Das PMMA lässt sich durch Warmformen in Form bringen. 

Anwendungen: Aus dem Kunststoff werden Lampenschalen, 

Badewannen, Flugzeug- und 

Fahrzeugverglasungen gefertigt. Außerdem 

wird es als schusssicheres Glas an 

Bankschaltern und als Linsen sowie 

Rücklichter eingesetzt. 

n


1.5.0 Thermische Polymere mit gemischtem Kettenbau 

1.5.1 Cellulosepropionat 

Abkürzung: CP: Cellulosepropionate 


. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Cellulosepropionat ist ein glasklarer, harter und sehr zäher Kunststoff. Die 

Gebrauchtemperatur liegt zwischen 60 und 115ºC. 

Der Kunststoff ist nur in wenigen Lösungsmitteln löslich. Er ist beständig 

gegenüber von Fetten, wasser sowie Benzin. In Säuren und Laugen löst 

sich der Kunststoff auf. 

H 

H 

CH 

H 


H 

C 

C 

C 

O R 

O 

... ... 

O 

R 

C 

O 

HC O 

R n 

R = -CO-CH2CH3 Cellulosepropionat 

Brennprobe: Das Polymer verbrennt mit dunkelgelber, sprühender Flamme und brennt 

auch außerhalb der Zündquelle weiter. Beim Verbrennen riecht es nach 

verbranntem Papier. 

Verarbeitungsverfahren: Spritzgießen und Extrudieren. 

Anwendungen: Der Kunststoff wird zur Fertigung von 

Brillengestellen, Kugelschreiberhülsen, 

Kämmen, Schraubendrehergriffen und 

Spielzeug eingesetzt.


1.5.2 Polycarbonat 

Abkürzun 

PC: Polycarbonate 

g: 


. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Polycarbonat ist ein transparenter, äußerst schlagfester Kunststoff. Die 

Benrauchstemperatur liegt zwischen -140 und + 135ºC. 

Polycarbonat ist gegenüber von Öl, Benzin und verdünnter Säure 

beständig. Es ist jedoch anfällig gegenüber von starken Säuren und 

Laugen sowie heißem Wasser. Chlorierte Kohlenwasserstoffe können den 

Kunststoff lösen. 

O C 


CH 3 

... ... 

CH 3 

Polycarbonat 

O C 

Das Polymer besteht aus langen, unverzweigten Molekülketten. 

Brennprobe: Polycarbonat verbrennt mit leuchtend, rußender Flamme und erlischt 

außerhalb der Zündquelle. Es bilden sich Blasen und der verkohlte 

Kunststoff riecht nach Phenol. 

Verarbeitungsverfahren: Spritzgießen, Extrudieren. 

Anwendungen: Der Kunststoff wird zu Herstellung von 

schussfesten Verglasungen, Blinker, 

Rückleuchten und Sicherheits- sowie 

Schutzhelmen gebraucht. 

O 

n


1.5.3 Polyamid 

Abkürzung: PA: Polyamide 


. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Polyamid ist ein milchig-weißer, zäh-elastischer Kunststoff, dessen 

Gebrauchstemperatur bei 80-100ºC liegt. 

Polyamid ist in Ameisensäure löslich und beständig gegenüber Öl, Benzin, 

Ester und Ketone. Der Kunststoff ist gegenüber von Säuren unbeständig. 

H 

N 

O 

... ... 

z = 5 PA 6 

z = 10 PA 11 

z = 11 PA 12 

(CH ) C 2 z 


n 

H 

N 

H O 

(CH2 ) 6 N (CH2 ) C 

z 

... ... 

Polyamide 

z = 4 PA6.6 

z = 8 PA 6.10 

Das Polymer besteht aus langen, unverzweigten Molekülketten. 

Brennprobe: Polyamid brennt mit bläulicher Flamme mit gelben Rand. Der Kunststoff 

zieht Fäden und brennt nach dem Entfernen der Zündquelle weiter. 

Verarbeitungsverfahren 

Spritzgießen, Extrudieren, Sintern. 

: 

Anwendungen: Polyamid dient zur Herstellung von Zahnrädern, Laufrollen, Propellern, 

Benzinleitungen, Textilien sowie chirurgischen Nahtmaterial. 

n


1.5.4 Polyethylenterephthalat 

Abkürzung: PET: Polyethylenterephthalat 

Dichte 1,33-1,37g/cm³ (amorph-teilkristallin) 

. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

In kristallinem Zustand ist PET weiß und sehr hart, im amorphen Zustand 

hingegen transparent mit geringer Härte. Gebrauchstemperatur liegt bei 

100ºC. 

PET ist gegenüber von Ölen, Fetten und Treibstoffen beständig. es ist 

jedoch unbeständig gegenüber von heißem Wasser, Hydrolyse, 

konzentrierten Laugen und Säuren. Der Kunststoff ist klebbar und 

schweißbar. 

O 

C C 


O 

... ... 

O 

(CH 2 ) 2 O 

Polyethylenterephthalat 

Das Polymer besteht aus langen, unverzweigten Strängen. 

Brennprobe: PET ist nur schwer entflammbar. Es brennt mit gelb-oranger, knisternder 

Flamme. Dabei wird Ruß gebildet sowie ein aromatischer Geruch 

freigesetzt. 

Verarbeitungsverfahren: Spritzgießen, Extrudieren, Spritzblasen und Warmformen. 

Anwendungen: Aus dem Kunststoff werden Zahnräder, 

Gehäuse, Pumpen sowie 

Getränkeflaschen hergestellt. 

n


2. Duroplasten 

2.0.0 Allgemeine Eigenschaften der Duroplaste 

Bei Duroplasten sind die Monomere netzartig mit 

einander Verknüpft. Im Gegensatz zu den 

Thermoplasten liegen hier nicht nur physikalische 

Wechselwirkungen der einzelnen Polymerstränge vor, 

sondern es bestehen reale Atombindungen zwischen 

den verschiedenen Strängen des Makromoleküls. Es 

bildet sicht somit eine Netzstruktur. Da die 

Atombindungen nicht so leicht durch Hitze zu Spalten 

sind wie die Wechselwirkungen bei Thermoplasten, sind 

Duroplasten auch bei höheren Temperaturen in ihrer 

Struktur unverändert und formstabil. Bei sehr hohen 

Temperaturen zerreißt das Netz, das heißt die 

Atombindungen werden gespalten und der Kunststoff zersetzt sich in kleiner 

Moleküle, welche dann mit dem Luftsauerstoff reagieren. Der Kunststoff verkohlt also 

bei hohen Temperaturen und seine ursprüngliche Struktur ist nicht wieder herstellbar. 



2.1.0 Phenoplaste 

2.1.1 Phenolharz 

Abkürzung: PF 


. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Der Kunststoff ist nur in dunklen Farben herzustallen. Die 

Gebrauchstemperatur von Phenolharzen liegt zwischen 100 und 160ºC. 

Phenolharz ist gegenüber von Säuren, Laugen, Ölen, Benzin und 

chlorierten Kohlenwasserstoffen beständig. Der Kunststoff ist jedoch gegen 

starke Säuren und Laugen empfindlich. 

HO HO 

R 


R 

R = -CH 2 -Ph 

C 

H 2 

R 

Phenolharz 

Polymer bilden vernetzte Strukturen. 

Brennprobe: PF brennt mit heller, rußender Flamme und erlischt nach dem Entfernen 

der Zündquelle. Beim Verbrennen wird ein Phenolgeruch freigesetzt. 

Verarbeitungsverfahren: Phenolharze werden vorallem durch Pressen und Spritzgießen verarbeitet. 


hitzebeständigen und elektroisolierten Griffen 

für Töpfe und Bügeleisen verwendet. 

Außerdem verwendet man es zum Herstellen 

von Aschenbechern, Knöpfen und Hartpapier. 

R


2.2.0 Aminoplaste 

2.2.1 Melamin-Schichtpressstoff 

Abkürzung: PF und MF 


. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Der Kunststoff ist hart und undurchsichtig. Beim Fallenlassen "scheppert" 

es. 

MF ist schon gegenüber von schwachen Säuren und Laugen empfindlich. 

Gegenüber von Ölen, Benzin und chlorierten Kohlenwasserstoffen ist es 

beständig. 

HOCH 2 


HN 

N 

NH 

N 

N 

CH 2 OH 

NH 

CH 2 OH 

Trimethylolmelamin (unvernetzte Zwischenstufe) 

Das Polymer bildet Netzstrukturen aus. 

Brennprobe: Das Polymer ist schwer entflammbar und verbrennt mit leicht gelber 

Flamme unter Verkohlen der Kanten und freisetzen eines fischartigen 

Geruches. 

Verarbeitungsverfahren: Harzgetränkte Papierbahnen werden in beheizten Etagenpressen zwischen 

Pressblechen gepresst. 

Anwendungen: Der Kunststoff wird zur Verzierung von Oberflächen (von Tischen und 

Möbelstücken) verwendet.


2.3.0 Polyesterharze 

2.3.1 Polyesterharz 

Abkürzung: UP 


. 

physikalische 


Abbildung: 

Der Kunststoff ist hart und undurchsichtig. Beim Fallenlassen "scheppert" 

es. Die Gebrauchstemperatur des Kunststoffs liegt bei 90ºC. 

chemische Eigenschaften Polyesterharze sind gegenüber von schwachen Säuren und Basen 

resistent. Außerdem sind Sie beständig gegen Benzin und Öl. Sie lösen 

sich allerdings in starken Säuren und Laugen sowie in Estern, Ketonen 

und chlorierten Kohlenwasserstoffen. 

C 

H 2 

(CH2 ) O C 

m 


O 

... ... 

... 

O 

C 

H C H C 

unvernetzter Polyesterstrang 

HC 

CH 2 

O O 

O R O C C 

H 

CH C 

HC 

HC 

CH 2 

CH 2 

O 

O R O 

mit Styrol vernetztes UP-Harz 

Polyesterharze bilden lange, unverzweigte Polymere, welche jedoch 

auch vernetzt werden können (siehe vernetztes Harz mit Styrol). 

Brennprobe: Polyesterharze verbrennen mit leuchtend gelber, rußender Flamme, 

wobei sie verkohlen. Außerhalb der Zündquelle brennen sie weiter und 

setzten einen Styrol-Geruch frei. 

Verarbeitungsverfahren: Pressen und Spritzgießen. 


hitzebeständigen und elektroisolierten Griffen für 

Töpfe und Bügeleisen verwendet. Außerdem 

verwendet man es zum Herstellen von 

Apparategehäuse und Autoelektrik. 

n 

...


3. Elastomere 

3.0.0 Allgemeine Eigenschaften der Elastomere 

Elastomere sind Kunststoffe, die sich bei mechanischer Belastung 

wie Gummi verhalten. Sie lassen sich bei Raumtemperatur durch 

Druck oder Zug verformen und kehren aufgrund ihrer hohen 

Elastizität in ihre vorherige Struktur zurück. Die Polymerstränge 

eines Elastomers sind wie Duroplasten mit realen Atombindungen 

verknüpft. Jedoch ist die Netzstruktur der Elastomere 

weitmaschiger. Erwärmt man Elastomere im gespannten Zustand, 

so stellt man fest, dass sich der Kunststoff zusammen zieht. Der 

Grund dafür liegt in der stärkeren Schwingung der Netzfäden bei hohen 

Temperaturen. Die Netzknoten rücken dabei näher aneinander. Bei sehr starkem 

Erhitzen verhalten sich Elastomere ähnlich wie Duroplasten. 

3.1.0 Vernetzte Polyurethane 

3.1.1 Polyurethan (gummielastisch) 

Abkürzung: PUR 


. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Das Polymer ist je nach Vernetzung gelb bis dunkelbraun, gummielsatisch 

und kratzfest. Man kann den Kunststoff nur dunkel, deckend einfärben. Die 

Gebrauchstemperatur liegt bei 80-100ºC. 

Polyurethane sind beständig gegenüber von Benzin, Öl, schwachen 

Säuren sowie Laugen. In starken Laugen und Säuren sowie in heißem 

Wasser lassen sich die Polyurethane lösen. 

lineare Polyester oder lineare Polyether 

+ Diisocyanat wie beispielsweise: 

CH 3 

NCO 


NCO 

Toluylen-2,4diisocyanat 

NCO 

NCO 

Naphthalen-1,5diisocyanat 

Sie bilden vernetze Strukturen aus. 

Brennprobe: Beim Verbrennen von Polyurethanen zeigt sich eine leuchtende Flamme 

und es wird ein stechender, unangenehmer Geruch freigesetzt. 

Verarbeitungsverfahren: Die Urethan-Komponentengemische werden gegossen. 

Anwendungen: Man verwendet Polyurethane zur Herstellung von federnden 

Maschinenteilen, Faltenbelägen, Sportplätzen und Skistiefeln.


3.1.2 Polyurethan-Schaum (feinporig, weich) 


Dichte 0,015-0,06g/cm³ 

. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Der Kunststoff ist weich und federnd. Die Gebrauchstemperatur liegt bei 

80-100ºC. 






CH 3 

NCO 


NCO 


NCO 

NCO 






Anwendungen: Weiche Polyurethan-Schäume werden zum Herstellen von Matratzen, 

Polster, Kopfstützen und Schuhsohlen verwendet.


3.1.3 Polyurethan-Schaum (feinporig, hart) 



. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Der Kunststoff besitzt in etwa die Härte von Holz und lässt sich leicht 

brechen. Die Gebrauchstemperatur liegt bei 80-100ºC. 






CH 3 

NCO 


NCO 


NCO 

NCO 






Anwendungen: Der Kunststoff wird zur Herstellung von Dämmaterial, Fensterrahmen, Ski 

und Tischtennisschlägern verwendet.


4. Silikone 

4.1.1 Silokonkautschuk 

Abkürzung: VMQ 


. 

physikalische 


chemische 

Eigenschaften 

Abbildung: 

Kautschuk ist in verschiedenen Konsitenzen herstellbar (von zähflüssig bis 

hin zu festen und sehr harten Werkteilen). Der Kautschuk zeigt in einem 

sehr großen Temperaturbereich ekastische Eigenschaften (-60 bis 

+200ºC). 

Durch entsprechende Rezepturgestaltungen können die physikalischen 

sowie die chemischen Eigenschaften stark variiert werden. Man so 

Silikonkautschuk elektrisch leitend oder resisitent gegenüber bestimmter 

Chemikalien machen. Ersetzt man die Reste des Moleküls durch 

Fluorgruppen, so erhält man ein Polymer, welches gegenüber von 

chlorierten Kohlenwasserstoffen beständig ist. Durch Anhängen von 

Phenylgruppen wird der Kunststoff beständiger bei tiefen Temperaturen. 


R 

Si 

R 

R 

... ... 

R 

O Si O Si O 

R 

R 

R = organische Reste wie -CH3 Siliconkautschuk 

Das Polymer ist strahlenartig vernetzt. 

Brennprobe: Silikonkautschuk ist schwer entflammbar. Beim verbrennen entstehen 

keinerlei toxische Gase und weiße Kieselsäure bleibt als Rückstand übrig. 

Verarbeitungsverfahren: Kautschuk wird über Extrusion, Spritzgießen, Kalandieren sowie 

Pressvulkanisation verarbeitet. 

Anwendungen: Kautschuk eignet sich besonders zur Herstellung von Dichtungsringen, 

Schläuchen, elektrischen Isolierungen und als Abformmaterial im 

Modellbau. 

n


5. Herstellung von Kunststoffen 

5.1 Polykondensation 

Die Grundlage für Polykondensate sind Monomere mit mindestens zwei funktionelle 

Gruppen. Für die Polykondensation eigenen sich besonders Hydroxyl-, Carboxyl- 

und Aminogruppen. Zunächst erfogt eine Verknüpfung zu Dimeren, welche sich dann 

schließlich zum Polymer verknüpfen. Bei jedem Reaktionsschritt spalten sich ein 

kleines Molekül ab (z.B.: Wasser). 

5.2 Polymerisation 

Grundlage für Polymerisate sind ungesättigte Monomere. Die Reaktion verläuft als 

Kettenreaktion, die durch Initiatoren wie Radikale oder Ionen ausgelöst werden. Bei 

der radikalischen Polymerisation reagiert ein Radikal mit einem Monomer, wobei ein 

neues Radikal entsteht, welches wiederum mit einem Monomer reagieren kann, so 

dass sich ein Polymer bildet. 

5.3 Polyaddition 

Polyaddukte entstehen durch eine Additionsreaktion der Endgruppen der Monomere. 

Das setzt voraus, dass die Endgruppe eine Doppelbindung besitz, welche mit einem 

bifunktionellen Monomer reagieren kann. Bei dieser Reaktion werden jedoch nicht 

wie bei der Polykondensation kleiner Moleküle abgespalten. 



6. Verarbeitung von Kunststoffen 

Urformverfahren 

In der technischen Verarbeitung von Kunststoffen spricht man von Formmassen. Dies sind granulat-, 

pulverförmige, oder flüssige, verarbeitungsfertige Kunststoffe. Anschließend wird diese formlose 

Masse durch Umformverfahren in die gewünschte Position gebracht. 

Härtbare Formmassen (Duroplasten) werden zunächst im unvernetzten Zustand in Pressformen 

geführt. Unter Wärmezufuhr härtet der Kunststoff aus. Man unterscheidet beim presseverfahren 

zwischen verschiedenen Formen: Formpressen, Spritzpressen und Schichtpressen. Ein neueres 

Verfahren ist das Spritzgießverfahren. 

Flüssige Duroplaste werden auch in Formen ohne Druck gefüllt. Die Aushärtung erfolgt dabei auf 

chemischem Wege. 

Thermoplastische Formmassen werden über das Spritzgieß-, Extrusions- und Extrusionblasverfahren 

verarbeitet. Die feste Formmasse wird in einer so genannten Plastifiziereinheit (Zylinder mit 

rotierenden Schnecken) unter Wärmezufuhr in den thermoplastischen Zustandsbereich überführt. Die 

Formgebung erfolge dann auf verschiedene Weisen: 

Spritzgießen: Die plastische Masse wird durch eine Düse in ein geschlossenes zweiteiliges 

Werkzeug gespritzt. Durch Abkühlen im Werkzeug entsteht das Formteil 

Extrudieren: Der Thermoplast wird durch eine formgebende Düse (Rohr, Profil, Tafel) in eine 

Kalibriervorrichtung und anschließend in ein Kühlbad gefördert. Es entsteht ein formstabiles Extrudat. 

Extrusionsblasen: Mit Hilfe eines Extruders wird ein Rohr geformt, welches anschließend in ein 

zweiteiliges Werkzeug geführt wird. Dort wird das Rohr abgeschnitten und aufgeblasen. In dem 

gekühlten Werkzeug entsteht dann der stabile Hohlkörper. 

Umformverfahren. 

Schon geformte Thermoplasten können durch erwärmen in eine andere Form gebracht werden. Je 

nachdem wie das umzuformende Material beansprucht wird spricht man von: 

Biegeformen - Abkanten, Biegen 

Druckumformen - Prägen 

Zugumformen - Streckziehen 

Zug-Druck-Umformen - Tiefzeihen 

Problematisch ist das Umformen von amorphen Thermoplasten. Beim Umformen (besonders auch 

beim Streckziehen) treten Molekülorientierungen auf, d.h. die mechanischen Eigenschaften erhalten 

eine Richtungsabhängigkeit. 

Fügeverfahren - Schweißen 

Das Verbinden von thermoplastischen Polymeren wird als Kunststoffschweißen bezeichnet. Dabei 

wird unter Anwendung von Wärme oder Kraft im thermoplastischen Zustandsbereich geschweißt. Es 

kann mit und ohne Zusatzstoffe geschweißt werden. Man unterscheidet je nach Art der Erwärmung 

verschiedene Schweißverfahren: 

- Warmgasschweißen (Tafeln und Rohre) 

- Heitzelementschweißen (Rohre für Wasserleizungen) 

- Hochfrequenzschweißen (für PVC weich-Folien und beschichteten Geweben) 

- Ultraschallschweißen (Formteile in der Serienfertigung) 

Fügeverfahren - Kleben 

Klebstoffe sind nichtmetallische Substanzen, welche Körper durch Oberflächenhaftung (Adhäsion) 

und innerer Festigkeit (Kohäsion) verbinden können. Die Eignung eines Klebers zum verbinden von 

Kunststoffen ist abhängig von den Löslichkeitseigenschaften eines Kunststoffes. Man unterscheidet 

beim Kleben zwischen Adhäsions- und Diffusionsklebung. 

Adhäsionsklebung: Hier spielen nur die Adhäsionskräfte zwischen Fügeteil und Klebstoff eine Rolle. 

Die im Klebstoff enthaltenen Lösemittel greifen den Kunststoff beim Kleben nicht an. Mit 

Adhäsionsklebung lassen sich viele Kunststoffe miteinander verbinden (PE, PP, PTFE und SI jedoch nicht). 

Diffusionsklebung: Bei der Fügeklebung diffundieren Lösemittel sowie andere Bestandteile des 

Klebers in den Kunststoff ein. Man unterscheidet verschiedene Kunststoffkleber. Der Unterschied liegt 

darin, wie die Kleber abbinden (physikalisch durch Verdunsten, Abkühlen oder chemische durch eine 

Reaktion. 



B. Praktischer Teil 

In diesem Teil des Unterrichtsskriptes werden Versuche beschrieben, welche 

theoretisches Wissen festigen sollen und zum Verständnis der Polymerchemie 

beitragen sollen. 

Die Versuche sind in 3 Kategorien eingeteilt. Im ersten Kapitel geht es um die 

charakteristischen Eigenschaften von Kunststoffen und ihre Unterscheidung 

aufgrund von physikalischen oder chemischen Merkmalen. 

Im zweiten Kapitel bekommen die Schüler die Möglichkeit selbst Polymere 

herzustellen. Dies soll zum Verständnis der Synthesemechnismen beitragen. 

Das dritte Kapitel behandelt ein aktuelles Thema der Kunststoffchemie – Recycling 

von Kunststoffen. Da Kunststoffe aus Erdöl gewonnen werden und die weltweiten 

Vorkommen an Erdöl stetig schrumpfen ist es wichtig Recyclingverfahren zu 

entwickeln um aus Kunststoffmüll wieder hochwertige und nützliche Produkte zu 

fertigen. 

1. Versuche zur Charakterisierung von 

Kunststoffen 

1.1 Brennbarkeit 

Brennbarkeit von Kunststoffen 

Geräte: Chemikalien: 

Bunsenbrenner 

Tiegelzange 

brandfest Unterlage 

Schutzbrille 

Durchführung: 

Polyethylen 


eventuell weitere Kunststoffe 

Der Kunststoffstreifenstreifen wird mit Hilfe der Tiegelzange in die 

leuchtende Bunsenbrennerflamme gehalten. Durch vorsichtiges 

Fächeln wird der Geruch festegestellt. 

Beobachtung: 

Polyethylen entzündet sich in der Bunsenbrennerflamme und beginnt zu tropfen. 

Auch nach dem Entfernen der Zündquelle brennt der Kunststoff weiter. Es ist ein 

parafinartiger Geruch wahrzunehmen. 

In der Flamme brennt PVC mit gelber, rußender Flamme und erlischt nach dem 

Entfernen der Zündquelle. Beim Verbrennen wird ein stechender Geruch freigesetzt 

(HCl). Die Beilsteinprobe ist bei PVC positiv. 

Entsorgung: 

Der Kunststoff kann zusammen mit dem Hausmüll entsorgt werden 



1.2 Dichtebestimmung 

Dichtebestimmung von Kunststoffen 


Polyethylen 

Polystyrol 

Becherglas (500ml) 


Phenoplast 

Polyester 

Polymethylmethaycrylat 

Spülmittel, Kochsalz 


Das Becherglas wird zur Hälfte mit Wasser gefüllt. Anschließend werden einige 

Tropfen Spülmittel zugegeben. Die Kunststoffstreifen werden nun in das Wasser 

gegeben. 

In einem anderen Becherglas werden die Kunststoffstreifen in das Wasser gegeben. 

Nun wird vorsichtig Kochsalz zugegeben. Nach und nach tauchen die 

Kunststoffstreifen auf. Die Reihenfolge ist zu notieren. 

Beobachtung: 

Im ersten Versuch schwimmt nur Polyethylen (Dichte 0,92g/cm³) 

Im zweiten Versuch schwimmt wiederum Polyethylen. Durch Zugabe des Kochsalzes 

wird die Dichte der Lösung erhöht. Es steigen dann auch Polystyrol (Dichte 

1,05g/cm³), Polymethylmethacrylat (Dichte 1,18g/cm³), Polyvinylchlorid (Dichte 

1,38g/cm³) und Phenoplast (Dichte 1,40g/cm³) auf. Polyester taucht aufgrund seiner 

hohen Dichte nicht auf (Dichte 2,00g/cm³). 

Entsorgung: 

Der Kunststoff kann für weitere Versuche weiter verwendet werden. 

1.3 Wärmeleitfähigkeit 

Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen 


Metallbecher 

heißes Wasser. 

Kunststoffbecher 

Uhr, Thermometer 


Das etwa 70°C heiße Wasser wird in einen Metall- und in einen Kunststoffbecher 

gefüllt. Die Temperatur in den Bechern wird jede Minute erfasst. Nach 15min wird der 

Versuch abgebrochen. Mit erhaltenen Messwerten werden 

Temperaturverlaufskurven in Abhängigkeit von der Zeit erstellt. 

Beobachtung: 

Das Wasser im Kunststoffbecher kühlt langsamer ab als das Wasser im 

Metallbecher. 



1.4 Löslichkeit 

Löslichkeit von Kunststoffen 


Bechergläser (100ml) 

Streifen verschiedener Kunststoffe 

Lösungsmittel: Aceton, Benzin, Etanol, 

Wasser, Essigsäureethylester. 


Schutzbrille 

Die Kunststoffe werden für 10min in ein mit dem jeweiligen 

Lösungsmittel gefülltes Becherglas gegeben. Anschließend wird 

der Kunststoffstreifen herausgenommen und abgetrocknet. Die 

Oberfläche des Kunststoffs wird untersucht. 

Beobachtung: 

Wenn ein Kunststoff in dem Lösungsmittel löslich ist wird die Oberfläche matt. 




2.1 Herstellung von Acrylglas 

Herstellung von Acrylglas 

Anmerkungen: 

Achtung: Methacrylsäuremethylester ist leicht entzündlich und sollte deshalb von offenen 

Zündquellen (Bunsenbrenner) ferngehalten werden. Da die Dämpfe des Esters die Schleimhäute reitzt 

sollte der Versuch unter einem Abzug durchgeführt werden. 


Reagenzglas mit Adsorptionsstopfen 

Stativ, Muffe, Klemme 

Heizplatte 

Becherglas mit Wasser (Wasserbad) 

Spatel, Uhrglas, Alufolie 

Waage 

Messzylinder 

Thermometer 


(Xi, O) Härtepaste 1g 

(Xi, F) Methacrylsäuremethylester 

10ml 

Sudanrote ca. 1 Spatelspitze 

(Xi, F) etwas Aceton 

Zunächst füllt man 1g der Härtepaste zusammen mit 10ml 

Methacrylsäuremethylester in ein Reagenzglas. Zum Anfärben des 

Kunststoffes kann man noch 1 Spatelspitze Sudanrot dem Gemisch zufügen. 

Da der verwendete leicht flüchtig ist sollte man ein Adsorptionsstopfen auf das 

Reagenzglas setzen (Achtung: Methacrylsäuremethylester ist schädlich für die 

Atemwege; den Versuch unbedingt unter dem Abzug durchführen). Nun stellt 

man das Reagenzglas in ein 80- 90°C heißes Wasserbad. 

Nach etwa 20 Minuten ist die Lösung deutlich viskos geworden und kann zum 

Aushärten auf das Uhrglas gegeben werden, welches mit Alufolie bespannt ist. Falls der Kunststoff 

schon im Reagenzglas Aushärten sollte, kann man diesen mit Hilfe von etwas Aceton aus dem 

Reagenzglas gelöst werden. Nun muss der Kunststoff auf dem Uhrglas aushärten, dazu stellt man das 

Uhrglas auf das Becherglas (nicht in das Becherglas!!!). bei circa 90- 100°C kann der Kunststoff nun 

aushärten. 

Damit das so entstandene Acrylglas vollständig aushärten kann die Heizquelle nach beliebiger Zeit 

ausgeschaltet werden. Der Kunststoff sollte anschließend 24 Stunden an der Luft aushärten. Danach 

kann die Alufolie vom Kunststoff entfernt werden. 

Beobachtung: 

Als Produkt erhält man ein Stück hartes und rotes Acrylglas. 

Entsorgung: 

Der hergestellte Kunststoff kann zusammen mit dem Hausmüll entsorgt werden. 

Aufgaben: 

1. Welche physikalische Eigenschaften hat dieser Kunststoff? 

2. Handelt es sich um ein Thermoplast oder Duroplast? Begründe! 

3. Zeichnen Sie einen sinnvollen Polymerausschnitt! 



2.2 Radikalische Polymerisation von Styrol 

Radikalische Polymerisation von Styrol 

Anmerkungen: 

Styrol ist eine farblose, aromatisch riechende Flüssigkeit, welche brennbar und leicht 

polarimerisierbar ist. In Wasser lässt sich der Kohlenwasserstoff nur schlecht lösen. 

In den Methanol, Ethanol sowie Aceton und Ether hingegen lässt sich Styrol gut 

lösen. Die Styrol-Dämpfe reizen die Augen und Schleimhäute. 

Polymerisation: Durch Licht-, Wärme- und Sauerstoffeinfluss lassen sich die 

Polymerisationsvorgänge beschleunigen. Um diese Polymerisation zu verhindern 

werden oft Stabilisatoren wie Cinnamol oder Hydrochinon zugesetzt, welche sich 

durch Destillation entfernen lassen. Reines Polystyrol ist sehr spröde und leicht 

brüchig. Man verwendet daher oft Copolymere des Styrols. 

Als Initiator für die Polymerisation wird bei diesem Versuch die Härtepaste zugesetzt, 

welche 50% Benzoylperoxidanteil enthält. 

Geräte: 

Reagenzglas 

Chemikalien: 


Heizplatte (oder Magnetrührer mit 

Heizplatte), Waage 


Becherglas mit Wasser (als Wasserbad) 

Messzylinder 10ml und 50ml, Glasstab 

(Xn) Styrol 10ml 

Thermometer, Holzklammer, 

Pasteurpipette 

Schutzbrille 


Zunächst muss man die Temperatur eines Wasserbads auf circa 

80°C bringen. Danach gibt man 10ml Styrol sowie 2g 

Härterpaste in ein Reagenzglas und stellt dieses in das 

Wasserbad (in das Stativ einspannen). Mit dem Rührstab sollte 

das Gemisch vorsichtig umgerührt werden. Nun muss man die 

Temperatur 20 Minuten lang bei 80°C halten. Anschließend setzt 

die Reaktion ein welche sich durch heftiges Aufwallen erkennbar 

macht. 

Beobachtung: 

Bei der Reaktion entsteht ein leicht blasiger Stoff 

Entsorgung: 


Aufgaben: 

1. Zeichnen Sie einen sinnvollen Ausschnitt des Polystyrols! 

2. Handelt es sich um einen Duroplasten oder Thermoplasten? Begründe! 

3. Geben Sie die Strukturformel des Benzoylperoxids an! 



2.3 Kationische Polymerisation von Styrol 

Kationische Polymerisation von Styrol 

Anmerkungen: 

Eine kationische Polymerisation kann durch die Anwesenheit von Protonen initiert 

werden. Die nötigen Protonen werden in diesem Fall von der Reaktion des 

wasserfreien Eisen(III)-chlorids mit Wasser freigesetzt. 

FeCl3 + 6H2O [Fe(OH2)6] 3+ + 3 Cl - [Fe(OH2)5OH] 3+ + 3 Cl - + H + 


2 Reagenzgläser (schwer schmelzbar) 

Gasbrenner 

Holzklammer 

Spatel, Messzylinder (10ml) 

Schutzbrille 


(Xn) Eisen-(III)-chlorid x 6 H2O 

(Xi, F) Aceton 

Durchführung: Zunächst gibt man eine Spatelspitze kristallwasserhaltiges Eisen-(III)-chlorid in ein 

schwer schmelzbares Reagenzglas und erhitzt. Durch das Erhitzen entweicht und 

verdampft das Kristallwasser, was sich durch das Beschlagen der 

Reagenzglaswände bemerkbar macht. Das kondensierte Wasser sollte größtenteils 

mit einem Papiertuch aus der Reagenzglasmündung entfernt werden. 

Anschließend muss solange weiter erhitzt werden, bis sich kleine, dunkle, 

glänzende Kristalle in der Mitte des Reagenzglases gebildet haben. 

Mit einem trockenen Spatel müssen jetzt einige Kristalle in ein zweites schwer schmelzbares 

Reagenzglas überführt werden. Jetzt müssen 2ml Styrol hinzu gegeben werden. Das Reagenzglas 

wird danach verschlossen und gut geschüttelt, um eine gelbliche Lösung zu erhalten. 

Anschließend wird der Stopfen wieder abgenommen und das Reagenzglas wird mehrmals vorsichtig 

bei kleiner, blauen Flamme für einige Sekunden erhitzt (Reagenzglas dabei schräg halten). Dabei 

sollte man das Reaktionsgemisch genau beobachten. Aufsteigenden Blasen zeigen das Einsetzten 

der Reaktion an. Die Reaktion kann unter Umständen sehr heftig verlaufen. 

Beobachtung: 

Nach dem Abkühlen erstarrt das Gemisch zu einem gelblichen, harzartigen Feststoff. 

Entsorgung: 


Aufgaben: 

Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für den Ablauf der kationischen Polymerisation von Styrol. 

2.4 Copolymerisation von Styrol mit Maleinsäureanhydrid 

Copolymerisation von Styrol mit 



Maleinsäureanhydrid 

Anmerkungen: 

An einer Copolymerisation nehmen zwei oder mehr Monomere teil. Je nach 

gewünschter Eigenschaft des Kunstoffs werden die Monomere ausgewählt. 

Im folgenden Versuch soll ein alternierender (die beiden Monomere wechseln sich 

ab) Kunststoff dargestellt werden. 

Aus Experimenten weiss man, dass bei der Polymerisation von Maleinsäure mit 

Styrol (unabhängig von der Konzentration) sich 50:50-Polymere bilden. Ein 

Überschuss an Styrol führt dazu, dass die Kettenenden mit Styrol besetzt sind und 

ein Überschuss an Maleinsäure bleibt aufgrund der geringen Reaktivität zurück. Der 

Grund für die Bildung von alternierenden Ketten ist, das zunächst jeweils ein Styrol- 

Molekül mit einem Maleinsäure-Molekül reagiert und der entstandene Komplex 

radikalisch zur alternierenden Kette verknüpft wird. 


Reagenzglas 

Gasbrenner 

Holzklammer 




Schutzbrille 

(C) Maleinsäureanhydrid 3g 


In einem Reagenzglas werden 3g Maleinsäureanhydrid sowie 

2ml Styrol vorgelegt. Anschließend wird über kleiner 

Bunsenbrennerflamme bis zur Auflösung des 

Maleinsäureanhydrids erhitzt. Das Gemisch wird weiter unter 

gutem Schütteln (und zeitweiliger Abkühlung) erhitzt. 

Wenn das Gemisch zähflüssig wird und sich Blasen bilden wird 

der Ansatz endgültig abgekühlt. 

Beobachtung: 

Nach dem Abkühlen erstarrt das Gemisch zu einem farblosen, harzartigen Feststoff. 

Entsorgung: 


Aufgaben: 

1. Geben Sie die Strukturfomel von Styrol sowie von Maleinsäureanhydrid 

(Maleinsäure ist Butendisäure) an. 

2. Geben Sie einen charakteristischen Ausschnitt aus dem Polymer an. 



2.5 Polykondensation von Glycerin mit Borsäure 

Polykondensation von Glycerin mit Borsäure 

Anmerkung: 

HO B OH 

OH 

H H 

HO C C C OH 

OH H 

Borsäure 1,2,3-Propantriol 


Spatel, Pipette 

Schwer schmelzbares Reagenzglas, 

Siedesteinchen 

Gasbrenner 

dünner Holzspan, Holzklammer 



H 

H 

Borsäure 

wasserfreies Glycerin, Propantriol 

Schutzbrille 

Zunächst wird das Reagenzglas 1cm hoch mit Borsäure gefüllt 

und zusammen mit der gleichen Menge an Glycerin gut 

durchgeschüttelt. Dabei wird das Gemisch solange leicht erwärm 

bis sich eine klare Lösung bildet. Dazu gibt man ein 

Siedesteinchen und erwärmt das Gemisch über entleuchteter 

Flamme. Dabei sollte das Reagenzglas waagerechte gehalten 

werden. Nach 5 Minuten wird die Flüssigkeit gelblich und zäh. 

Beobachtung: 

Aus dem gelben, zähflüssigen Produkt lassen sich nachdem Abkühlen mit Hilfe eines 

Holzstabes Fäden ziehen. 

Entsorgung: 

Das Reagenzglas mit dem Kondensat kann zusammen mit dem Hausmüll entsorgt 

werden 

Aufgaben: 

1. Geben Sie die Strukturformel für Borsäure und Glycerin an. 

2. Aus Borsäure und Glycerin entsteht ein vernetzter Polyester. Gib einen sinnvollen 

Formelausschnitt des Makromoleküls an.


2.6 Herstellung von weich PVC 

Herstellung von weich PVC 

Anmerkungen: 

O 

O 

O C H2 

O 

C 

H 2 

C 2 H 5 

C 

H 

H 

C 

C 

H 2 

C 

C 2 H 5 

H 2 

C 

H 2 

C 

H 2 

Dioctylphthalat 

C 

H 2 

C 

H 2 

CH 3 

CH 3 

PVC ist im Handel als weich und als Hart-PVC 

erhältlich. Hart-PVC ist chemikalienbeständig und 

korrosionsfest. Weich-PVC wird in Bodenplatten und 

Folien eingesetzt. Der weiche Kunststoff wird 

gewonnen indem man das PVC-Pulber bei 

Temperaturen von 150-200°C mit Weichmachern 

wie Dioctylterephthalat versetzt. Diese Weichmacher 

schieben Alkylreste zwischen die PVC-Ketten und 

verringern somit die Wechselwirkungen zwischen 

den langen Polymerketten. 

1987 stellte die Stiftung Warentest fest, dass Weichmachermolekülen in den Lebensmitteln 

zu finden sind, welche mit PVC eingepackt waren (vor allem bei fetthaltigen Lebensmitteln). 


Porzellanschale, Holzspatel 

Heizplatte 

Dreibein, Ceranplatte 

2 Zangen 

Messzylinder (25ml), Waage, Papiertücher 

PVC-Pulver 

Dioctylphthalat (=Weichmacher) 

Silokonöl 

Schutzbrille 

F Aceton 


Der Versuch sollte im Abzug durchgeführt werden. 9g des PVC- 

Pulvers und 6g des Weichmachers werden in einer 

Porzellanschale verrührt, bis ein gleichmäßiger Brei entstanden 

ist. 

Anschließend wird die Ceranfläche mit dem Silikonöl bestrichen 

und auf die Heizplatte gelegt. Die Farblose PVC-Masse wird auf 

die Ceranfläche gegossen und es wird bis maximal 150°C erhitzt. 

Die Massse sollte solange erhitzt weden, bis sie transparent ist, 

anschließend entfernt man die Hitzequelle. Die Folie kann nach dem Abkühlen von 

der Ceranplatte gezogen werden. 

Beobachtung: 

Man erhält eine lederartige, transparente Folie. 

Entsorgung: 

Die Produkte können zusammen mit dem Hausmüll entsorgt werden. 

Aufgaben: 

1. Zeigen Sie die Wirkungsweise des Weichmachers an Hand der Strukturformel. 

2. Informieren Sie sich über die Verwendung des weich PVC. 

3. Inwiefern ist PVC aus Umweltaspekten ein problematischer Kunststoff? 



2.7 Funktionsweise eines Superabsorbers 

Die Funktionsweise von Superabsorber 

Anmerkungen 

Superabsorber sind Natallsalze einer Polysäure. In diesem Experiment wurde das Natriumsalz der 

Polyacrylsäure verwendet. Sie sind lange vernetzte Polymere die aus einigen hundert Monomeren 

aufgebaut sind. Superabsorber sind Natallsalze einer Polysäure. In diesem Experiment wurde das 

Natriumsalz der Polyacrylsäure verwendet. Sie sind lange vernetzte Polymere die aus einigen hundert 

Monomeren aufgebaut sind. 

Funktionsweise: Gibt man den Superabsorber in Wasser so löst sich sofort das Natrium-Kation von 

der Polyacrylsäure. Dieser Vorgang stellt ein chemisches Gleichgewicht dar, welches in destilliertem 

Wasser stark auf der Seite der Produkte (Polyacrylsäure-Anion und Natrium-Kation) liegt. 

Dadurch entsteht ein langes Polymehr mit vielen negativ geladenen Carboxylgruppen. Da die 

umgebenen Wassermoleküle Dipole darstellen lagern diese sich (mit den Wasserstoffatomen) an das 

Makromolekül an, den Vorgang des Anhaftens bezeichnet man auch als Absorbtion. Der 

Absorbtionsvorgang ist beendet, wenn durch sterische Gründe ein weiteres Anlagern 

Wassermolekülen verhindert wird. 

Im Experiment mit der Kochsalzlösung wird das oben beschriebene Gleichgewicht in Richtung der 

Edukte verschoben. Dies liegt daran, dass eine hohe Konzentration an Natrium-Kationen vorliegt, 

sodass diese die hohe Ladungsdichte am Polymer durch Anlagerung ausgleichen. Somit wird die 

Absorbtion des Wassers verhindert. 


Superabsorber (2 Spatel) 

2 Bechergläser 

destilliertes Wasser 

5%-ige Kochsalzlösung 


Es wird ein Becherglas mit 100ml destilliertem Wasser und ein 

Becherglas mit 5%-iger Kochsalzlösung (100ml) vorbereitet. 

Danach gibt man in jedes Becherglas einen Spatel 

Superabsorber. 

Beobachtung: 

Nach einigen Sekunden ist das Wasser im ersten Becherglas zu einer festen 

geleartigen Masse ersteift, das Wasser ist somit absorbiert worden. Im zweiten 

Becherglas (mit NaCl) hingegen ist keine Absorption des Wassers erfolgt. 

Entsorgung: 


Aufgaben: 

1. Vergleichen Sie das Aufnahmevermögen für destilliertes Wasser und 

Kochsalzlösung. Geben Sie eine Erklärung für die beobachtete Abweichung. 

2. Zeichnen Sie die Strukturformel eines Polyacrylsäure-Monomers. 




3.1 Rückgewinnung von Methacrylsäuremethylester 

Rückgewinnung von Methacrylsäuremethylester 

Anmerkungen: 

Methacrylsäuremethylester ist eines der wenigen Polyolefine, welches sich durch 

Zuführen von thermischer Energie in seine Monomere spalten lässt. Bereits bei einer 

Temperatur von 150°C setzt die Zersetzung ein, welche bei Temperaturen oberhalb 

von 300°C quantitativ durchgeführt werden kann. Durch Destillation kann der Ester 

dann gereinigt werden. Der entstandene Methacrylsäuremethylester kann dann zur 

Herstellung von hochwertigen Kunststoffprodukten per Polymerisation eingesetzt 

werden. 


2 Reagenzgläser 

Gasbrenner, Holzklammer 

passender durchbohrter Stopfen 

rechtwinklig gebogenes Glasrohr 

Becherglas mit kaltem Wasser (zur 

Kühlung) 

10g zerkleinerte 

Polymethacrylsäuremethylester-Reste 

(z.B. Kfz-Rückleuchten) 


Diesen Versuch sollte man am besten in einem Abzug durchführen. 

Zunächst füllt man 10g der Kfz-Rückleuchten in ein Reagenzglas. Danach wird der 

durchbohhrte Stopfen mit dem rechtwinkligen Glasrohr aufgesetzt. Nun wird das 

Reagenzglas langsam erhitzt. Die Gase werden in einem zweiten Reagenzglas 

aufgefangen, welches sich in einem Wasser gefüllten Becherglas steht. Wenn sich 

an einigen stellen blasige Schmelzen gebildet haben erhitzt man stärker. Um eine 

stärkeres Schäumen zu vermeiden beginnt man mit der Pyrolyse am oberen Teil des 

Reagenzglases. 

Beobachtung: 

Es bildet sich eine sehr stark riechende Flüssigkeit im zweiten Reagenzglas. 

Entsorgung: 

Die für die Depolymerisation verwendeten Reagenzgläser sollten gut verschlossen 

aufgehoben werden, um sie für diesen Versuch wieder zu verwenden. Der 

gewonnene Ester wird wieder polymerisiert (siehe Herstellung von Acrylglas). Das 

dabei entstehende Polymerisat kann mit dem Hausmüll entsorgt werden. 

Aufgaben: 



3.2 Recycling eines Polyesters durch Hydrolyse 

Recycling eines Polyesters durch Hydrolyse 


Magnetrührer mit Rührfisch 

Heizpilz, Rundkolben (250ml) 

Zweihalsaufsatz, Rückflusskühler 

Saugflasche, Nutsche, Filterpapier 

Messzylinder (100ml) 


Wasserstrahlpumpe 

Schere 

Stoffreste aus Trevira 

C Salzsäure (32%ig) 

F Ethanol 45ml 

C Natriumhydroxid 18g 



Zunächst muss eine Apparatur aufgebaut werden, in der das Gemisch unter 

Rückfluss gekocht werden kann. 

Anschließend werden 18g Natriuhydroxid gelöst in 90ml Wasser und 45ml Ethanol im 

Rundkolben vorgelegt. Unter Rühren wird bis zum Sieden erhitzt und 3g zerkleinerter 

Stoffrest (Trevira). Die Zugabe des Stoffes kann durch den zweiten Ansatz der 

Zweihalsaufsatzes geschehen. 

Nach 20min werden weitere 3g des Stoffes zugesetzt. Der Vorgang wird insgesamt 

5mal durchgeführt. 

Nach der letzten Zugabe wird der Ansatz für 30min gekocht und anschließend in ein 

Becherglas überführt. Es wird nun soviel Wasser hinzu gegeben bis sich das 

Natriumsalz der Terephthalatsäure gerade wieder auflöst. 

Mit konzentrierter Salzsäure wird der Ansatz nun vorsichtig angesäuert. Beim 

Ansäuern fällt die Terephthalatsäure als farbloser Feststoff aus. Der Feststoff wird 

nun abfiltriert. 

Beobachtung: 

Beim Ansäuern fällt ein farbloser Feststoff aus. 

Entsorgung: 

Die Lösungen werden neutralisiert und über das Waschbecken entsorgt. Die 

benutzten Geräte sind mit destilliertem Wasser zu reinigen. 

Aufgaben: 

1. Formulieren Sie einen Polymerausschnitt. 

2. Geben Sie die Strukturformeln der Monomere an. 



3.3 Recycling von Styropor 

Recycling von Styropor 


Gasbrenner 

Dreibein mit Drahtnetz 

großes Becherglas (800ml) 

Styropor 

Tee-Ei aus Metall 

Korkstopfen 

Stativmaterial 



Das Styropor wird zerkleinert. Anschließend werden die Styropor Bruchstücke in das 

Tee-Ei gefüllt (sodass sich das Tee-Ei gerade noch unter leichtem Druck schließen 

lässt). Der Korkstopfen wird nun so am Griff des Tee-Eis angebracht, dass es nicht 

bei Erwärmung nachgibt. 

Das Becherglas wird zu einem Drittel mit Wasser gefüllt und zum Sieden 

(Siedesteinchen) erhitzt. Mit Hilfe eines Stativs wird das Tee-Ei nun so im Becherglas 

befestigt, dass es über der Wasseroberfläche dem heißen Wasserdampf ausgesetzt 

ist. 

Nach 5 Minuten wird das Tee-Ei entfernt und abgekühlt. 

Beobachtung: 

Man erhält eine Styroporkugel deren Oberfläche nicht ganz glatt ist. Je feiner die 

mechanische Zerkleinerung des Styropors erfolgt, umso glatter wird dir Kugel. 

Entsorgung: 


Aufgaben: 



C. Anhang: Kopiervorlagen 

Grundwissen 

Grundwissen: Kunststoffe 

Grundwissen: Herstellung von Kunststoffen 

Arbeitsanleitungen 

1. Versuche zur Charakterisierung von Kunststoffen 

1.1 Brennbarkeit 

1.2 Dichtebestimmung 

1.3 Wärmeleitfähigkeit 

1.4 Löslichkeit 


2.1 Herstellung von Acrylglas 

2.2 Radikalische Polymerisation von Styrol 

2.3 Kationische Polymerisation von Styrol 

2.4 Copolymerisation von Styrol mit Maleinsäureanhydrid 

2.5 Polykondensation von Glycerin mit Borsäure 

2.6 Herstellung von weich PVC 

2.7 Funktionsweise eines Superabsorbers 


3.1 Rückgewinnung von Methacrylsäuremethylester 

3.2 Recycling eines Polyesters durch Hydrolyse 

3.3 Recycling von Styropor 



Grundwissen: Kunststoffe 

Kunststoffe sind Makromoleküle, welche durch Verknüpfung von vielen kleineren Moleküle entstanden 

sind. Die einzelnen Bausteine eines Kunststoffes nennt man Monomere, entsprechend bezeichnend 

man ein ketten- oder netzförmige Verknüpfung der Monomere als Polymere. 

Kunststoffe sind aufgrund ihrer vielfältigen Eigenschaften in nahezu allen Bereichen des täglichen 

Lebens zu finden. So besteht beispielsweise ein Großteil der Innenverkleidung im Automobil aus 

Kunststoff oder Gerbrauchgegenstände wie Zahnbürste, Schwamm und Besen bestehen aus 

Kunststoff. 

Kunststoffe lassen sich aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften und ihrer chemischen Struktur in 

drei Klassen einteilen. 

Thermoplaste: Thermoplaste sind lange fadenförmige und 

unverzweigte sowie vernetzte Polymere. Sie lassen sich durch 

Erwärmen leicht formbar machen. Die unterschiedlich langen 

Polymer-Stränge werden von physikalischen Wechselwirkungen wie 

die Van-der-Waal-Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen 

zusammen gehalten. Geraten die Moleküle beim Erhitzen in 

Schwingung, so können die oben beschriebenen Wechselwirkungen 

aufgehoben werden und der Kunststoff wird formbar. Diese 

besonderen Eigenschaften der Thermoplaste werden in der 

technischen Verarbeitung von Kunststoffen ausgenutzt. 

Duroplast: Bei Duroplasten sind die Monomere netzartig mit 

einander Verknüpft. Im Gegensatz zu den Thermoplasten liegen 

hier nicht nur physikalische Wechselwirkungen der einzelnen 

Polymerstränge vor, sondern es bestehen reale Atombindungen 

zwischen den verschiedenen Strängen des Makromoleküls. Es 

bildet sicht somit eine Netzstruktur. Da die Atombindungen nicht 

so leicht durch Hitze zu Spalten sind wie die Wechselwirkungen 

bei Thermoplasten, sind Duroplasten auch bei höheren 

Temperaturen in ihrer Struktur unverändert und formstabil. Bei 

sehr hohen Temperaturen zerreißt das Netz, das heißt die 

Atombindungen werden gespalten und der Kunststoff zersetzt 

sich in kleinere Moleküle, welche dann mit dem Luftsauerstoff 

reagieren. Der Kunststoff verkohlt also bei hohen Temperaturen 

und seine ursprüngliche Struktur ist nicht wieder herstellbar. 

Elastomere: Elastomere sind Kunststoffe, die sich bei mechanischer 

Belastung wie Gummi verhalten. Sie lassen sich bei Raumtemperatur 

durch Druck oder Zug verformen und kehren aufgrund ihrer hohen 

Elastizität in ihre vorherige Struktur zurück. Die Polymerstränge eines 

Elastomers sind wie Duroplasten mit realen Atombindungen verknüpft. 

Jedoch ist die Netzstruktur der Elastomere weitmaschiger. Erwärmt 

man Elastomere im gespannten Zustand, so stellt man fest, dass sich 

der Kunststoff zusammen zieht. Der Grund dafür liegt in der stärkeren 

Schwingung der Netzfäden bei hohen Temperaturen. Die Netzknoten 

rücken dabei näher aneinander. Bei sehr starkem Erhitzen verhalten 

sich Elastomere ähnlich wie Duroplasten. 



Grundwissen: Herstellung von Kunststoffen 

Kunststoffe sind Polymere die durch die Verknüpfung vieler kleiner Monomere 

entstehen. Die Monomere bestimmen aufgrund ihres Aufbaus und chemischen 

Eigenschaften die Gesamteigenschaft des späteren Makromoleküls. Die Synthese 

von Kunststoffen kann auf drei verschiedene weisen erfolge: 

Polykondensation: Die Grundlage für Polykondensate sind Monomere mit 

mindestens zwei funktionelle Gruppen. Für die Polykondensation eigenen sich 

besonders Hydroxyl-, Carboxyl- und Aminogruppen. Zunächst erfogt eine 

Verknüpfung zu Dimeren, welche sich dann schließlich zum Polymer verknüpfen. Bei 

jedem Reaktionsschritt spalten sich ein kleines Molekül ab (z.B.: Wasser). 

Polymerisation: Grundlage für Polymerisate sind ungesättigte Monomere. Die 

Reaktion verläuft als Kettenreaktion, die durch Initiatoren wie Radikale oder Ionen 

ausgelöst werden. Bei der radikalischen Polymerisation reagiert ein Radikal mit 

einem Monomer, wobei ein neues Radikal entsteht, welches wiederum mit einem 

Monomer reagieren kann, so dass sich ein Polymer bildet. 

Polyaddition: Polyaddukte entstehen durch eine Additionsreaktion der Endgruppen 

der Monomere. Das setzt voraus, dass die Endgruppe eine Doppelbindung besitz, 

welche mit einem bifunktionellen Monomer reagieren kann. Bei dieser Reaktion 

werden jedoch nicht wie bei der Polykondensation kleiner Moleküle abgespalten. 



Brennbarkeit von Kunststoffen 


Bunsenbrenner 

Tiegelzange 

brandfest Unterlage 

Schutzbrille 

Polyethylen 


eventuell weitere Kunststoffe 


Der Kunststoffstreifenstreifen wird mit Hilfe der Tiegelzange in die 

leuchtende Bunsenbrennerflamme gehalten. Durch vorsichtiges 

Fächeln wird der Geruch festegestellt. 

Beobachtung: 

Entsorgung: 

Der Kunststoff kann zusammen mit dem Hausmüll entsorgt werden 

Dichtebestimmung von Kunststoffen 



Polyethylen 

Polystyrol 


Phenoplast 

Polyester 

Polymethylmethaycrylat 

Spülmittel, Kochsalz 


Das Becherglas wird zur Hälfte mit Wasser gefüllt. Anschließend werden einige Tropfen Spülmittel 

zugegeben. Die Kunststoffstreifen werden nun in das Wasser gegeben. 

In einem anderen Becherglas werden die Kunststoffstreifen in das Wasser gegeben. Nun wird 

vorsichtig Kochsalz zugegeben. Nach und nach tauchen die Kunststoffstreifen auf. Die Reihenfolge ist 

zu notieren. 

Beobachtung: 

Entsorgung: 

Der Kunststoff kann für weitere Versuche weiter verwendet werden. 



Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen 


Metallbecher 

heißes Wasser. 

Kunststoffbecher 

Uhr, Thermometer 


Das etwa 70°C heiße Wasser wird in einen Metall- und in einen Kunststoffbecher 

gefüllt. Die Temperatur in den Bechern wird jede Minute erfasst. Nach 15min wird der 

Versuch abgebrochen. Mit erhaltenen Messwerten werden 

Temperaturverlaufskurven in Abhängigkeit von der Zeit erstellt. 

Beobachtung: 

Löslichkeit von Kunststoffen 


Bechergläser (100ml) 

Streifen verschiedener Kunststoffe 

Lösungsmittel: Aceton, Benzin, Etanol, 

Wasser, Essigsäureethylester. 


Beobachtung: 

Schutzbrille 

Die Kunststoffe werden für 10min in ein mit dem jeweiligen 

Lösungsmittel gefülltes Becherglas gegeben. Anschließend wird 

der Kunststoffstreifen herausgenommen und abgetrocknet. Die 

Oberfläche des Kunststoffs wird untersucht. 



Herstellung von Acrylglas 


Reagenzglas mit Adsorptionsstopfen 


Heizplatte 

Becherglas mit Wasser (Wasserbad) 

Spatel, Uhrglas, Alufolie 

Waage 

Messzylinder 

Thermometer 


(Xi, F) Methacrylsäuremethylester 

10ml 

Sudanrote ca. 1 Spatelspitze 

(Xi, F) etwas Aceton 


Zunächst füllt man 1g der Härtepaste zusammen mit 10ml 

Methacrylsäuremethylester in ein Reagenzglas. Zum Anfärben 

des Kunststoffes kann man noch 1 Spatelspitze Sudanrot dem 

Gemisch zufügen. Da der verwendete leicht flüchtig ist sollte 

man ein Adsorptionsstopfen auf das Reagenzglas setzen 

(Achtung: Methacrylsäuremethylester ist schädlich für die 

Atemwege; den Versuch unbedingt unter dem Abzug 

durchführen). Nun stellt man das Reagenzglas in ein 80- 90°C 

heißes Wasserbad. 

Nach etwa 20 Minuten ist die Lösung deutlich viskos geworden und kann zum 

Aushärten auf das Uhrglas gegeben werden, welches mit Alufolie bespannt ist. Falls 

der Kunststoff schon im Reagenzglas Aushärten sollte, kann man diesen mit Hilfe 

von etwas Aceton aus dem Reagenzglas gelöst werden. Nun muss der Kunststoff auf 

dem Uhrglas aushärten, dazu stellt man das Uhrglas auf das Becherglas (nicht in das 

Becherglas!!!). bei circa 90- 100°C kann der Kunststoff nun aushärten. 

Damit das so entstandene Acrylglas vollständig aushärten kann die Heizquelle nach 

beliebiger Zeit ausgeschaltet werden. Der Kunststoff sollte anschließend 24 Stunden 

an der Luft aushärten. Danach kann die Alufolie vom Kunststoff entfernt werden. 

Beobachtung: 

Entsorgung: 


Aufgaben: 

1. Welche physikalische Eigenschaften hat dieser Kunststoff? 

2. Handelt es sich um ein Thermoplast oder Duroplast? Begründe! 

3. Zeichnen Sie einen sinnvollen Polymerausschnitt! 



Radikalische Polymerisation von Styrol 

Geräte: 

Reagenzglas 

Chemikalien: 


Heizplatte (oder Magnetrührer mit 

Heizplatte), Waage 


Becherglas mit Wasser (als Wasserbad) 

Messzylinder 10ml und 50ml, Glasstab 


Thermometer, Holzklammer, 

Pasteurpipette 

Schutzbrille 


Beobachtung: 

Zunächst muss man die Temperatur eines Wasserbads auf circa 

80°C bringen. Danach gibt man 10ml Styrol sowie 2g 

Härterpaste in ein Reagenzglas und stellt dieses in das 

Wasserbad (in das Stativ einspannen). Mit dem Rührstab sollte 

das Gemisch vorsichtig umgerührt werden. Nun muss man die 

Temperatur 20 Minuten lang bei 80°C halten. Anschließend setzt 

die Reaktion ein welche sich durch heftiges Aufwallen erkennbar 

macht. 

Entsorgung: 


Aufgaben: 

1. Zeichnen Sie einen sinnvollen Ausschnitt des Polystyrols! 

2. Handelt es sich um einen Duroplasten oder Thermoplasten? Begründe! 

3. Geben Sie die Strukturformel des Benzoylperoxids an! 



Kationische Polymerisation von Styrol 


2 Reagenzgläser (schwer schmelzbar) 

Gasbrenner 

Holzklammer 



Schutzbrille 

(Xn) Eisen-(III)-chlorid x 6 H2O 



Zunächst gibt man eine Spatelspitze 

kristallwasserhaltiges Eisen-(III)-chlorid in ein schwer 

schmelzbares Reagenzglas und erhitzt. Durch das 

Erhitzen entweicht und verdampft das Kristallwasser, was 

sich durch das Beschlagen der Reagenzglaswände 

bemerkbar macht. Das kondensierte Wasser sollte 

größtenteils mit einem Papiertuch aus der 

Reagenzglasmündung entfernt werden. Anschließend 

muss solange weiter erhitzt werden, bis sich kleine, 

dunkle, glänzende Kristalle in der Mitte des 

Reagenzglases gebildet haben. 

Mit einem trockenen Spatel müssen jetzt einige Kristalle in ein zweites schwer 

schmelzbares Reagenzglas überführt werden. Jetzt müssen 2ml Styrol hinzu 

gegeben werden. Das Reagenzglas wird danach verschlossen und gut geschüttelt, 

um eine gelbliche Lösung zu erhalten. 

Anschließend wird der Stopfen wieder abgenommen und das Reagenzglas wird 

mehrmals vorsichtig bei kleiner, blauen Flamme für einige Sekunden erhitzt 

(Reagenzglas dabei schräg halten). Dabei sollte man das Reaktionsgemisch genau 

beobachten. Aufsteigenden Blasen zeigen das Einsetzten der Reaktion an. Die 

Reaktion kann unter Umständen sehr heftig verlaufen. 

Beobachtung: 

Entsorgung: 


Aufgaben: 

Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für den Ablauf der kationischen 

Polymerisation von Styrol. 



Copolymerisation von Styrol mit 

Maleinsäureanhydrid 


Reagenzglas 

Gasbrenner 

Holzklammer 




Beobachtung: 

Schutzbrille 

(C) Maleinsäureanhydrid 3g 


In einem Reagenzglas werden 3g Maleinsäureanhydrid sowie 

2ml Styrol vorgelegt. Anschließend wird über kleiner 

Bunsenbrennerflamme bis zur Auflösung des 

Maleinsäureanhydrids erhitzt. Das Gemisch wird weiter unter 

gutem Schütteln (und zeitweiliger Abkühlung) erhitzt. 

Wenn das Gemisch zähflüssig wird und sich Blasen bilden wird 

der Ansatz endgültig abgekühlt. 

Entsorgung: 


Aufgaben: 

1. Geben Sie die Strukturfomel von Styrol sowie von Maleinsäureanhydrid 

(Maleinsäure ist Butendisäure) an. 

2. Geben Sie einen charakteristischen Ausschnitt aus dem Polymer an. 



Polykondensation von Glycerin mit Borsäure 


Spatel, Pipette 

Schwer schmelzbares Reagenzglas, 


Gasbrenner 

dünner Holzspan, Holzklammer 


Beobachtung: 

(C) Borsäure 

wasserfreies Glycerin, Propantriol 

Schutzbrille 

Zunächst wird das Reagenzglas 1cm hoch mit Borsäure gefüllt 

und zusammen mit der gleichen Menge an Glycerin gut 

durchgeschüttelt. Dabei wird das Gemisch solange leicht erwärm 

bis sich eine klare Lösung bildet. Dazu gibt man ein 

Siedesteinchen und erwärmt das Gemisch über entleuchteter 

Flamme. Dabei sollte das Reagenzglas waagerechte gehalten 

werden. Nach 5 Minuten wird die Flüssigkeit gelblich und zäh. 

Entsorgung: 

Das Reagenzglas mit dem Kondensat kann zusammen mit dem Hausmüll entsorgt 

werden 

Aufgaben: 

1. Geben Sie die Strukturformel für Borsäure und Glycerin an. 

2. Aus Borsäure und Glycerin entsteht ein vernetzter Polyester. Gib einen sinnvollen 

Formelausschnitt des Makromoleküls an. 



Herstellung von weich PVC 


Porzellanschale, Holzspatel 

Heizplatte 

Dreibein, Ceranplatte 

2 Zangen 

Messzylinder (25ml), Waage, Papiertücher 

PVC-Pulver 

Dioctylphthalat (=Weichmacher) 

Silokonöl 

Schutzbrille 

F Aceton 


Der Versuch sollte im Abzug durchgeführt werden. 9g des PVC- 

Pulvers und 6g des Weichmachers werden in einer 

Porzellanschale verrührt, bis ein gleichmäßiger Brei entstanden 

ist. 

Anschließend wird die Ceranfläche mit dem Silikonöl bestrichen 

und auf die Heizplatte gelegt. Die Farblose PVC-Masse wird auf 

die Ceranfläche gegossen und es wird bis maximal 150°C erhitzt. 

Die Massse sollte solange erhitzt weden, bis sie transparent ist, 

anschließend entfernt man die Hitzequelle. Die Folie kann nach dem Abkühlen von 

der Ceranplatte gezogen werden. 

Beobachtung: 

Entsorgung: 


Aufgaben: 

1. Zeigen Sie die Wirkungsweise des Weichmachers an Hand der Strukturformel. 

2. Informieren Sie sich über die Verwendung des weich PVC. 

3. Inwiefern ist PVC aus Umweltaspekten ein problematischer Kunststoff? 



Die Funktionsweise von Superabsorber 


Superabsorber (2 Spatel) 

2 Bechergläser 


5%-ige Kochsalzlösung 


Beobachtung: 

Es wird ein Becherglas mit 100ml destilliertem Wasser und ein 

Becherglas mit 5%-iger Kochsalzlösung (100ml) vorbereitet. 

Danach gibt man in jedes Becherglas einen Spatel 

Superabsorber. 

Entsorgung: 


Aufgaben: 

1. Vergleichen Sie das Aufnahmevermögen für destilliertes Wasser und 

Kochsalzlösung. Geben Sie eine Erklärung für die beobachtete Abweichung. 

2. Zeichnen Sie die Strukturformel eines Polyacrylsäure-Monomers. 



Rückgewinnung von Methacrylsäuremethylester 


2 Reagenzgläser 

Gasbrenner, Holzklammer 

passender durchbohrter Stopfen 

rechtwinklig gebogenes Glasrohr 

Becherglas mit kaltem Wasser (zur 

Kühlung) 

10g zerkleinerte 

Polymethacrylsäuremethylester-Reste 

(z.B. Kfz-Rückleuchten) 


Diesen Versuch sollte man am besten in einem Abzug durchführen. 

Zunächst füllt man 10g der Kfz-Rückleuchten in ein Reagenzglas. Danach wird der 

durchbohrte Stopfen mit dem rechtwinkligen Glasrohr aufgesetzt. Nun wird das 

Reagenzglas langsam erhitzt. Die Gase werden in einem zweiten Reagenzglas 

aufgefangen, welches sich in einem Wasser gefüllten Becherglas steht. Wenn sich 

an einigen stellen blasige Schmelzen gebildet haben erhitzt man stärker. Um eine 

stärkeres Schäumen zu vermeiden beginnt man mit der Pyrolyse am oberen Teil des 

Reagenzglases. 

Beobachtung: 

Entsorgung: 

Die für die Depolymerisation verwendeten Reagenzgläser sollten gut verschlossen 

aufgehoben werden, um sie für diesen Versuch wieder zu verwenden. Der 

gewonnene Ester wird wieder polymerisiert (siehe Herstellung von Acrylglas). Das 

dabei entstehende Polymerisat kann mit dem Hausmüll entsorgt werden. 



Recycling eines Polyesters durch Hydrolyse 


Magnetrührer mit Rührfisch 

Heizpilz, Rundkolben (250ml) 

Zweihalsaufsatz, Rückflusskühler 

Saugflasche, Nutsche, Filterpapier 

Messzylinder (100ml) 


Wasserstrahlpumpe 

Schere 

Stoffreste aus Trevira 

C Salzsäure (32%ig) 

F Ethanol 45ml 

C Natriumhydroxid 18g 



Zunächst muss eine Apparatur aufgebaut werden, in der das Gemisch unter 

Rückfluss gekocht werden kann. 

Anschließend werden 18g Natriuhydroxid gelöst in 90ml Wasser und 45ml Ethanol im 

Rundkolben vorgelegt. Unter Rühren wird bis zum Sieden erhitzt und 3g zerkleinerter 

Stoffrest (Trevira). Die Zugabe des Stoffes kann durch den zweiten Ansatz der 

Zweihalsaufsatzes geschehen. 

Nach 20min werden weitere 3g des Stoffes zugesetzt. Der Vorgang wird insgesamt 

5mal durchgeführt. 

Nach der letzten Zugabe wird der Ansatz für 30min gekocht und anschließend in ein 

Becherglas überführt. Es wird nun soviel Wasser hinzu gegeben bis sich das 

Natriumsalz der Terephthalatsäure gerade wieder auflöst. 

Mit konzentrierter Salzsäure wird der Ansatz nun vorsichtig angesäuert. Beim 

Ansäuern fällt die Terephthalatsäure als farbloser Feststoff aus. Der Feststoff wird 

nun abfiltriert. 

Beobachtung: 

Entsorgung: 

Die Lösungen werden neutralisiert und über das Waschbecken entsorgt. Die 

benutzten Geräte sind mit destilliertem Wasser zu reinigen. 

Aufgaben: 

1. Formulieren Sie einen Polymerausschnitt. 

2. Geben Sie die Strukturformeln der Monomere an. 



Recycling von Styropor 


Gasbrenner 

Dreibein mit Drahtnetz 

großes Becherglas (800ml) 

Styropor 

Tee-Ei aus Metall 

Korkstopfen 

Stativmaterial 



Das Styropor wird zerkleinert. Anschließend werden die Styropor Bruchstücke in das 

Tee-Ei gefüllt (sodass sich das Tee-Ei gerade noch unter leichtem Druck schließen 

lässt). Der Korkstopfen wird nun so am Griff des Tee-Eis angebracht, dass es nicht 

bei Erwärmung nachgibt. 

Das Becherglas wird zu einem Drittel mit Wasser gefüllt und zum Sieden 

(Siedesteinchen) erhitzt. Mit Hilfe eines Stativs wird das Tee-Ei nun so im Becherglas 

befestigt, dass es über der Wasseroberfläche dem heißen Wasserdampf ausgesetzt 

ist. 

Nach 5 Minuten wird das Tee-Ei entfernt und abgekühlt. 

Beobachtung: 

Entsorgung: 




Folie charakteristische Polymerausschnitte einiger 

Kunststoffe (1/2) 

Kunststoff Strukturformel 

Polyethylen 

Polypropylen 

Polystyrol 


Polytetrafluoroethylen 

C C 


H 

H 

H 

... ... 

H 

H 

C C 

H 

H 

... ... 

H 

C C 

H 

n 

CH 3 n 

H 

... ... 

H 

C C 

H 

H 

... ... 

F 

Cl 

C C 

F 

F 

... ... 

F 

n 

n 

n


Folie charakteristische Polymerausschnitte einiger 

Kunststoffe (2/2) 

Kunststoff Strukturformel 

Polymethylmethacrylat 

Cellulosepropionat 

O C 

CH 3 

CH 3 

C C 


H 

H 

CH 3 

... ... 

H 

H 

C 

C 

H 

CH 

H 

C 

O 

R 

O R 

O 

C 

O 

C O 

O 

CH 3 

... ... 

HC O 

n 

R n 

R = -CO-CH 2 CH 3 

... ... 

Polycarbonat 

O C 

O 

n

Darstellung von Kunststoffen 

Polykondensation 

HO C 

H2 

C 

H 2 

+ 

Polymerisation 

O 

OH HO C 

O 

(CH 2 ) C 

R + H C CH R C CH 

2 

+ 

H2 

Polyaddition 

CH 3 

CH 3 

O C N 

N C O HO C 

+ 

H2 

OH O C H2 

C 

H 2 

C 

H 2 

CH 

CH 3 

OH C 

O 

N 

H 

C 

H 2 

O 

O C 

R C H2 

O 

(CH 2 ) C 

H 

C CH2 

CH 3 

O 

CH 

CH 3 

N C O C 

H2 

O 

C 

H 2 

O

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