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Aufgabe 1: Frage: In welche drei Gruppen werden Kunststoffe klassifiziert, und welche Eigenschaften haben diese Gruppen? Lösung: Kunststoffe werden in Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere unterteilt. Thermoplaste bestehen aus linearen oder verzweigten Polymerketten, die nicht vernetzt sind, wodurch sie bei Erwärmung schmelzen und verformbar werden. Duroplaste haben ein stark vernetztes Polymernetzwerk, das nach der Aushärtung nicht mehr verformbar ist, weshalb sie hitzebeständig und spröde sind. Elastomere zeichnen sich durch schwach vernetzte Polymerketten aus, die elastisch sind und nach Verformung in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Aufgabe 2: Frage: Wie beeinflusst die molekulare Struktur die Eigenschaften von Kunststoffen? Nenne Beispiele. Lösung: Die molekulare Struktur beeinflusst die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Kunststoffen erheblich. Thermoplaste wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) bestehen aus linearen Ketten, die bei Erwärmung gleiten können, was sie schmelzbar macht. Duroplaste wie Epoxidharze und Phenolharze besitzen eine stark vernetzte Struktur, die ihnen Härte und Hitzebeständigkeit verleiht. Elastomere wie Naturkautschuk und Silikonkautschuk enthalten schwache Quervernetzungen, die ihnen Elastizität verleihen. Aufgabe 3: Frage: Wie entstehen Kunststoffe durch Polykondensation und radikalische Polymerisation? Lösung: Polykondensation ist eine Polymerisationsreaktion, bei der Monomere mit funktionellen Gruppen wie Hydroxyl- oder Carboxylgruppen unter Abspaltung kleiner Moleküle (z.B. Wasser) reagieren. Dies führt zur Bildung von Polymeren wie Polyestern und Polyamiden. Ein Beispiel ist die Herstellung von Polyethylenterephthalat (PET) durch die Reaktion von Terephthalsäure und Ethylenglykol. Radikalische Polymerisation ist ein Kettenreaktionsprozess, bei dem ungesättigte Monomere wie Ethylen durch freie Radikale polymerisiert werden, um Polymere wie Polyethylen zu bilden. Aufgabe 4: Frage: Warum ist PET ein Thermoplast und wie erfolgt seine Herstellung? Lösung: Polyethylenterephthalat (PET) ist ein Thermoplast, da es aus linearen Polymerketten besteht, die durch die Esterbindung von Terephthalsäure und Ethylenglykol gebildet werden. Die lineare Struktur ermöglicht es, dass die Ketten bei Erwärmung übereinander gleiten können, wodurch PET schmelzbar und formbar ist. Bei der Herstellung reagiert Terephthalsäure mit Ethylenglykol unter Wasserabspaltung in einem Polykondensationsprozess, der zu langen Polyesterketten führt. Aufgabe 5: Frage: Welche Monomere eignen sich für Duroplaste und Thermoplaste? Lösung: Für Duroplaste sind Monomere mit mehreren funktionellen Gruppen erforderlich, die zu einem stark vernetzten Polymer führen. Beispielsweise werden Epoxidharze aus Monomeren mit Epoxidgruppen hergestellt, die bei der Vernetzung mit Härtern ein dreidimensionales Netzwerk bilden. Für Thermoplaste sind Monomere mit zwei reaktiven Endgruppen geeignet, die zu linearen oder leicht verzweigten Polymeren führen. Polyethylen wird beispielsweise aus dem Monomer Ethylen hergestellt, das zu langen, unverzweigten Ketten polymerisiert. Aufgabe 6: Frage: Zeichne den Mechanismus der Polykondensation von Ethandiol und Ethandisäure. Lösung: Siehe oben.