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Bakelit-Telefon Definitionen und Einteilungen
Kunststoffe sind Werkstoffe, die künstlich oder durch Abwandlung von Naturprodukten entstehen und aus organischen Makromolekülen aufgebaut sind. Nach dieser Definition gehören auch die Kautschuke und die Textilfaserstoffe zu den Kunststoffen. In einem Makromolekül sind viele kleinere Molekülbausteine, sogenannte Monomere, zu sehr großen Molekülen, den Polymeren verknüpft. Die Kunststoffe machen einen großen Anteil der Polymere aus, jedoch gehören auch zahlreiche natürliche Stoffe zu den Polymeren. Die alten Begriffe Plastik (umgangsprachlich) und Plaste (ehemalige DDR) sind heute nicht mehr so gebräuchlich.


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Für die Darstellung von Polymeren in der chemischen Zeichensprache sind mehrere Darstellungsweisen gebräuchlich. Bei der korrekten Darstellung nach IUPAC wird das aufbauende Monomer mit einer eckigen Klammer und der Variablen n versehen. Oft findet man aber auch Darstellungen mit offenen Bindungen oder Punkten, die die Fortsetzung des Polymers andeuten:


   
 

Entstehen die Polymere aus mehr als einer Art von Monomeren spricht man von Copolymeren, zum Beispiel bei den ABS-Harzen oder bei dem biologisch abbaubaren BTA-Copolyester. Copolymere haben einen geringeren Schmelzpunkt als Polymere, sie sind beständiger und biegefester. Ein Gemisch von mehreren Kunststoffen bezeichnet man als Blend, in der Fachsprache werden Blends oft auch als Polymerlegierungen bezeichnet. In einem Verbundwerkstoff sind mindestens zwei Kunststoffe miteinander verklebt, umschichtet oder umpackt. Sie stellen für die Müllsortierung ein Problem dar, wenn die Komponenten nicht getrennt werden können.


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Kunststoffe für Haushalt und Freizeit  
 

Thermoplastische, duroplastische und elastomere Polymere

Die Kunststoffe lassen sich aufgrund ihres Verhaltens und der damit verbundenen Einsatzmöglichkeiten in drei Gruppen unterscheiden: Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere.

Thermoplaste
Beim Erwärmen eines Thermoplasts tritt eine Verformung auf. Derartige Kunststoffe lassen sich nach dem Erwärmen in beliebige Formen vergießen. Die langkettigen Moleküle in Thermoplasten werden durch Van der Waals Kräfte (Polyethylen oder Polypropylen) oder durch Wasserstoffbrücken (Polyamide oder Polyurethane) zusammengehalten. Beim Erwärmen lockern sich diese Sekundär-Bindungen, so dass die Polymere aneinander vorbeigleiten können.


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Der Thermoplast Polystyrol schmilzt beim Erhitzen

 
Duroplaste


Im Vergleich zu den Thermoplasten werden Duroplaste wie die Aminoplaste auch durch höhere Temperaturen nicht weich oder zähflüssig. Bei Zimmertemperatur sind sie relativ hart und spröde und daher auch oft gegen Schlag und Stoß anfällig. Duroplastische Werkstücke müssen bereits bei ihrer Herstellung in die gewünschte Form angepasst werden. Sie werden danach durch Sägen, Schleifen und Bohren bearbeitet. Wenn Monomere zu großen netzartigen Molekülen verknüpft werden, zeigt der Stoff duroplastische Eigenschaften. Beim Erhitzen bleibt die Netzstruktur erhalten, erst bei sehr hohen Temperaturen verkohlt der Duroplast.


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Ein Duroplast ist temperaturbeständig  
 

Elastomere

Kunststoffe, die sich gummiartig verbiegen lassen und danach wieder die ursprüngliche Form annehmen, heißen Elastomere (z.B. Kautschuk). Beim Erwärmen schrumpfen die Elastomere, bei hohen Temperaturen zersetzen sie sich. Die Moleküle in den Elastomeren sind wie bei den Duroplasten netzartig verknüpft, allerdings ist das Netz viel grobmaschiger, so dass eine Verformbarkeit möglich ist.


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Elastomere lassen sich verbiegen und nehmen danach ihre Form wieder an


Thermoplaste Duroplaste Elastomere
Polyacetale (POM) Aminoplaste Kautschuk
Polycarbonate (PC) Epoxidharze Polyurethan-Weichschaum
Polyethen (PE) Kunsthorn  Silicon-Kautschuk
Polypropen (PP) Phenolharze (Bakelit)  
Polystyrol (PS) Polyester-Harze  
Polyvinylchlorid (PVC)    
 

In modernen Kunststoffen werden durch Mischung von verschiedenen Werkstoffen wie bei den ABS-Harzen oder durch Variation der Reaktionsbedingungen und -partner thermoplastische, duroplastische und elastomere Eigenschaften kombiniert, beispielsweise bei den Polyurethanen.
 
 
Unterscheidung der Kunststoffe nach ihrer Entstehung
 
Die Verknüpfung von Monomeren zu Polymeren kann auf verschiedene Art und Weise stattfinden. Hierbei sind drei Reaktionsmechanismen von besonderer Bedeutung:
 
Ketten-Polymerisation
 
Als Ausgangsstoffe eignen sich ungesättigte Monomere mit einer C=C-Doppelbindung. Die Reaktion wird durch Initiatoren, die Radikale oder Ionenketten bilden, ausgelöst. Der Stoff Dibenzolyperoxid bildet bei Wärmezugabe Radikale, die mit einem Monomer reagieren. Dabei bilden sich erneut Radikale und die Ketten-Polymerisation führt zu einem Kettenwachstum. Zu den Kunststoffen aus Polymerisaten gehören Plexiglas, Polyacrylnitril, Polyethen, Polystyrol, PVC oder Teflon.
 
 
Polykondensation
 
Bei der Polykondensation schließen sich zwei funktionelle Gruppen eines Moleküls unter Abspalten eines kleineren Moleküls (H2O, HCl) zu einer höheren Einheit zusammen. Eine bekannte Kondensationsreaktion (ohne Bildung von Polymeren) ist die Ester-Reaktion. Die Polykondensation ist mit einem Kettenwachstum verbunden, sie gelingt vor allem dann, wenn man Moleküle mit zwei oder mehreren funktionellen Gruppen einer Sorte vorliegen hat (Polykondensate bei Polyamid und Polyester).  

Polyaddition

Bei der Polyaddition gehen Monomere über ihre Endgruppen eine Additionsreaktion ein. Die Addition gelingt an den Zweifachbindungen, gleichzeitig findet eine Umlagerung im Molekül statt. Im Gegensatz zur Polykondensation werden keine kleineren Molekül-Einheiten abgespalten. Zu den Kunststoffe mit Polyaddukten zählen die Polyurethane und die Epoxid-Harze.


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