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Polyaddition

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Chemie

Polyaddition wird auch Additionspolymerisation genannt und gehört zu den Polyreaktionen. Mit Hilfe dieser werden Kunststoffe bzw. Polymere hergestellt. Untergeordnet wird dieses Thema dem Fach Chemie.

Was es genau mit Polyadditon auf sich hat, erklären wir dir ausführlich und anhand von Beispielen in diesem Artikel.

Viel Spaß beim Lernen!

Polyaddition, was ist das überhaupt?

Das Reaktionsverfahren verläuft genau wie die Polykondensation in Stufen. Allerdings unterscheiden sie sich dahingehend, dass bei der Polyaddition keine Nebenprodukte abgespalten werden. Hierbei beschreiben die Monomere den Ausgangsstoff. Sie sind sich immer wiederholende Bausteine. Diese werden nach der Reaktion zu Polymeren, also Kunststoff. Bei der Additionspolymerisation reagieren die Monomere miteinander, indem sich Atome und Elektronenpaare verschieben.

Das Verfahren der Polyaddition

Die Polyreaktion wird für die Herstellung verschiedenster Kunststoffe genutzt.

Zu den drei wichtigsten gehören:

Von diesen dreien ist die Herstellung von Polyurethanen die Wichtigste. In der Regel reagieren zwei Stoffe miteinander: je nach Anzahl können dabei entweder lineare oder miteinander vernetzte Makromoleküle entstehen.

Reaktionsmöglichkeiten der Polyaddition

Generell gibt es bei dieser Reaktion drei verschiedene Fälle zwischen denen unterschieden werden muss:

  1. Eine Verknüpfung der Monomere mit mindestens zwei gleichartigen funktionellen Gruppen.Das heißt: Reaktionstyp AA -> AA
  2. Monomere, von mindestens zwei unterschiedlichen funktionellen Gruppen, verknüpfen sich.Das sieht wie folgt aus: Reaktionstyp AB -> AB
  3. Eine Verknüpfung von zwei unterschiedlichen Monomeren die aus mindestens zwei gleichartigen funktionellen Gruppen bestehen.Das heißt: Reaktionstyp AA + BB -> AABB

Die Herstellung von Polyurethan

Die Ausgangsstoffe für die Reaktion sind Dialkohole und Diisocyanate. Die Bezeichnung „Di“ vor den Alkoholen und Isocyanaten weist auf die Mehrwertigkeit hin.

Damit es zu einer Reaktion kommt, benötigt man Katalysatoren wie zum Beispiel DABCO. Ist die Reaktion erst einmal in Gang gesetzt, addieren sich die Isocyanate mit den Alkoholen zu Makromolekülketten auf. Das geht so lange, bis Polyurethan entstanden ist.

Quelle: maschinenbau-wissen.de

Abhängig von der Anzahl der funktionellen Gruppen können entweder lineare oder miteinander vernetzte Makromoleküle entstehen. Deshalb kann Polyurethan als alle drei Polymergruppen hergestellt werden:

Beispiele für die Verwendung von Polyurethan

Da sie alle drei Polymergruppen repräsentieren, sind sie genau so vielfältig einsetzbar, z.B. als:

  • Klebemittel
  • Harte Lacke
  • Schaumstoffe
  • Dämmmaterial
  • Wärme- und Schallisolierung
  • Polstermöbel

Die Herstellung von Epoxidharzen

Für die Herstellung von Epoxidharzen werden folgende Ausgangsstoffe benötigt:

In der Regel wird der Großteil durch Dipropan und Epichlorhydrin hergestellt. Zunächst werden diese zu langkettigen Bis-Epoxiden verbunden. Durch die Zugabe von Aminosäure oder Carbonsäure entsteht eine Additionsreaktion. Dabei vernetzen sich die Substanzen und werden gehärtet. Solange Epoxidharze noch nicht ausgehärtet sind, lassen sie sich jedoch äußerst gut verarbeiten. Das funktioniert aufgrund ihrer Zähflüssigkeit.

Quelle: chemgapedia.de

Verwendung von Epoxidharzen

Da diese Stoffe besonders gut auf Metallen und Keramik haften, werden sie hauptsächlich in diesem Bereich eingesetzt:

  • Klebstoffe
  • Anstrichstoffe
  • Verstärkung von Glasfaser und Carbonfaser -> Bootsbau

Die Herstellung von Polyharnstoffen

Für die Herstellung dieses Kunststoffes wird nicht wie sich vermuten lässt der Harnstoff verwendet. Sondern als Basis werden Diisocyanat und Diamin eingesetzt. Das Diamin ist der Harnstoff beziehungsweise ein artverwandter Stoff. Das notwendige Diamin lässt sich in der Reaktion durch eine bestimmte Menge Wasser optimieren. Das wiederum heißt, dass das Diisocyanat mit dem Diamin regiert und nicht umgekehrt. Das entstandene Polymer weist eine ähnliche Struktur wie der Harnstoff auf.

Quelle: fu-berlin.de

Verwendung von Polyharnstoffen

Polyharnstoffe sind auch bekannt als Polyurea. Ihre Eigenschaften sind, dass sie beständig gegenüber Lösungsmitteln sind sowie Chemikalien. Des Weiteren sind sie kratzfest und weisen einen Oberflächenglanz auf. Eingesetzt werden sie in folgenden Bereichen:

  • Harte und flexible Schaumstoffe
  • Elektroinstallationsartikel
  • Stecker
  • Schalter
  • Steckdosen

Polyaddition - Alles Wichtige auf einen Blick

  • Dient der Herstellung von Kunststoffen
  • Monomere reagieren miteinander und werden zu Kunststoff
  • Verläuft in Stufen
  • Es gibt drei Reaktionsmöglichkeiten
  • Die drei wichtigsten Kunststoffe: Polyurethan, Polyharnstoffe und Epoxidharze

Falls du den Artikel spannend findest, schau doch gerne noch bei unseren anderen Themen vorbei. Mit Sicherheit wirst du etwas Interessantes finden!

Finales Polyaddition Quiz

Frage

Welche Stoffe können mithilfe der Polyaddition hergestellt werden? 

Antwort anzeigen

Antwort

Zu den wichtigsten Stoffen gehören: 

  • Polyurethan
  • Polyharnstoffe
  • Epoxidharz
Frage anzeigen

Frage

Was beschreibt der Reaktionstyp AA-AA?

Antwort anzeigen

Antwort

Bei dieser Reaktion werden zwei monomere mit mindestens zwei gleichartigen, funktionellen Gruppen verknüpft. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Monomere beschreibt der Reaktionstyp AB-AB?

Antwort anzeigen

Antwort

Bei dieser Reaktion reagieren Monomere mit zwei unterschiedlichen, funktionellen Gruppen miteinander. 

Frage anzeigen

Frage

Was beschreibt der Reaktionstyp AA+BB-AABB?

Antwort anzeigen

Antwort

Bei dieser Reaktion verknüpfen sich zwei unterschiedliche Monomere, die aber mindestens zwei gleiche funktionelle Gruppen besitzen. 

Frage anzeigen

Frage

Die Ausgangstoffe für die Herstellung von Polyurethan sind (1) ..... und (2) .....

Antwort anzeigen

Antwort

(1) Dialkhole

(2) Diisocyanate

Frage anzeigen

Frage

Welcher Katalysator wirkt für die Herstellung von Polyurethan durch Polyaddition? 

Antwort anzeigen

Antwort

Die Polyaddition erfolgt mit DABCO als Katalysator. 

Frage anzeigen

Frage

Nenne Beispiele, wie Polyurethan nach der Polyaddition eingesetzt werden kann. 

Antwort anzeigen

Antwort

  • Klebemittel
  • Hartlack
  • Schaumstoff
  • Dämmmaterial
  • Isolation
  • Polstermöbel
Frage anzeigen

Frage

Für die Herstellung von Epoxdidharzen benötigt man (1) ..... und (2) ..... ODER (3) .....

Antwort anzeigen

Antwort

(1) Alkohole

(2) Aminosäuren 

(3) Carbonsäuren

Frage anzeigen

Frage

Welche zwei Stoffe werden für die Herstellung von Polyharnstoffen benötigt? 

Antwort anzeigen

Antwort

Diisocyanat und Diamin

Frage anzeigen

Frage

Zeichne die Reaktionsgleichung mit Strukturformel für eine Polyaddition eines Polyharnstoffs.

Antwort anzeigen

Antwort

Frage anzeigen

Frage

Unter welchem Namen sind Polyharnstoffe noch bekannt? 

Antwort anzeigen

Antwort

Polyurea

Frage anzeigen

Frage

Wo können Polyharnstoffe eingesetzt werden?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Schaumstoffe
  • Elektroinstallationsartikel
  • Stecker
  • Schalter
  • Steckdosen
Frage anzeigen

Frage

Epoxidharze werden vor allem in drei Bereichen eingesetzt:

(1) .....

(2) .....

(3) .....

Antwort anzeigen

Antwort

(1) Klebstoff

(2) Anstrichstoff

(3) Verstärker von Glasfasern und Carbonfasern

Frage anzeigen

Frage

Zeichne die Reaktionsgleichung mit den Strukturformeln für die Polyaddition von Epoxidharzen. 

Antwort anzeigen

Antwort

Frage anzeigen

Frage

​Wie verläuft die Polyaddition von Polyurethan?

Antwort anzeigen

Antwort

exotherm 

Frage anzeigen

Frage

Was ist eine Polyaddition?

Antwort anzeigen

Antwort

Eine Polyaddition beschreibt eine Reaktion, bei der verschiedene Monomere zu einem Polymer zusammengefügt werden. Die entstehenden Polymere nennt man auch Kunststoffe. 

Frage anzeigen
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