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Polyethylenterephthalat

Polyethylenterephthalat

Polyethylenterephthalat – diesen Zungenbrecher kennst Du wahrscheinlich viel eher unter der Abkürzung PET. Aber keine Sorge, so kompliziert sich dieser Name auch anhören mag, ist die Bedeutung dahinter eher weniger kompliziert zu verstehen. Polyethylenterephthalat ist ein sogenanntes Polymer und wird als Grundlage in vielen Kunststoffen verwendet, die Du aus Deinem Leben kennst. Welche Verwendung und Beispiele es für PET gibt und wie die Strukturformel, Eigenschaften und die Herstellung dieses Polymers aussehen, erfährst Du in den folgenden Zeilen.

Polyethylenterephthalat PET

Bei PET handelt es sich um ein synthetisch hergestelltes Polymer. Polymere sind lange Moleküle, die aus einer Aneinanderreihung von Molekülen bestehen. Zur Herstellung kann entweder ein und dasselbe Molekül wiederholt in der Polymerkette vorliegen oder aber es werden mehrere Moleküle für die Synthese genutzt. In beiden Fällen kannst Du in den Strukturformeln eine sogenannte Wiederholungseinheit sehen, in der Du die benutzten Ausgangsmoleküle (Monomere) wiederfindest.

Die Wiederholungseinheit von Polyethylenterephthalat wird aus zwei verschiedenen Monomeren aufgebaut: Ethylenglycol und Terephthalsäure. In Abbildung 1 und 2 kannst Du Dir die Strukturformeln dieser beiden Monomere genauer ansehen.

Polyethylenterephthalat Ethylenglycol Strukturformel StudySmarterAbb. 1: Strukturformel von Ethylenglycol.

Polyethylenterephthalat Terephthalsäure Strukturformel StudySmarterAbb. 2: Strukturformel von Terephthalsäure.

Beim Ethylenglycol handelt es sich um ein Ethan mit jeweils einem Alkoholrest \((-OH)\) an den beiden Kohlenstoffatomen. Die Terephthalsäure besteht aus einem Benzolring mit zwei Carbonsäureresten \((-COOH)\), die sich gegenüberstehen.

Polyethylenterephthalat Strukturformel

Die beiden Monomere Ethylenglycol und Terephthalsäure werden während der Synthese von Polyethylenterephthalat nebeneinander eingebaut. Damit wechseln sich beide Moleküle jeweils in der Reihenfolge ab. Wie die Wiederholungseinheit dann aussieht, kannst Du Dir in Abbildung 3 genauer anschauen.

Polyethylenterephthalat Strukturformel StudySmarterAbb. 3: Strukturformel von Polyethylenterephthalat.

Das kleine n unten rechts neben dem Kasten steht für eine natürliche Zahl größer als oder gleich 1 und deutet den kettenförmigen Aufbau des Polymers an. Da es sich bei dieser Wiederholungseinheit um einen Ester handelt, kannst Du PET auch als Polyester bezeichnen.

Polyester sind eine große Gruppe an Polymeren, zu denen neben Polyethylenterephthalat auch die Polycarbonate gehören. In der Natur sind sie zwar auch zu finden, aber Dir sind sie vorallem als synthetisch hergestellte Kunststoffe bekannt. Wenn Du mehr darüber erfahren willst, lies Dir gern die Erklärung zu diesem Thema durch.

Wie Du vielleicht bereits erkannt hast, sind in dieser Strukturformel von PET die Alkoholreste des Ethylenglycols verschwunden. Warum das passiert, erfährst Du im nächsten Abschnitt zur Herstellung von Polyethylenterephthalat.

Polyethylenterephthalat Herstellung

Polyethylenterephthalat wird mithilfe einer Polymerisation hergestellt. Unter diesen Begriff fallen viele verschiedene Unterarten an Verfahren, die dazu gedacht sind, Monomere miteinander zu langen Polymerketten zu verknüpfen. Bei der Herstellung von PET über die beiden Monomere Ethylenglycol und Terephthalsäure wird die sogenannte Polykondensation eingesetzt. Hierbei handelt es sich um eine Stufenwachstumsreaktion, da die Polymerkette stufenweise immer größer wird, je öfter die Reaktion abläuft. Anhand der Reaktionsgleichung in Abbildung 4 siehst Du, wie die Polykondensation mit PET als Endprodukt abläuft.

Polyethylenterephthalat Reaktionsgleichung Polykondensation StudySmarterAbb. 4: Reaktionsgleichung der Synthese von Polyethylenterephthalat aus Ethylenglycol und Terephthalsäure.

Als Nebenprodukt entsteht Wasser – deswegen wird diese Reaktionsart auch Polykondensation genannt. Während der Reaktion ist es wichtig, dass das Wasser ständig abgeführt wird. Der Grund dafür ist, dass es sich bei dieser Polykondensation um eine sogenannte Gleichgewichtsreaktion handelt. Nur wenn möglichst wenig Wasser auf der Produktseite der Reaktionsgleichung vorliegt, verläuft die Reaktion bevorzugt in diese Richtung.

Beim Ablauf von Kondensationsreaktionen entstehen immer kleine Nebenprodukte wie Wasser oder Ammoniak.

Außerdem erklärt die Abspaltung von Wasser auch, warum eine der Alkoholgruppen des Ethylenglycols fehlt: Während der Reaktion reagiert der Carbonsäurerest der Terephthalsäure mit dem Alkoholrest des Ethylenglycols, wobei Wasser abgespalten wird.

Wenn Du mehr zum genauen Reaktionsmechanismus der Polykondensation erfahren willst, schau Dir doch gern mal die entsprechende Erklärung dazu an.

Polyethylenterephthalat Eigenschaften

Polyethylenterephthalat gehört aufgrund seiner Eigenschaften zu der Gruppe der Thermoplaste. Das sind Polymere, die ab einer bestimmten – von der Struktur abhängigen – Temperatur verformbar sind, ohne dass die gleich brechen oder verbrennen. Aufgrund der hohen Reißfestigkeit kann Polyethylenterephthalat zu langen, flexiblen Fasern verarbeitet werden. In Tabelle 1 findest Du weitere Eigenschaften von Polyethylenterephthalat.

Eigenschaften von Polyethylenterephthalat

Summenformel

\(C_{10}H_8O_4\)

Polymergruppe

Thermoplast

Aggregatzustand und Schmelztemperatur

fest, 250–260 °C

Glastemperatur

Bereits ab 70 °C wird Polyethylenterephthalat in einen gummiartigen Zustand versetzt.

Wasserlöslichkeit

PET ist unlöslich in Wasser

Resistenz

äußerst beständig. Lediglich gegenüber besonders starken Säuren wie Schwefelsäure ist PET nicht resistent.

Weitere Eigenschaften des Polymers

teilkristallin und polar

Tab. 1: Eigenschaften von Polyethylenterephthalat.

Polyethylenterephthalat Verwendung

PET ist sehr vielseitig einsetzbar. Die bekanntesten Einsatzgebiete sind wohl Kunststoffflaschen und die Weiterverarbeitung zu Textilfasern. Außerdem wird es für die Herstellung von sehr dünnen Folien genutzt. Durch die Zugabe von Pigmenten (Farbstoffen) kann PET übrigens farbig gemacht werden. Des Weiteren ist PET vollständig recycelbar.

Polyethylenterephthalat Beispiele: Textilindustrie

Aufgrund seiner Eigenschaften wird PET gern von der Textilindustrie eingesetzt: in Kleidung ist es knitterfrei, reißfest und witterungsbeständig. PET nimmt nur wenig Wasser auf. Gerade hinsichtlich Sportkleidung macht diese Eigenschaft PET als Textilfaser besonders attraktiv.

Achte beim nächsten Mal Shoppen einfach mal auf den Polyesteranteil in der Kleidung. Dabei kann es sich unter anderem um Polyethylenterephthalat handeln.

Polyethylenterephthalat Beispiele: Lebensmittelindustrie

In der Lebensmittelindustrie ist dieser Kunststoff vor allem wegen seiner Farblosigkeit und hohen Lichtdurchlässigkeit beliebt. Dadurch kann PET wunderbar für Lebensmittelverpackungen eingesetzt werden. Dabei zu beachten gilt jedoch, dass bei der Produktion von PET Acetaldehyd anfallen kann. Das kann dazu führen, dass der Geschmack des Getränks, wenn auch nur minimal, verändert werden kann. Da die Aufnahme von Kunststoff gesundheitsschädlich ist, gibt es dafür einen Grenzwert in Lebensmitteln, der nicht überschritten werden darf.

Polyethylenterephthalat Beispiele: Folien

Ein weiteres bedeutungsvolles Anwendungsgebiet, das nicht unterschätzt werden darf, ist der Einsatz von PET in Form von Folien. Diese gibt es in allen möglichen Ausführungen. Die Herstellung von PET-Folien ist ziemlich aufwendig, da es dafür viele Zwischenschritte bedarf. Grundsätzlich werden PET-Folien aber alle als Ausgangspunkt aus einem Rohstoffgranulat hergestellt.

Polyethylenterephthalat – Das Wichtigste

  • Polyethylenterephthalat PET: Dieser Kunststoff heißt in der Kurzform PET.
  • Polyethylenterephthalat Strukturformel: Die Wiederholungseinehit von PET besteht aus Ethylenglycol und Terephthalsäure.
  • Polyethylenterephthalat Herstellung: PET kann aus Ethylenglycol und Terephthalsäure über eine Polykondensation hergestellt werden.
  • Polyethylenterephthalat Eigenschaften: Thermoplast, durchsichtig, relativ hoher Schmelzpunkt von etwa 250 °C, gegen die meisten Chemikalien resistent, geringe Wasseraufnahme.
  • Polyethylenterephthalat Verwendung: Lebensmittelindustrie, Textilindustrie und viele weitere.
  • Polyethylenterephthalat Beispiele: Getränkeflaschen, Sportkleidung und Folien.

Nachweise

  1. Abb. 4: Reaktionsschema der PET-Herstellung durch Polykondensation (https://de.wikipedia.org/wiki/Polyethylenterephthalat#/media/Datei:PET_by_Polycondensation_V1.svg) von Jü unter der Lizenz CC BY-SA 4.0
  2. Römpp Lexikon Chemie, 9. Auflage. (1992).

Häufig gestellte Fragen zum Thema Polyethylenterephthalat

Polyethylenterephthalat wird unter anderem für Getränkeflaschen, Bekleidung und Folien genutzt.

PET ist die Kurzform für Polyethylenterephthalat.

Aus PET werden unter anderem Getränkeflaschen, Bekleidung und Folien hergestellt.

PET ist ein Thermoplast, da dieses Polymer nicht quervernetzt ist.

Finales Polyethylenterephthalat Quiz

Frage

Welches Kurzzeichen besitzt Polyethylenterephthalat?

Antwort anzeigen

Antwort

PET

Frage anzeigen

Frage

PET gehört zu den .....

Antwort anzeigen

Antwort

Thermoplasten

Frage anzeigen

Frage

Mithilfe welcher Reaktion wird Polyethylenterephthalat aus Monomeren gewonnen? 

Antwort anzeigen

Antwort

Die Reaktion wird Polymerisation genannt. 

Frage anzeigen

Frage

Wie lautet die Summenformel von Polyethylenterephthalat?

Antwort anzeigen

Antwort

 

Frage anzeigen

Frage

Die Schmelztemperatur von PET liegt zwischen ..... und .....°C. 

Antwort anzeigen

Antwort

250°C und 260°C

Frage anzeigen

Frage

Bereits ab (1) .....°C wird PET in einen gummiartigen (2) ..... versetzt. 

Antwort anzeigen

Antwort

(1) 70°C

(2) Zustand

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder falsch?

PET ist löslich in Wasser. 

Antwort anzeigen

Antwort

Falsch.

Frage anzeigen

Frage

Gegenüber welchen Substanzen ist PET nicht resistent?

Antwort anzeigen

Antwort

PET ist nicht gegenüber starken Säuren wie Schwefelsäure resistent. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Monomere werden für die Herstellung von Polyethylenterephthalat benötigt? 

Antwort anzeigen

Antwort

Dafür werden die Monomere Terephthalsäure und Ethylenglycol benötigt. 

Frage anzeigen

Frage

Wie verläuft die Polykondensation von PET?

Antwort anzeigen

Antwort

Diese Reaktion verläuft stufenweise über die Reaktion von Ethylenglycol und Terephthalsäure. Es handelt sich um eine Stufenwachstumsreaktion. Dabei entsteht als Nebenprodukt Wasser, das regelmäßig abgeführt werden muss.

Frage anzeigen

Frage

Wo wird Polyethylenterephthalat eingesetzt? 

Antwort anzeigen

Antwort

Die wichtigste Verwendung sind Kunststoffflaschen und Textilfasern, aber auch dünne Folien. 

Frage anzeigen

Frage

Wie nennt man die verarbeitete Form von PET als Textilfasern? 

Antwort anzeigen

Antwort

Diese Form wird dann als Polyester bezeichnet und findet sich besonders in Sportkleidung. 

Frage anzeigen

Frage

Welches Nebenprodukt kann bei Kunststoffflaschen zur Veränderung des Geschmacks führen? 

Antwort anzeigen

Antwort

Als Nebenprodukt entsteht Acetaldehyd. Dieses kann den Geschmack verändern. Allerdings gibt es gesetzlich geregelte Grenzwerte für diese Konzentration. 

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder falsch? 

Polyethylenterephthalat ist recyclebar. 

Antwort anzeigen

Antwort

Richtig.

Frage anzeigen

Frage

Welche besondere Eigenschaft hat PET, sodass es häufig für Getränkeflaschen und Folien verwendet wird? 

Antwort anzeigen

Antwort

PET ist in seiner reinen Form transparent. Daher eignet es sich so gut für Folien. Die Anwendung als Sportkleidung beruht dann auf der Einfärbung mit Pigmenten. 

Frage anzeigen

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