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.
Abb. 1: Strukturformel von Ethylenglycol.
Abb. 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.
Abb. 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.
Abb. 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
- 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
- Römpp Lexikon Chemie, 9. Auflage. (1992).
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