Polyvinylchlorid

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Für diese Substanz gibt es ein Kurzzeichen: PVC. 

Polyvinylchlorid gehört zu den wichtigsten Kunststoffen, die es gibt. Kunststoffe werden in der Chemie als Polymer bezeichnet. Das sind sie jedoch nicht schon von Anfang an. Denn Kunststoffe sind synthetisch und müssen deshalb durch einen Vorgang, in der Regel durch eine Reaktion von Elementen, hergestellt werden. 


Für die Herstellung werden zunächst einmal Monomere benötigt. Das sind ebenfalls Kunststoffe, jedoch im Gegensatz zu einem Polymer, müssen sie nicht chemisch hergestellt werden, sondern existieren in der Natur

Monomere werden demnach also durch Organismen produziert. 


Zur Herstellung von PVC wird die sogenannte Kettenpolymerisation angewandt. 

Wie bereits erwähnt, müssen Polymere erst einmal durch chemische Eingriffe entstehen. Diese Vorgänge nennt man im Zusammenhang mit Kunststoffen Polymerisation. Das ist allerdings nur ein Überbegriff für die Arten von Verfahren die es zur Kunststoffherstellung gibt. 



Eigenschaften von Polyvinylchlorid


PVC gehört zu der Gruppe der thermoplastischen Polymere. Thermoplastisch bedeutet, dass der Kunststoff ab einer gewissen Temperatur anfängt verformbar zu werden. Die zugehörige Summenformel von PVC lautet . Zwar ist der Aggregatzustand fest, jedoch ist die vorliegende Form von diesem Kunststoff in der Regel weißes Pulver.


Des Weiteren gibt es für PVC keine Gefahrenstoff-Kennzeichnung. Es gehört zu den Kunststoffen, die sich besonders gut färben lassen. Das passiert, indem bei der Herstellung Pigmente hinzugefügt werden. 


Außerdem hat es die Eigenschaft kaum Wasser aufzunehmen, genau wie der Kunststoff Polyethylenterephthalat, besser bekannt als PET:

es weist zwar grundsätzlich eine gute Beständigkeit gegen Säuren und Laugen auf, ist jedoch nicht ganz beständig gegen Ethanol, Öl oder Benzin. 


Aceton, Diethylether, Benzol, Chloroform und konzentrierte Säure zählen dabei zu den Substanzen, gegen die PVC nicht resistent ist. Erst bei Temperaturen ab 120 bis 150 Grad Celsius kann PVC verformt werden. 

Wenn es einmal entflammt, dann brennt es mit einer gelben und stark rußenden Flamme. Allerdings erlischt die Flamme sehr schnell, wenn sie durch ein anderes Feuer nicht am Brennen gehalten wird. 

Das liegt unter anderem an dem hohen Chlorgehalt der in PVC enthalten ist. Deshalb ist dieser Kunststoff im Gegensatz zu anderen Arten auch äußerst schwer entflammbar. Außerdem führt es dazu, dass bei einer Entzündung von PVC Chlorwasserstoff, Dioxine und Aromaten freigesetzt werden.


Hinzu kommt, dass PVC ein guter Isolator ist: obwohl man eigentlich zwischen harten und weichen PVC unterscheidet, ähneln sich die chemischen Eigenschaften von beiden ziemlich. 

Der Schmelzpunkt liegt bei beiden über 180 Grad Celsius und auch ihre Beständigkeit ist identisch. Lediglich in der Flexibilität weisen sie Unterschiede auf. Das ist jedoch nicht verwunderlich bedenkt man, dass zwischen hart und weich unterschieden wird. 


Ein weiterer Unterschied ist, dass lediglich hartes Polyvinylchlorid eine Glastemperatur, also eine Temperatur in der eine feste Substanz in einen zähflüssigen Zustand übergeht, besitzt. Diese liegt bei 79 Grad Celsius. Doch auch das ist selbsterklärend, weil weiches Polyvinylchlorid nicht erst in einen solchen Zustand übergehen muss.





Herstellung von Polyvinylchlorid


Wie wir euch bereits am Anfang erklärt haben, wird PVC durch die Kettenpolymerisation gewonnen. 


Innerhalb dieses Verfahren wird zwischen weiteren Vorgängen unterschieden: falls euch das Thema interessieren sollte, klickt doch gerne auf den Artikel der Polymerisation


In diesem Fall ist nur die radikalische Kettenpolymerisation von Bedeutung: generell gilt bei der Kettenpolymerisation, dass durch eine Startreaktion ausgelöst, sich die Monomere beginnen an das Ende einer Polymerkette durch Reaktionen zu verbinden. 

Kettenpolymerisation heißt es auch deswegen, weil der Ablauf einer Kettenreaktion gleichkommt. Bei der radikalischen Form, wird die Startreaktion durch Radikale ausgelöst. Für die Herstellung von PVC wird das Monomer Vinylchlorid benötigt. 



Verwendung von Polyvinylchlorid


Einer der großen Vorteile von PVC ist seine Haltbarkeit. Denn im Vergleich zu den anderen Kunststoffarten, wird es nicht durch das Sonnenlicht zersetzt. Auch können weder Wasser, dazu zählt auch Meerwasser, oder Luft dem PVC nichts anhaben. Aufgrund dieser Merkmale wird es vor allem für langlebige Produkte eingesetzt. 


Ein weiterer positiver Nebeneffekt von PVC ist, dass es sehr günstig ist. Der benötigte Rohstoff fällt nämlich als ein Nebenprodukt für die Herstellung einer der am häufigsten verwendeten Industriechemikalie an. Hartes PVC wird zum Beispiel für Gartenmöbel, Campingmöbel oder auch Fensterrahmen benötigt. Aber auch für Rohre kommt PVC teilweise zum Einsatz. 


Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Folien für Kunstleder, Kreditkarten und generell Bereiche in der Bauindustrie. Da wir festgestellt haben, dass PVC unter anderem gute Isoliereigenschaften aufweist, wird es für schwer entflammbare Kabel-Ummantelungen verwendet. Wie alle anderen Kunststoffe, ist auch PVC recycelbar.



Gesundheitliche Schäden


Obwohl PVC keine Gefahrenkennstoffzeichnung benötigt, ist die Herstellung von PVC nicht gesundheitsfreundlich, denn der Rohstoff Vinylchlorid ist äußerst schädlich für Lebewesen. Er wirkt nicht nur erbgutverändert, sondern kann ebenfalls Krebs erzeugen. Deshalb gibt es für die Herstellung von PVC eine Vorschrift, nach der in der Luft nur ein bestimmter Wert der Schadstoffe konzentriert sein darf. Auch der teilweise enthaltene Weichmacher ist nicht ganz unbedenklich, da sie auch unter Verdacht stehen beispielsweise Leberschäden, Nierenschäden und ebenfalls Krebs verursachen zu können.




Polyvinylchlorid - Alles Wichtige auf einen Blick


Damit du dir alles Wichtige auch definitiv einprägst, geben wir dir jetzt noch einmal eine kurze Zusammenfassung:

  • Polyvinylchlorid gehört zu einer der wichtigsten Kunststoffarten.

  • Es wird synthetisch durch das Verfahren der radikalischen Kettenpolymerisation hergestellt.

  • Generell wird zwischen hartem und weichem PVC unterschieden, wobei sie beide ähnliche Eigenschaften aufweisen.

  • Im Gegensatz zu den anderen Kunststoffarten, ist PVC gegen Sonnenlicht resistent und kann deshalb gerade für langlebige Produkte gut eingesetzt werden. Beispiele dafür sind Gartenmöbel, Fensterrahmen und allgemein der Einsatz in der Bauindustrie.

  • Auch wenn das fertige PVC keine Gefahrenkennstoffzeichnung benötigt, so ist die Herstellung von diesem doch äußerst gesundheitsschädlich. 


Geschafft! Wir hoffen, dass du Spaß bei dem Lesen hattest und wir dich bald in einem anderen Artikel wieder begrüßen dürfen. Du musst dir jetzt auf jeden Fall keine Sorgen mehr machen, denn was das Thema Polyvinylchlorid angeht, bist du perfekt für den nächsten Test vorbereitet. Weiter so!


Finales Polyvinylchlorid Quiz

Frage

Nenne die drei wichtigsten Synthesemechanismen von Kunststoffen.

Antwort anzeigen

Antwort

  • Radikalische Polymerisation
  • Polykondensation
  • Polyaddition
Frage anzeigen

Frage

Nenne die vier wesentlichen Schritte der radikalischen Polymerisation.

Antwort anzeigen

Antwort

  1. Bildung der Start-Radikale: Dibenzoylperoxid zerfällt in Radikale
  2. Kettenstart (Initiation): Ein Radikal trifft auf ein Monomer (z.B. Ethen-Molekül) und reagiert zu einem neuen (größeren) Radikal
  3. Kettenwachstum: Das Radikal greift ein weiteres Monomer an und die Kette wird verlängert
  4. Kettenabbruch: Zwei Radikale treffen aufeinander
Frage anzeigen

Frage

Beschreibe die Kunststoffsynthese durch Polykondensation.

Antwort anzeigen

Antwort

Bei der Polykondensation werden Monomer-Moleküle mit mind. zwei reagierenden funktionellen Gruppen unter Abspaltung eines kleinen Moleküls (z. B. Wasser) miteinander verknüpft.

Frage anzeigen

Frage

Wie entsteht ein Polyester? Benenne die funktionellen Gruppen der Monomere.

Antwort anzeigen

Antwort

Eine Hydroxygruppe reagiert mit einer Carboxylgruppe unter Wasserabspaltung zu einem Ester. 

Frage anzeigen

Frage

Wie entsteht ein Polyamid? Benenne die funktionellen Gruppen der Monomere.

Antwort anzeigen

Antwort

Eine Carboxylgruppe reagiert mit einer Aminogruppe unter Wasserabspaltung und Ausbildung einer Amidbindung.

Frage anzeigen

Frage

Wie entsteht ein Phenoplast?

Antwort anzeigen

Antwort

Phenoplaste entstehen durch Polykondensation einer Carbonylverbindung (meist Methanal) mit Phenolen.

Frage anzeigen

Frage

Aus welchen Edukten entsteht ein Polyurethan?

Antwort anzeigen

Antwort

Diol + Diisocyanat = Polyurethan

Frage anzeigen

Frage

Aus welchen Edukten entsteht ein Polyharnstoff?

Antwort anzeigen

Antwort

Diamin + Diisocyanat = Polyharnstoff

Frage anzeigen

Frage

Beschreibe die strukturellen Eigenschaften eines Thermoplasts?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Bifunktional
  • Gemisch nicht miteinander verbundener Makromoleküle (linear)
  • Beim Erhitzen verformbar
Frage anzeigen

Frage

Beschreibe die strukturellen Eigenschaften eines Duroplasts?

Antwort anzeigen

Antwort

  • min. trifunktional
  • Verknüpfung der Molekülketten zu dreidimensionalem Netzwerk
  • Beim Erhitzen: Zersetzung
Frage anzeigen

Frage

Beschreibe die strukturellen Eigenschaften eines Elastomers?

Antwort anzeigen

Antwort

Ähneln im molekularen Aufbau Duroplasten, aber die Ketten sind nicht starr, sondern etwas beweglich

Bei Zug- bzw. Druckbelastungen verhalten sie sich elastisch: Sie kehren in ihre ursprüngliche Form zurück.

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Frage

Nenne die drei wichtigsten Synthesemechanismen von Kunststoffen.

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  • Radikalische Polymerisation
  • Polykondensation
  • Polyaddition
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Frage

Nenne die vier wesentlichen Schritte der radikalischen Polymerisation.

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  1. Bildung der Start-Radikale: Dibenzoylperoxid zerfällt in Radikale
  2. Kettenstart (Initiation): Ein Radikal trifft auf ein Monomer (z.B. Ethen-Molekül) und reagiert zu einem neuen (größeren) Radikal
  3. Kettenwachstum: Das Radikal greift ein weiteres Monomer an und die Kette wird verlängert
  4. Kettenabbruch: Zwei Radikale treffen aufeinander
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Frage

Beschreibe die Kunststoffsynthese durch Polykondensation.

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Antwort

Bei der Polykondensation werden Monomer-Moleküle mit mind. zwei reagierenden funktionellen Gruppen unter Abspaltung eines kleinen Moleküls (z. B. Wasser) miteinander verknüpft.

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Wie entsteht ein Polyester? Benenne die funktionellen Gruppen der Monomere.

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Antwort

Eine Hydroxygruppe reagiert mit einer Carboxylgruppe unter Wasserabspaltung zu einem Ester. 

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Wie entsteht ein Polyamid? Benenne die funktionellen Gruppen der Monomere.

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Eine Carboxylgruppe reagiert mit einer Aminogruppe unter Wasserabspaltung und Ausbildung einer Amidbindung.

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Frage

Wie entsteht ein Phenoplast?

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Antwort

Phenoplaste entstehen durch Polykondensation einer Carbonylverbindung (meist Methanal) mit Phenolen.

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Frage

Aus welchen Edukten entsteht ein Polyurethan?

Antwort anzeigen

Antwort

Diol + Diisocyanat = Polyurethan

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Frage

Aus welchen Edukten entsteht ein Polyharnstoff?

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Diamin + Diisocyanat = Polyharnstoff

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Beschreibe die strukturellen Eigenschaften eines Thermoplasts?

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  • Bifunktional
  • Gemisch nicht miteinander verbundener Makromoleküle (linear)
  • Beim Erhitzen verformbar
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Beschreibe die strukturellen Eigenschaften eines Duroplasts?

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  • min. trifunktional
  • Verknüpfung der Molekülketten zu dreidimensionalem Netzwerk
  • Beim Erhitzen: Zersetzung
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Beschreibe die strukturellen Eigenschaften eines Elastomers?

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Ähneln im molekularen Aufbau Duroplasten, aber die Ketten sind nicht starr, sondern etwas beweglich

Bei Zug- bzw. Druckbelastungen verhalten sie sich elastisch: Sie kehren in ihre ursprüngliche Form zurück.

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  • Radikalische Polymerisation
  • Polykondensation
  • Polyaddition
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  1. Bildung der Start-Radikale: Dibenzoylperoxid zerfällt in Radikale
  2. Kettenstart (Initiation): Ein Radikal trifft auf ein Monomer (z.B. Ethen-Molekül) und reagiert zu einem neuen (größeren) Radikal
  3. Kettenwachstum: Das Radikal greift ein weiteres Monomer an und die Kette wird verlängert
  4. Kettenabbruch: Zwei Radikale treffen aufeinander
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Beschreibe die Kunststoffsynthese durch Polykondensation.

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Bei der Polykondensation werden Monomer-Moleküle mit mind. zwei reagierenden funktionellen Gruppen unter Abspaltung eines kleinen Moleküls (z. B. Wasser) miteinander verknüpft.

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Wie entsteht ein Polyester? Benenne die funktionellen Gruppen der Monomere.

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Eine Hydroxygruppe reagiert mit einer Carboxylgruppe unter Wasserabspaltung zu einem Ester. 

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Wie entsteht ein Polyamid? Benenne die funktionellen Gruppen der Monomere.

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Eine Carboxylgruppe reagiert mit einer Aminogruppe unter Wasserabspaltung und Ausbildung einer Amidbindung.

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Wie entsteht ein Phenoplast?

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Phenoplaste entstehen durch Polykondensation einer Carbonylverbindung (meist Methanal) mit Phenolen.

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Aus welchen Edukten entsteht ein Polyurethan?

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Diol + Diisocyanat = Polyurethan

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Aus welchen Edukten entsteht ein Polyharnstoff?

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Diamin + Diisocyanat = Polyharnstoff

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  • Bifunktional
  • Gemisch nicht miteinander verbundener Makromoleküle (linear)
  • Beim Erhitzen verformbar
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Beschreibe die strukturellen Eigenschaften eines Duroplasts?

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  • min. trifunktional
  • Verknüpfung der Molekülketten zu dreidimensionalem Netzwerk
  • Beim Erhitzen: Zersetzung
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Ähneln im molekularen Aufbau Duroplasten, aber die Ketten sind nicht starr, sondern etwas beweglich

Bei Zug- bzw. Druckbelastungen verhalten sie sich elastisch: Sie kehren in ihre ursprüngliche Form zurück.

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Nenne die drei wichtigsten Synthesemechanismen von Kunststoffen.

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  • Radikalische Polymerisation
  • Polykondensation
  • Polyaddition
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Nenne die vier wesentlichen Schritte der radikalischen Polymerisation.

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Antwort

  1. Bildung der Start-Radikale: Dibenzoylperoxid zerfällt in Radikale
  2. Kettenstart (Initiation): Ein Radikal trifft auf ein Monomer (z.B. Ethen-Molekül) und reagiert zu einem neuen (größeren) Radikal
  3. Kettenwachstum: Das Radikal greift ein weiteres Monomer an und die Kette wird verlängert
  4. Kettenabbruch: Zwei Radikale treffen aufeinander
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Beschreibe die Kunststoffsynthese durch Polykondensation.

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Bei der Polykondensation werden Monomer-Moleküle mit mind. zwei reagierenden funktionellen Gruppen unter Abspaltung eines kleinen Moleküls (z. B. Wasser) miteinander verknüpft.

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Wie entsteht ein Polyester? Benenne die funktionellen Gruppen der Monomere.

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Eine Hydroxygruppe reagiert mit einer Carboxylgruppe unter Wasserabspaltung zu einem Ester. 

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Wie entsteht ein Polyamid? Benenne die funktionellen Gruppen der Monomere.

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Eine Carboxylgruppe reagiert mit einer Aminogruppe unter Wasserabspaltung und Ausbildung einer Amidbindung.

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Wie entsteht ein Phenoplast?

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Phenoplaste entstehen durch Polykondensation einer Carbonylverbindung (meist Methanal) mit Phenolen.

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  • Bifunktional
  • Gemisch nicht miteinander verbundener Makromoleküle (linear)
  • Beim Erhitzen verformbar
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Beschreibe die strukturellen Eigenschaften eines Duroplasts?

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  • min. trifunktional
  • Verknüpfung der Molekülketten zu dreidimensionalem Netzwerk
  • Beim Erhitzen: Zersetzung
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Ähneln im molekularen Aufbau Duroplasten, aber die Ketten sind nicht starr, sondern etwas beweglich

Bei Zug- bzw. Druckbelastungen verhalten sie sich elastisch: Sie kehren in ihre ursprüngliche Form zurück.

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