Radikalische Polymerisation, Polykondensation & Recycling

Radikalische Polymerisation

Bei der radikalischen Polymerisation wird die Doppelbindung einer Verbindung durch Erhitzen, Licht oder durch sogenannte Radikalbildner gespalten.

Es entsteht ein Monomer mit einer C-C-Einfachbindung; eines der Kohlenstoffatome wird radikalisch und kann nun mit einem anderen Monomer mit Doppelbindung reagieren.

1. Radikalbildung (Initiator-Zerfall / Peroxide)

Zunächst muss der Radikalbildner durch Erwärmen oder Lichtzufuhr homolytisch in zwei Radikale aufgespalten werden. Ein sehr geeigneter Initiator für die Herstellung von Polymeren ist das Dibenzoylperoxid, welches sich schon durch leichtes Erwärmen oder Lichtzufuhr in zwei Radikale spalten lässt.

R – R → R* + *R

2. Startreaktion (Kettenstart)

Das nun entstandene Radikal reagiert mit dem Ethen. Dabei greift es an der Doppelbindung des Monomers an und entreißt diesem ein Elektron.

Es bildet sich nun eine Bindung zwischen dem Radikal und einem der beiden Kohlenstoffatome. Dadurch entsteht ein neues Radikal, welches nun mit einem weiteren Ethen-Molekül reagieren kann.

3. Kettenwachstum

Das entstandene Radikal trifft nun immer wieder auf neue Ethen-Moleküle, somit wächst die Kohlenwasserstoffkette immer weiter an. Es entsteht ein Makromolekül (Ethen → Polyethen / PE).

Repetiereinheit = charakteristischer Strukturformelausschnitt

4. Kettenabbruch

Der Kettenabbruch kann dadurch erfolgen, dass ein Radikal auf ein anderes trifft, sodass ein neues Molekül entsteht. Dieser Vorgang wird als Rekombination bezeichnet.

Die Kettenlänge wird beeinflusst durch die Konzentration der Monomere und der Radikalbildner sowie die Temperatur, bei der die Reaktion abläuft.

⇒ Bei einer Polymerisation reagieren ungesättigte Monomere mit C-C-Doppelbindungen in einer Kettenreaktion zu linearen Polymeren.

Polykondensation

Es verknüpfen sich zwei Molekülarten unter Abspaltung von kleinen Molekülen zu höheren Einheiten:

H – O – C -          - C – O – H + H – O – C – C – O – H                   - C -        - C – O – C – C – O -

                                                                                         H O

Herstellung von Polyamiden (Nylon)

N – (CH₂)₆ - N           +      H – O – C – (CH₂)₄ - C – O – H                … N – (CH₂)₆ - N – C – (CH₂)₄ – C…

                                                                                         H O

Recycling von Kunststoffen

Biologisch abbaubare Stoffe

Der anfallende Hausmüll kann auf Deponien gelagert, in Müllverbrennungsanlagen verbrannt oder wiederverwertet werden. Der Hausmüll enthält aber auch einen relativ hohen Anteil an kompostierbarem Material. Dabei sind nicht nur Stoffe auf pflanzlicher oder tierischer Basis abbaubar, sondern auch Kunststoffe, die folgende Anforderungen erfüllen:

• Sie enthalten keine biologisch nicht abbaubaren Komponenten.
• Sie enthalten keine Zusätze wie Weichmacher oder Stabilisatoren.
• Der Kunststoff wird innerhalb eines bestimmten Zeitraums (max. 1 Jahr) in Wasser, Kohlenstoffdioxid und Humus umgewandelt.

Stärke wird vorwiegend aus Mais, Weizen oder Kartoffeln hergestellt. Damit die Stärke verarbeitet und verformt werden kann, wird sie mit Wasser oder mit Alkoholen als Weichmacher versetzt. Auf diese Art und Weise lassen sich aus Stärke Suppenteller, Kaffeetassen oder diverse Verpackungsmaterialien herstellen (z. B. für Eierbehälter oder nach dem Schäumen als Verpackungschips). Der Nachteil dieser Polymere liegt darin, dass sie wasseranziehend und durch Wärmebehandlung nicht gut verformbar sind. Cellophan ist aus biologisch abbaubarem Cellulosehydrat aufgebaut und eignet sich zur Herstellung von Verpackungsfolien (Näheres siehe unter Cellulose und Produkte).

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