Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere
Kunststoffe verhalten sich bei Wärme verschieden. Das liegt daran, wie die Makromoleküle angeordnet sind.
Das lernst du heute
- Ich klassifiziere Kunststoffe nach ihrem Temperaturverhalten.
- Ich erkläre das Verhalten mit dem Aufbau der Makromoleküle.
- Ich ordne Beispiele richtig zu.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Makromoleküle: aus Monomeren werden Polymere
Man teilt Kunststoffe nach dem Verhalten bei Wärme in drei Gruppen. Thermoplaste werden beim Erwärmen weich und beim Abkühlen wieder fest. Man kann sie formen und schweißen. Ihre Makromoleküle liegen als einzelne Fäden nebeneinander. Zwischen den Fäden wirken nur schwache Anziehungskräfte, die Van-der-Waals-Kräfte. Wärme lässt die Fäden gegeneinander gleiten. Duroplaste bleiben auch in der Hitze hart. Ihre Moleküle sind engmaschig vernetzt, also fest miteinander verbunden. Nichts kann gleiten. Bei zu hoher Temperatur zersetzen sie sich. Elastomere sind gummielastisch. Sie lassen sich dehnen und springen zurück. Ihre Moleküle sind weitmaschig vernetzt. Das gelingt zum Beispiel durch Schwefelbrücken beim Gummi. Auch die Anordnung spielt eine Rolle. Liegen die Ketten geordnet und dicht, ist der Kunststoff härter und weniger durchsichtig. Sind sie verknäuelt, ist er weicher und oft klar. Verzweigtes Polyethylen (LDPE) ist weicher als wenig verzweigtes (HDPE), weil sich die verzweigten Ketten schlechter dicht aneinanderlegen.
| Gruppe | Aufbau | Verhalten bei Wärme | Beispiele |
|---|---|---|---|
| Thermoplast | Fadenmoleküle, nicht vernetzt | wird weich, wieder formbar | PE, PVC, PS, PET |
| Duroplast | engmaschig vernetzt | bleibt hart, zersetzt sich später | Melaminharz, Epoxidharz |
| Elastomer | weitmaschig vernetzt | gummielastisch, zersetzt sich später | Gummi, Silikonkautschuk |
Eine Probe klassifizieren
- Beobachtung: Die Probe wird beim Erwärmen weich und beim Abkühlen wieder fest.
- Die Moleküle müssen gegeneinander gleiten können.
- Sie sind also nicht vernetzt.
- Ergebnis: Die Probe ist ein Thermoplast. (Versuch: Nur mit der Lehrkraft im Fachraum, nicht zum Nachmachen.)
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Fäden: weich bei Wärme.
Engmaschiges Netz: bleibt hart.
Weites Netz: federt zurück.
Ein Beispiel
Spaghetti im Topf gleiten aneinander vorbei: Thermoplast. Ein enges Gitter aus fest verschweißten Stäben ist starr: Duroplast. Ein weites Netz gibt nach und federt zurück: Elastomer.
Schritt für Schritt
Wir ordnen eine Probe zu
- Probe wird bei Wärme weich? Dann Thermoplast.
- Probe bleibt hart? Dann Duroplast.
- Probe lässt sich dehnen und federt zurück? Dann Elastomer.
- Trage die Gruppe ein.
Mit einem Bild erklärt
| Gruppe | Modell |
|---|---|
| Thermoplast | einzelne Fäden |
| Duroplast | engmaschiges Netz |
| Elastomer | weitmaschiges Netz |
Zur Grundlage zurück
- Makromoleküle: aus Monomeren werden Polymere – Du kennst Makromoleküle.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Zeig mir den ersten Schritt
Welche Gruppe lässt sich erwärmen und umformen?
Lösung ansehen
Lösung: ein Thermoplast
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Zeig mir den ersten Schritt
Welche Gruppe wird nie wieder weich?
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Lösung: ein Duroplast
Tipp: Frage: Wird die Probe beim Erwärmen weich? Ja: Thermoplast. Nein, sie bleibt hart: Duroplast. Sie ist dehnbar und federt zurück: Elastomer.
Merksatz: Thermoplast: Fäden, erweicht. Duroplast: engmaschig vernetzt, bleibt hart. Elastomer: weitmaschig vernetzt, gummielastisch.
Typischer Fehler: Viele denken, Duroplaste schmelzen bei sehr hoher Temperatur. Sie zersetzen sich, ohne vorher flüssig zu werden.
Mini-Quiz
5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: Die Moleküle sind weitmaschig vernetzt.
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt
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Lösung: schwache Van-der-Waals-Kräfte
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Lösung: Gummi
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Lösung: Stimmt nicht
Geschafft
Der Aufbau der Makromoleküle erklärt das Verhalten bei Wärme: Fäden gleiten, enge Netze bleiben hart, weite Netze sind elastisch.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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