Arten und Eigenschaften von Polymeren

Nur wenige Menschen denken darüber nach, was ein Baum, ein Ballon, DNA und ein Slime-Spielzeug gemeinsam haben können? Alle sind Polymere. Die Verwendung und Rolle dieser einzigartigen Substanzen in unserem Leben ist so groß, dass es ohne sie keine moderne Zivilisation geben würde.

Was sind Polymere? Dies sind große Moleküle, die aus kleineren Molekülen bestehen – Monomeren, die durch starke kovalente Bindungen miteinander verlötet sind. Einige sind eine Kette aus einem sich wiederholenden Monomer, andere sind mehrere. Proteinpolymere sind die Bausteine ​​aller Lebewesen.

Moderne Technologien und Anwendungen

Polymermaterialien werden aufgrund ihrer nützlichen Eigenschaften in modernen Technologien weit verbreitet verwendet. Wo werden Polymere eingesetzt? Zum Beispiel kennt jeder Teflon, das als Beschichtung in Pfannen verwendet wird, oder Kevlar, ein Polymer, das so stark ist, dass es leichte Körperpanzer herstellt, die viel stärker als Stahl sind.

Auch im Flugzeugbau wurden Polymere eingesetzt, da sie sehr leicht und langlebig sind. Aus diesen Materialien werden verschiedene Flugzeugteile hergestellt. Leitfähige Polymere werden hergestellt, indem ein Polymer mit Alkalimetallatomen gesprenkelt wird, die es metallisch machen.

Polymere zeichnen sich durch enorme mechanische Festigkeit und Flexibilität aus. Dies liegt an der Flexibilität ihrer Gelenke innerhalb der Polymerkette. Es ist bekannt, dass sich Kunststoff gut biegt und diese Eigenschaft macht es möglich, ihn in der Elektronik zu verwenden (in Mobiltelefonen sind viele Teile aus Kunststoff). 

Diese Materialien bilden die Grundlage für künstliche Stoffe (z. B. Nylon), Kunststoffe und Gummi. Alle künstlichen Polymere werden aus Erdöl hergestellt. Dazu werden die folgenden chemischen Reaktionen verwendet:

• Beitritte;
• Kondensation.

Sehen Sie sich ein Video darüber an, was Polymere sind.

Die Additionsreaktion ist einfach: Ein freies Radikal oder ein Partikel, das ein ungepaartes Elektron enthält, bricht die Bindung in der Monomerkette und erzeugt ein aktives Zentrum, das ein neues Monomer an sich bindet. Somit wird eine neue Polymerkette aufgebaut. Bei einer chemischen Reaktion namens Kondensation werden Wassermoleküle freigesetzt.

Die Erfindung synthetischer Polymere, Arten und Anwendungen

Die ersten synthetischen Polymere wurden zufällig als Nebeneffekt einer Reihe chemischer Reaktionen erhalten. Die Vorteile neuer Substanzen waren zunächst nicht offensichtlich und wurden in den Müll geworfen, bis der Chemiker Leo Baekeland Kunststoff erfand. Dieses Material kann, wenn es hohen Temperaturen ausgesetzt wird, jede Form annehmen, daher wurden Handyhüllen, Kinderspielzeug und elektrische Isolatoren daraus hergestellt. Zunächst wurde die neue Substanz nach ihrem Erfinder „Bakelit” benannt, und mit dieser beeindruckenden Entdeckung begann die rasante Entwicklung der Kunststoff- und Polymerindustrie.

Ein weiteres berühmtes Polymer, aus dem das Slime-Spielzeug hergestellt wird, wurde ebenfalls eher zufällig entdeckt. Während des Zweiten Weltkriegs benötigte die US-Armee dringend synthetischen Kautschuk. Eine Gruppe von Chemikern bei General Electric erhielt in einem erfolglosen Experiment eine dem Mastix ähnliche Kunststoffsubstanz. Der neue Stoff eignete sich nicht als Gummi, hatte aber eine außergewöhnliche Elastizität. Bald begannen sie daraus ein weltberühmtes Spielzeug herzustellen.

Arten von Polymeren und ihre Eigenschaften 

Bis heute wurden viele Arten von Polymeren hergestellt, die als Hauptstrukturmaterialien und Ersatz für seltene Metalle verwendet werden.

Sie haben viele nützliche Eigenschaften:

Was sind Polymere? Es gibt thermoplastische und duroplastische Polymere. Diese Substanzen haben eine andere Form und Struktur der Moleküle, sodass thermoplastische Polymere viele Male erhitzt und verarbeitet werden können und Duroplaste nur einmal.

Diese Kunststoffe sind in der Industrie und im Alltag weit verbreitet, daher sind jedem Menschen verschiedene Arten von Polymeren und ihre Eigenschaften seit der Kindheit vertraut:

• Polyethylen (Hochdruck) ist ein Material, mit dem Menschen täglich zu tun haben. Es ist ein ausgezeichnetes Dielektrikum, beständig gegen aggressive Umgebungen. Rohre, verschiedene Behälter (Kanister), Beutel, Shampoos, dünne Teile werden aus Polyethylen hergestellt;
• Polyethylen (Niederdruck) ist ein sicheres Material für Kunststoffverpackungen, Lebensmittelbehälter, Flaschen;
• Polystyrol ist Grundstoff für Präzisionsinstrumente, Verpackungsfolien, Fäden. Zu seinen nützlichen Eigenschaften gehören: Transparenz, Wasser- und Frostbeständigkeit, Dielektrizität. Nachteile: Entflammbarkeit, Sprödigkeit, geringe Wärmeleitfähigkeit;
• Polyvinylchlorid ist der gefährlichste synthetische Stoff, aus dem viele Haushaltsgegenstände hergestellt werden. Die Liste umfasst: Einmachgläser, PVC-Fenster, Bodenbeläge, Gartenmöbel, Küchenwachstücher, Badvorhänge, Spanndeckenfolien und diverses Kinderspielzeug. Das Material ist stark krebserregend, daher wird empfohlen, seine Verwendung zu reduzieren. 

Kunststoff kann einer eigenen, sehr verbreiteten Art von Polymeren zugeordnet werden. Dies ist eine Kombination eines Polymers mit verschiedenen Arten von Substanzen: Farbstoffe, Härter, Stabilisatoren, Weichmacher und so weiter.

Nachteile von Polymeren

Der Hauptnachteil der Herstellung von Polymeren besteht darin, dass ihre Abfälle, die auf Deponien und in den Weltmeeren entsorgt werden, sehr giftig sind und schwere Krankheiten, einschließlich Krebs, verursachen können. Gefährlich sind beispielsweise Zersetzungsprodukte von Polystyrol, Kunststoffen, Polyethylen und Polyvinylchlorid. Diese Materialien sind so konzipiert, dass sie langlebig, luftdicht und stark sind, sodass sie in der Natur sehr lange Zeit haben, sich zu zersetzen. Einige dieser Materialien zersetzen sich nicht, sondern zerfallen nur in kleine Partikel, die in den Körper von Tieren und Meereslebewesen und damit in den Menschen als Nahrung gelangen.