Unterscheidung: Synthetische, halbsynthetische und natürliche Polymere
Wie aus der Struktur der Kunststoffe hervorgeht, sind sie Polymere.
Dies bedeutet, dass Kunststoffe Makromoleküle sind, die aus mehreren,
sich wiederholenden Grundeinheiten bestehen, den Monomeren.
Zur Entstehung eines Polymers gibt es drei grundlegende Möglichkeiten:
- Die Reaktion von Monomeren aufgrund natürlicher Bedingungen und Vorkommnisse zu einem natürlichen Polymer
- Die Verarbeitung eines natürlichen Polymers zu einem halbsynthetischen Polymer
- Die Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation von Monomeren zu einem synthetischen Polymer
Diese Entstehungsmöglichkeiten unterscheiden die drei Gruppen der Polymere,
die natürlichen oder auch Biopolymere, die halbsynthetischen und die synthetischen Polymere.
1. Natürliche Polymere
Natürliche Polymere kommen in der Natur schon immer vor, und zwar überall.
Sie sind als DNA und RNA (Nukleinsäuren) grundlegende Bausteine in der genetischen Struktur aller Lebewesen. Auch Proteine, die im Körper wichtige Aufgaben übernehmen, sind Polymere,
sowie Kohlenhydrate (Polysaccharide) wie zum Beispiel Zellulose (in Holz und Papier),
Stärke und Chitin.
DNA und RNA, beides Nukleinsäuren oder Nukleotidketten, entstehen nur durch Replikation eines bereits vorhandenen DNA- oder RNA-Stranges. Dies erklärt sich in der Tatsache, dass die genetische Information, die auf diesen Molekülsträngen bespeichert ist, andernfalls beliebig angeordnet würde und zu unvorhersehbaren Ergebnissen in der Entwicklung führte.
Die Proteine entstehen durch Proteinsynthese im menschlichen oder tierischen Körper. Hierzu ist ein komplizierter Vorgang notwendig, bei dem die genetische Information der DNA durch die RNA abgelesen und zu Aminosäureketten, den Proteinen, umgeschrieben wird.
Photosynthese betreibende Pflanze
Die Grundbausteine der Kohlenhydrate, die Einfachzucker, werden durch Photosynthese von Pflanzen aus Kohlenstoffdioxid und Wasser hergestellt. Zum Zellaufbau oder zur Speicherung werden sie später zu Mehrfachzuckern, oder Polysacchariden verbunden. Der Mensch selbst ist nicht fähig, Einfachzucker zu synthetisieren, jedoch kann er aus durch die Nahrung aufgenommenen Einfachzuckern Mehrfachzucker verketten.
Auch Kautschuk, der aus einer milchigen Flüssigkeit des Kautschukbaums gewonnen wird, ist als natürliches Polymer aufgebaut.
Wird diese Flüssigkeit getrocknet, geht ein natürlicher Polymerisationsvorgang vonstatten, und das elastische Material bleibt zurück. Kautschuk wurde schon früh aufgrund seiner gummiartigen Konsistenz genutzt und bildete den Grundstein zur Kunststoffherstellung.
2. Halbsynthetische Polymere
Wird nun einer der oben genannten Biopolymere auf bestimmte Weise verarbeitet, wie zum Beispiel durch Vulkanisation, so entsteht ein halbsynthetisches Polymer. Die Grundlage dieser Stoffe sind weiterhin natürliche Monomere, die jedoch durch Verarbeitung nach Wunsch modifiziert werden. So stellte beispielsweise John Wesley Hyatt 1869 Celluloid aus dem Kohlenhydrat Zellulose her, indem er ihn unter bestimmten Bedingungen unter anderem Hitze und hohem Druck aussetzte.
3. Synthetische Polymere
Die Herstellung synthetischer Polymere verläuft, wie bereits angesprochen, über drei verschiedene Reaktionen:
Die
Polymerisation, die
Polyaddition und die
Polykondensation.
Die erste kontrollierte Polymerisationsreaktion gelang dem Forscher Leo Hendrik
Baekeland im Jahre 1907. Der von ihm in einer durch Hitze begünstigten Polykondensation aus Phenol und Formaldehyd hergestellte
Duroplast wurde Bakelit genannt und war das erste Kunstharz.
Kurz darauf wurde die ganze Werkstoffgruppe "Kunststoffe" getauft, Stoffe also, die künstlich herzustellen oder aus natürlichen Stoffen künstlich zu bilden waren.
Heute gibt es mehr als 50 verschiedene, in der Industrie häufig verwendete Kunststoffe. Die meistgenutzten sind:
Diese sechs Kunststoffe machen 90% der industriellen Herstellung von Kunststoffen aus.
