Kunststoffe | Themenfelder

Die Sammlung enthält Aufgaben zu folgenden Themen:

Polyethylen (Reaktionsmechanismus, Eigenschaften) / Verwertung Kunststoffabfälle / Polykondensation / Eigenschaften und Hydrolyse Polyester / zukunftsfähige Kunststoffe

Unterrichtsmaterial zum Techmax 38

Die Kapselwände (grün) bestehen aus leitfähigem Polymer. Durch Reduktion werden diese porös und die Inhibitor-Teilchen (rote Kugeln) verlassen die Kapsel. Erfolgt eine Rückoxidation des Polymers, schließen sich die Poren in der Kapselwand wieder.

Die Abbildung zeigt Ausschnitte aus dem Polymer. Bei der Oxidation werden dem Polypyrrol Elektronen entzogen und positive Ladungen erzeugt. Für den notwendigen Ladungsausgleich sorgen eingelagerte Anionen (A^–). Im halb-oxidierten Zustand (unten) ist das Polypyrrol leitend. In der reduzierten Form (oben) ist es nicht-leitend.

Die PET-Flasche mit Pfand wird von uns Verbrauchern in den Automaten im Supermarkt geworfen. Danach geht die Flasche auf eine lange Reise. Was dort genau passiert und warum Recycling so wichtig ist, erklären die beiden Experten Prof. Dr. Kurt Kremer (MPI für Polymerforschung) und Philipp Langhammer (Unternehmen KHS).

Fragen zum Film: PET-Pfandsystem / globale Herausforderungen /Einweg und Mehrweg / Sortenreinheit / recyclingfähige Beschichtung

Zum PET-Film [10 min]

Themen im Film: PET-Pfandsystem / globale Herausforderungen / Recyclinganteil in PET-Behältern / Einweg und Mehrweg / Sortenreinheit / recyclingfähige Beschichtung / Grundlagenforschung Polymere

Zum PET-Film [10 min]

Fragen zum Film (Arbeitsblatt)

Weiterführende Infos:

Kunststoff-Bildungspfad des MPI für Polymerforschung

Film über den Kunststoffpfad

Die Aufgabensammlung behandelt folgende Themen:

Polyaddition, Polyurethan, Nylon, Polyethylenglykol, radikalische Polymerisation

Fragen zum Film „Vom Monomer zum Nanopartikel“

Proteinmoleküle, die durch die Reaktion einer Azid-Gruppe mit einem Dialkin miteinander vernetzt wurden. Das Fenster zeigt, wie die Reaktion an der Kapselwand abläuft (rote Pfeile).
R₁: Proteinmolekül, R₂: Dialkin, blau: wässriger Nanotropfen, gelb: umgebende ölige Phase, grün: Proteinmoleküle.

Herstellung einer Nanokapsel aus Polyurethan durch eine Polyadditionsreaktion. Links unten ist das Diisocyanat, darüber das Diol, rechts vom Reaktionspfeil das fertige Polymer.

Der Ablauf zeigt zunächst die Herstellung einer Emulsion aus einer öligen Phase (bräunlich), die einen Emulgator enthält, und einer wässrigen Phase (blau) mit dem Wirkstoff und der Hydroxyethylstärke für die zukünftige Kapselwand. Mixen erzeugt selbstorganisierte Tröpfchen in der öligen Phase, die den Wirkstoff und die wässrige Phase umschließen. Der dritte Schritt ist ihre Zerkleinerung in eine Miniemulsion, entweder durch Ultraschall oder mit dem Homogenisator. Anschließend wird ein Vernetzer zugegeben. Dieser startet die Polymersation, hier die Vernetzung der Stärkemoleküle zur Kapsel. Am Schluss kommen die Nanokapseln in eine „umgedrehte“, also wieder wässrige Lösung (blau), die für den menschlichen Körper gut verträglich ist.

Nanokapseln aus Hydroxyethylstärke, die eines Tages zum Beispiel ein Medikament im Körper genau ans Ziel bringen könnten. Die Aufnahme wurde mit einem Raster-Elektronenmikroskop gemacht (nm: Nanometer, Milliardstel Meter).