In Bereichen, in denen die Ansteckungsgefahr hoch ist, kann ein Gesichtsvisier aus Polymethacrylsäuremethylester (PMMA, z. B. Plexiglas^®) getragen werden.

Zur Herstellung von PMMA benötigt man Methacrylsäuremethylester (MMA, Abb. 1). Dieser kann aus 2-Methylpropensäure und einem weiteren Edukt synthetisiert werden.

• Gib eine Reaktionsgleichung für die Synthese von MMA unter Verwendung von Strukturformeln an.

Die Polymerisationsreaktion zu PMMA kann in mehrere Schritte unterteilt werden. Im ersten Teilschritt reagieren Monomer-Moleküle mit besonders reaktiven Teilchen.

• Beurteile die Eignung der in Abb. 2 angegebenen Teilchen für die Reaktion mit den Monomer-Molekülen im ersten Teilschritt.

Abbildung 2: Strukturformeln verschiedener Teilchen
• Benenne alle weiteren Teilschritte zur Bildung von PMMA und stelle jeweils eine dazugehörige Reaktionsgleichung unter Verwendung von Strukturformeln auf.

Aus dem Thermoplast PMMA kann in einem nachfolgenden Syntheseverfahren x-PMMA hergestellt werden, welches duroplastische Eigenschaften besitzt. Dabei werden aus PMMA-Molekülen zunächst Alkohol-Moleküle hydrolytisch abgespalten. Die entstandenen Polymer-Moleküle werden anschließend mit Diamin-Molekülen (Abb. 3) zur Reaktion gebracht.

• Gib einen charakteristischen Strukturformelausschnitt des entstehenden x-PMMA-Moleküls an.
• Begründe das unterschiedliche thermische Verhalten von PMMA und x-PMMA.

Auf Wertstoffhöfen wird PMMA möglichst sortenrein und sauber gesammelt.

• Diskutiere den Einsatz des werkstofflichen und des rohstofflichen Recyclings für den auf diese Weise gesammelten Kunststoff.

In Bereichen, in denen die Ansteckungsgefahhr geringer ist, hat sich das Tragen eines einfachen medizinischen Mund-Nasen-Schutzes als ausreichend erwiesen. Das Befestigungsband des Mund-Nasen-Schutzes kann aus einem elastanhaltigen Gewebe bestehen. Elastanfasern bestehen aus Makromolekülen auf Polyurethanbasis, für deren Herstellung Makrodiol-Moleküle eingesetzt werden. Diese besitzen endständige Hydroxylgruppen (s. Abbildung 4).

• Gib die Strukturformeln der drei Monomer-Moleküle des Makrodiol-Moleküs mit allen bindenden und nichtbindenden Elektronenpaaren an und benenne die Monomere.
• Stelle die Reaktionsgleichung für die Herstellung eines Polyurethans unter Verwendung von Makrodiol- sowie Hexan-1,6-diisocyanat-Molekülen auf.
  Hinweis: Es besteht die Möglichkeit, die Makrodiol-Moleküle verkürzt darzustellen, z. B. HO-R-OH.
• Gib jeweils den Reaktionstyp der Herstellung von Makrodiol- sowie Polyurethan-Molekülen an.

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Reaktionsgleichung für die Synthese von MMA

Beurteilung der Eignung Im Gegensatz zu Teilchen II und III besitzt Teilchen I ein ungepaartes Elektron. Es ist ein Radikal und kann mit einer Doppelbindung reagieren. Teilchen I ist daher am geeignesten. Weitere Teilschritte der Bildung von PMMA Startreaktion: Bildung des Starterradikals Kettenstart: Reaktion mit dem Starterradikal Kettenwachstum: Kettenabbruch durch Radikalrekombination:

Charakteristischer Strukturformelausschnitt des x-PMMA-Moleküls Begründung des unterschiedlichen thermischen Verhaltens Beim PMMA-Molekül handelt es sich um ein langes, lineares Makromolekül. Hier ist keine Quervernetzung sichtbar, weswegen die zwischenmolekularen Kräfte (Van-der-Waals Kräfte, Wasserstoffbrückenbindungen) bei Wärmezufuhr überwunden werden. Dieser Thermoplast lässt sich im geschmolzenen Zustand verformen und behält beim Abkühlen die neue Form bei. X-PMMA-Moleküle besitzen eine für Duroplasten charakteristische Quervernetzung. Demnach bleiben die Moleküle auch unter Wärmezufuhr vernetzt bzw. zersetzen sich bei sehr hohen Temperaturen. X-PMMA ist also im Gegensatz zu PMMA nicht verform- und schlecht recycelbar.

Diskussion des werkstofflichen und des rohstofflichen Recyclings

• Beim rohstofflichen Verfahren werden Spaltprodukte erhalten, die weiterverwendet werden können. Nachteil hierbei ist der hohe Energieeinsatz.
• Beim werkstoffliche Verfahren kann PMMA unter relativ geringem Energieaufwand eingeschmolzen werden, wodurch wieder neue PMMA-Produkte hergestellt werden. Dieses Verfahren basiert darauf, dass ein sortenreiner Thermoplast vorliegt.

Strukturformeln der Monomere Reaktionsgleichung für die Herstellung eines Polyurethans Benennung der Reaktionstypen

• Makrodiol-Moleküle: Polykondensation
  
• Polyurethane: Polyaddition