Organische Chemie
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Polyamid einfach erklärt 

Polyamid (auch: PA) ist ein wasserabweisender und widerstandsfähiger Kunststoff. Wegen ihrer Eigenschaften werden Polyamide zu Kunstfasern verarbeitet. Das können unter anderem die Kunstfasern Nylon, Perlon und Enkalon sein. Die Fasern können sowohl fein als auch grob, matt oder glänzend sein. Du findest sie zum Beispiel in Damenstrümpfen und Sportbekleidung. 

Daneben sind die Polyamide auch für den Bau von Maschinen geeignet. Die hohe Festigkeit der Fasern macht die Herstellung von großen Tanks und belastbaren Dichtungen möglich.

Polyamide gehören zu den künstlich hergestellten Polymeren, die aus sich wiederholenden Einheiten aufgebaut sind. Die Einheiten heißen Monomere. Durch die Verkettung und Vernetzung der Monomere entsteht ein Molekülaufbau aus linearen, verzweigten oder vernetzten Strukturen. Solche Moleküle bezeichnest du auch als Makromoleküle.

Die Grundbausteine des Polyamids sind Kohlenstoffatome. Sie werden aus dem Rohstoff Erdöl gewonnen.

Herkunft

Die Herstellung von Polyamid gelingt der amerikanischen Firma DuPont zum ersten Mal im Jahr 1935 erfolgreich. Dabei handelt es sich um die Kunstfaser Nylon. Der Modeindustrie kommt der Fortschritt zugute, denn mit den glatten Fasern können Textilien wie Damenstrümpfe zuverlässiger und reißfester hergestellt werden.

Kurze Zeit später, im Jahr 1938, entwickelt die I.G. – Farbenindustrie AG die Kunstfaser Perlon. Im Unterschied zu Nylon kann Perlon Farbstoffe besser aufnehmen. Perlon kommt während des zweiten Weltkriegs bei dem Bau von Fallschirmen zum ersten Mal zum Einsatz.

Vorkommen 

Heute wird Polyamid in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt:

  • Verpackungen: Polyamid wird oft bei Vakuumverpackungen von Nahrungsmitteln eingesetzt. Das können zum Beispiel Käse, Wurst und Tiefkühlwaren sein.
  • Bekleidung: Neben Strümpfen und Sportkleidung findest du Polyamide auch in Funktions- und Regenkleidung sowie Dessous.
  • Fahrzeug- und Maschinenbau: Die Gas- und Kupplungspedale sowie einige Getriebeteile eines Autos sind unter anderem aus Polyamid. Außerdem wird der Kunststoff beim Bau von Kraftstoffleitungen und Filter– und Pumpengehäusen eingesetzt.
  • Wind: Die Stoffbahnen großer Segel, Ballons, Flugdrachen und Fallschirme bestehen aus Polyamid.

Eigenschaften 

Den vielseitigen Einsatz machen die Eigenschaften von Polyamid möglich. Die wichtigsten Eigenschaften von Polyamid sind:

  • Festigkeit: Robustheit und Formbeständigkeit
  • Beweglichkeit: Dehnbarkeit und Elastizität
  • Wasserbeständigkeit: wasserdicht und wasserabweisend
  • Aussehen: Das Polymer ist hochglänzend, je nach Aufbereitung manchmal auch matt.
  • Opazität: Im Regelfall ist der Kunststoff durchsichtig, je nach Aufbereitung auch undurchsichtig (opak).
  • Beständigkeit: Polyamid ist gegen verdünnte Laugen, bestimmte Kohlenwasserstoffe, Kraftstoffe, Alkohole, Ester, Ketone, Fette und Öle beständig. Nicht beständig ist es gegenüber starken Säuren und Basen sowie chlorierten Wasserstoffen.

Chemischer Aufbau 

Polyamid ist ein künstlich hergestelltes (synthetisches) Polymer, wobei synthetisches Polymer die chemische Bezeichnung für Kunststoff ist. Ein Polymer bezeichnet eine chemische Kettenverbindung, die aus gleichartigen Einheiten besteht. Die Einheiten der Polyamide bestehen aus Amidgruppen (-CO-NH-) oder aus sekundären Aminen (CO-NR-).

Die Verkettung sieht in der schematischen Darstellung zum Beispiel so aus:%<img class="alignnone size-medium wp-image-411708" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2022/07/polyamid-300x142.jpg" alt="" width="300" height="142" />Beschriftung: Polyamid Strukturformel. Anmerkung an die Animation: die Verkettung und die Anordnung der Buchstaben unbedingt beibehalten. Die Umrahmung (das sind die sechs Kästen) gerne ohne Schatten und einem ovalen Rahmen machen. Zu der Umrahmung einen Pfeil hinlaufen lassen und mit "Amidgruppe" beschriften. Alt-Text: Polyamid, Polyamid Stoff, Polyamid Eigenschaften, Was ist ein Polyamid, Polyamid Verwendung, Polyamid Nachteile, Polyamid Vorteile

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Polyamid Strukturformel

Wie an der Verkettung zu erkennen ist, ist Polyamid ein lineares Polymer mit sich regelmäßig wiederholenden Amidgruppen. Weil es aus linearen Verkettungen besteht, zählt Polyamid zu der Polymergruppe der Thermoplaste .

Herstellung 

Es gibt zwei Herstellungsarten, nach denen Polyamide aus Monomeren hergestellt werden:

1. Polykondensation von Diaminen und Dicarbonsäuren sowie Aminosäuren .

Sehr wichtig ist für die Herstellung aus Diaminen und Dicarbonsäuren, dass sie im gleichen Verhältnis eingesetzt werden. Dadurch ist der Polymerisierungsgrad besser.

2. Ringöffnende Polymerisation bei Lactamen.

Hierbei handelt es sich um eine einfache Kondensationsreaktion. Die Aminogruppe und die Carbonsäuregruppe verbinden sich unter der Abgabe von Wasser und der Entstehung von der Amidgruppe. Das Amin und die OH-Gruppe der Carbonsäuregruppe und ein H-Atom spalten sich voneinander ab. Dadurch entstehen die Wiederholungseinheiten des Polyamids.

Doch Polyamid wurde nicht immer so hergestellt. Die Firma DuPont stellte damals die Kunstfaser Nylon aus Hexamethylendiamin und Hexandisäure her.

Für Experten

Das Makromolekül Nylon enthält die Amidgruppen (-CO-NH-) und setzt sich aus einzelnen Bestandteilen zusammen. Die feinen Fasern von Nylon werden aus der Schmelze hergestellt.

Hexamethylendiamin H2N−(CH2)6−NH2

Hexandisäure (Adipinsäure) HOOC−(CH2)4−COOH

Polyamid (Nylon) (−−CO−(CH2)4−CO−NH−(CH2)6−NH−−)n

Vor- und Nachteile 

Der Einsatz von Polyamid bringt sowohl Vorteile als auch Nachteile mit sich. Hier sind einige aufgelistet:

Vorteile Nachteile
  • Der Kunststoff ist wegen seiner Eigenschaften vielseitig verwendbar.
  • Die Herstellung erfolgt aus Erdöl, einem endlichen und umweltbelastenden Rohstoff. (Die Ölbohrung kann Böden und Gewässer verseuchen und bringt Abholzung, Luftverschmutzung sowie das Absterben zahlreicher Pflanzenarten mit sich.)
  • Das Polymer ist recyclebar. Durch Verschmelzung mit anderen Kunststoffen kann es aufbereitet und wiederverwendet werden. Oft bestehen Getränkekästen aus verschmolzenen Kunststoffen.
  • Aus Polyamiden hergestellte Kleidung gibt die feinen Kunststoffteilchen beim Waschen ab. Klär- und Filteranlagen können das Mikroplastik nicht aus dem Wasser filtern. Es gelangt so in die Umwelt und in unser Trinkwasser.
  • Gegenüber organischen Lösungsmitteln sind Polyamide beständig.
  • Kleidungsstücke mit hohem Polyamidanteil können die Haut reizen und irritieren. Davon sind besonders Menschen betroffen, die unter Neurodermitis, Akne oder anderen Hautkrankheiten leiden.

Thermoplaste

Neben dem Polyamid gibt es noch andere Thermoplaste! Was die Kunststoffe dieser Gruppe gemeinsam haben, erfährst du hier .%Thumbnailvereis

Zum Video: Thermoplaste
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