PU-Schaum

Details: Manfred Seidl; Veröffentlicht: 01. März 2006; Erstellt: 01. März 2006; Zuletzt aktualisiert: 14. November 2024; Zugriffe: 32591

In einem Plastikbecher werden Diphenylmethan-4,4′-diisocyanat und 1,4-Butandiol miteinander verrührt. Durch eine Polyadditionsreaktion bildet sich ein Polyurethan.

Verwendete Chemikalien

Chemikalie
Gefahr	30 mL Diphenylmethan-4,4′-diisocyanat, C₁₅H₁₀N₂O₂ – 250.25 g/mol 1,1'-Methylenbis(4-isocyanatobenzen) (IUPAC), Methylendiphenylendiisocyanat CAS-Nr.: 101-68-8 – EG-Nr.: 202-966-0 Acute Tox. 4 (inhalativ), Skin Irrit. 2, Eye Irrit. 2, Resp. Sens. 1, Skin Sens. 1, Carc. 2, STOT SE 3 (Atmungssystem), STOT RE 2 (Atmungssystem), WGK 1 H315 Verursacht Hautreizungen. H317 Kann allergische Hautreaktionen verursachen. H319 Verursacht schwere Augenreizung. H332 Gesundheitsschädlich bei Einatmen. H334 Kann bei Einatmen Allergie, asthmaartige Symptome oder Atembeschwerden verursachen. H335 Kann die Atemwege reizen. H351 Kann vermutlich Krebs erzeugen. H373 Kann die Organe (Atmungssystem) schädigen bei längerer oder wiederholter Exposition durch Einatmen. P202 Vor Gebrauch alle Sicherheitshinweise lesen und verstehen. P260 Staub nicht einatmen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P302+P352 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P308+P313 BEI Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. Sigma-Aldrich, 33428, SDB vom 29.02.2024 (Erhältlich bei der Firma Voss Chemie, HR-AT.)
Achtung	30 mL 1,4-Butandiol, C₄H₁₂O₂ – 90.12 g/mol Butan-1,4-diol (IUPAC), 1,4-Butylglycol, Tetramethylenglycol CAS-Nr.: 110-63-4 – EG-Nr.: 203-786-5 Acute Tox. 4 (oral), STOT SE 3 (Zentralnervensystem), WGK 1 H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H336 Kann Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen. P261 Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P270 Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen. P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P301+P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P304+P340+P312 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. Sigma-Aldrich, 493732, SDB vom 29.02.2024 (Erhältlich bei der Firma Voss Chemie.)

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

Plastikbecher, Glasstab, Kunststoffunterlage, Schutzscheibe

Versuchsdurchführung

In einem Plastikbecher werden 30 mL Diphenylmethan-4,4′-diisocyanat vorgelegt und 30mL 1,4-Butandiol hinzugegeben. Nun wird kräftig mit dem Glasstab gerührt. Die Reaktion beginnt nach ca. 60 Sekunden. Der Inhalt erreicht eine Temperatur von über 100 °C (exotherme Reaktion).

Reaktionsgleichung

Abb. 1 – Polyaddition zwischen Diphenylmethan-4,4′-diisocyanat und 1,4-Butandiol.

Abb. 2 – Das CO2 wird durch eine Reaktion des Diisocyanats mit Wasser gebildet, das dem Diol beigemengt ist. — Abb. 2 – Das CO₂ wird durch eine Reaktion des Diisocyanats mit Wasser gebildet, das dem Diol beigemengt ist.

Hier entsteht ein Polyurethan (R-NH-CO-O-R) durch eine Polyadditionsreaktion. Dem Diol ist noch Wasser beigemengt. Ein Teil des Diisocyanats reagiert mit dem Wasser und es entsteht dabei unter anderem CO₂. Das CO₂ schäumt den immer dicker werdenden Kunststoff auf und es entsteht der sogenannte Polyurethanschaum (PU- bzw. PUR-Schaum, Bauschaum). Polyaddition oder auch Additionspolymerisation: Eine Polyaddition erfolgt nur, wenn die Reaktanden über zwei oder mehrere funktionelle Gruppen verfügen. Bei einer Additionsreaktion werden sämtliche Atome der Reaktionspartner in das neue Molekül eingebaut.

Medien

Abb. 3 – Das Diisocyanat wird mit dem Diol kräftig verrührt.

Abb. 4 – Der Schaum fließt über den Becher.

Abb. 5 – Der Schaumstoff dehnt sich aus.

Abb. 6 – Ein schöner Schaumstoffpilz ist entstanden.

Quellenangaben

[1]

F. Bukatsch, O. Krätz, G. Probeck und R. Schwankner. Chemie – Überschäumende Experimentierfreude – Vom Papierbecher zum Papp-Bierbecher. In: So interessant ist Chemie, 2. Auflage, Aulis-Verlag Deubner: Köln, 1997, 216–218.

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