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DENK(T)RÄUME Mobilität
Band 5: Chemie und Sport
INFO-BOX
INFO-BOX
Versuch 3
Herstellung von Polyamid 6.6 aus AH-Salz
Versuch 4
Herstellung von Kohlenstofffasern aus Polyacrylnitrilfasern
Geräte
Stativ mit Klammer und Muffe, Plastik-
injektionsspritze (20 ml) mit großer Kanüle
(2,1 x 30 mm), Becherglas (400 ml, hohe
Form), Pinzette
Chemikalien
10%ige Lösung von Polyacrylnitril in Dimethyl-
acetamid (T, giftig)
Sicherheitshinweis
Ein Hautkontakt mit der
Polyacrylnitril-Lösung ist
unbedingt zu vermeiden.
Deshalb Schutzhandschuhe
tragen!
Durchführung
Eine Spritze wird senkrecht in ein Stativ
eingespannt, sodass die Kanüle nach un-
ten auf ein mit 300 ml Wasser gefülltes
Becherglas zeigt. Der Spritzenkolben wird
herausgezogen und die Spritze wird mit der
Polyacrylnitril-Lösung gefüllt. Der Kolben wird
wieder auf die Spritze gesetzt und vorsichtig
gedrückt, sodass die Lösung langsam in
das Wasser läuft. Die entstandenen Fasern
werden mit der Pinzette aufgenommen und
an der Luft getrocknet. Anschließend werden
sie über Nacht bei 250° C in den Trocken-
schrank gegeben. Die resultierenden Fasern
sind schwarz und flammfest.
Entsorgung
Die Lösung von Polyacrylnitril in Dimethyl-
acetamid wird in den organischen Lösungs-
mittelabfällen entsorgt.
Sachinformationen zum Versuch
Anisotrope Kohlenstofffasern, die aus inei-
nander greifenden und in Faserrichtung ori-
entierten Graphitschichten bestehen, können
aus Polyacrylnitrilfasern synthetisiert werden.
Diese werden zunächst oberhalb 200° C
an der Luft (Trockenschrank) vorbehandelt.
Dabei wird die Oberfläche der PAN-Faser
unter Bildung von Hydroxyl-, Carbonyl- und
Carbonsäuregruppen- oxidiert und die Faser
dadurch in ihrer Form stabilisiert. Außerdem
setzen Cyclisierungen (Additionen benach-
barter Nitrilgruppen), Dehydrierungen und
Eliminierungen von Ammoniak, Blausäure
und Wasser ein.
Geräte
Reagenzglas, Reagenzglashalter, Brenner,
Feuerzeug, Alufolie, Filterpapier
Chemikalien
AH-Salz, Adipinsäure, 1,6-Diaminohexan
(C, ätzend), Methanol (F, leicht entzündlich;
T, giftig, wasserfreies Kupfersulfat)
Hinweis
Falls das AH-Salz nicht gekauft wird, kann es
selbst hergestellt werden. Dazu werden 8,6
g Adipinsäure in möglichst wenig Methanol
gelöst. 6,8 g Hexamethylendiamin werden
zugerührt wobei sich die Mischung erwärmt,
beim Abkühlen fällt das AH-Salz aus. Es wird
abfiltriert und an der Luft getrocknet.
Durchführung
Ein Reagenzglas wird etwa 2 cm hoch mit
AH-Salz gefüllt. Es wird mit dem Brenner so
lange erhitzt, bis kein Wasser mehr ausge-
trieben und der Inhalt honiggelb wird. Dann
wird dieser auf eine Alufolie gegossen.
Beobachtung
Auf der Alufolie kühlt der Kunststoff aus und
bildet einen weißen Überzug.
Anmerkung
Im Gegensatz zu Kerzenwachs, das beim
Erhitzen auch flüssig wird und bei Abkühlen
wieder fest, kondensiert Wasser. Das Kon-
denswasser bei der Polyamidbildung kann
mit wasserfreiem Kupfersulfat nachgewiesen
werden (Blaufärbung).
Entsorgung
Der Kunststoff und die Alufolie können im
Hausmüll entsorgt werden.
Abb. 5: Formel – Herstellung einer Polyacrylnitrilfaser
Abb. 6: Herstellung einer Polyacrylnitrilfaser