Entstehungsreaktionen Kunststoffe
Bei den Kunststoffen gibt es drei unterschiedliche Entstehungsreaktionen:
Bei diesen Entstehungsreaktionen bauen sich Makromoleküle aus Monomeren auf. Die drei Entstehungsreaktionen für Kunststoffe werden im Kunststofftechnik-Skript an dieser Stelle genauer beschrieben.
Polymerisation
Die Polymerisation ist eine Form der Polymerbildung, bei der ungesättigte Monomere unter Auflösung der Mehrfachbindung zu Polymeren reagieren. Die Polymerisation wird durch sogenannte Starter (oder auch Initiatoren), die Radikale bilden, in Gang gesetzt. Da bei der Reaktion Wärme entsteht, die zu Nebenreaktionen führen kann, muss dafür gesorgt werden, dass die Wärme stets abgeleitet wird.
Ferner kann man zwischen der Homo-Polymerisation und der Co-Polymerisation unterscheiden. Bei der Homo-Polymerisation wird nur eine Monomerart umgesetzt, während bei der Co-Polymerisation zwei oder mehr unterschiedliche Monomere miteinander reagieren. Durch diese zusätzlichen Stoffe, können die Eigenschaften des hergestellten Kunststoffes verbessert werden.
Polykondensation
Bei der Polykondensation reagieren viele Monomere (niedrigmolekulare Stoffe) unter Abspaltung einfach gebauter Moleküle (meist Wasser aber auch Ammoniak, Alkohole, Chlorwasserstoff usw.) zu Makromolekülen. Diese Abspaltung von Nebenprodukten wird als Kondensation bezeichnet (Kondensationsreaktion) und unterscheidet damit die Polykondensation von der Polymerisation oder Polyaddition.
Man kann bei der Polykondensation bifunktionelle Moleküle (Moleküle mit zwei reaktionsfähigen Stellen), sowie trifunktionelle Moleküle kondensieren. Bei der Polykondensation mit bifunktionellen Molekülen entstehen wiederum Fadenmoleküle. Bei der Kondensation von trifunktionellen Molekülen entstehen hingegen dreidimensional vernetzte Makromoleküle.
Bei der Polykondensation ist es wichtig, dass die entstehenden Nebenprodukte ständig abgeführt werden, da die Reaktion ansonsten bei sehr niedrigen Molmassen stoppt. Außerdem müssen die Mengenverhältnisse der verwendeten Monomere im stöchimetrischen Verhältnis entsprechend der Reaktion sein.
Die hauptsächlich angewandten Polykondensationsreaktionen sind:
- die Kondensation von Aromaten oder Harnstoff mit Formaldehyd => Bildung von Kunstharzen
- die Veresterung => Polyesterfasern und Polyesterplatten
- die Amidbildung => Polyamidfasern
Polyaddition
Wie der Name schon sagt entstehen bei der Polyaddition Makromoleküle, durch die Addition von Monomeren. Genauer gesagt erfolgt eine Addition an Doppelbindungen (i.d.R. C==O – Doppelbindungen) durch die Übertragung von Protonen.
Ähnlich wie bei der Polykondensation verläuft auch die Polyaddition in Stufen und auch hier können bifunktionelle, sowie trifunktionellen Moleküle eingesetzt werden. Allerdings kondensieren bei der Reaktion keine niedermolekularen Nebenprodukte.
Eine typischer Polyadditions-Kunststoff ist PUR. Hier reagiert Polyol und Isocyanat zu Polyurethan.