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Werkstofftechnik 2 - Polykondensation und Polyaddition

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Werkstofftechnik 2

Polykondensation und Polyaddition

In diesem Kurstext werden sowohl die Polykondensation, als auch die Polyaddition vorgestellt und ihre Besonderheiten erklärt.

Polykondensation

Unter der Polykondensation versteht man eine stufenweise Vereinigung vieler kleiner Moleküle zweier organischer Verbindungen zu Polymeren unter der Abspaltung niedermolekularer Substanzen. Voraussetzung für die Polykondensation ist die Beschaffenheit der Monomere. Diese müssen mindestens zwei reaktionsfähige Atomgruppen besitzen. Zu den reaktionsfähigen Atomgruppen zählen:

  • $ -OH $
  • $ -NH_2 $
  • $ -COOH $

Diese Monomere haben aber auch zur Folge, dass im Prozessverlauf Spaltprodukte gebildet werden. Hierzu zählen:

  • Wasser und Wasserstoff,
  • Halogenwasserstoffe,
  • Schwefelwasserstoffe,
  • Alkohole sowie
  • Natriumchlorid.

Der Prozess der Polykondensation verläuft stufenweise und ermöglicht die Gewinnung von Zwischenprodukten, die erst im späteren Verlauf der Weiterverarbeitung in einen C-Zustand [Dritte Stufe] übergehen.

Stufen der Polykondensation:

  1. Entstehung linearer Polymere mit einem Kondensat [Resol], dass sich im A-Zustand befindet. 
  2. Bildung von Seitenketten an reaktionsfähigen Stellen der Polymere durch Temperatur- und Druckeinflüsse. Das Kondensat wird in diesem Zustand [B-Zustand] als Resitol bezeichnet.
  3. Verknüpfung benachbarter Polymere durch weitere Temperatur- und Druckeinflüsse. Diesen Vorgang bezeichnet man auch als Aushärtung. Das sich im C-Zustand befindliche Kondensat wird als Resit bezeichnet. 

Merke

Hier klicken zum AusklappenAls Endprodukt erhält man Duroplasten. Die Temperatur- und Druckerhöhungen auf der 2. und 3. Stufe sind notwendig, da die Polykondensation nicht als Kettenreaktion abläuft, sondern bei der Einstellung eines Gleichgewichts stoppt und eine Fortsetzung nur durch Zuführung der genannten Energien möglich wird. Der Vorteil der "Stopps" liegt in der optionalen Gewinnung der bereits beschriebenen Zwischenprodukte Resitol und Resol. 

Die Reaktionsgleichung der Polykondensation ist nachfolgend beschrieben:

Polykondensation
Polykondensation

Polyaddition

Bei der Polyaddition findet die Bildung von Polymeren durch wechselseitige Anlagerung von verschiedenen Monomermolekülen unter Platzwechselreaktionen von Wasserstoffatomen ohne Abspaltung von Nebenprodukten statt. Häufig beschreibt man die Polyaddition auch als kondensierende Polymerisation. Obwohl die Polyaddition keine Nebenprodukte bildet, steht sie der Polykondensation näher als der Polymerisation. Auch die Polyaddition verläuft Schrittweise, wodurch auch hier die Gewinnung von Zwischenprodukten ermöglicht wird. 

Die Verknüpfung von Monomer-Molekülen erfolgt durch Umlagerung eines Atoms von einer funktionellen Gruppe eines Moleküls [1] an eine funktionelle Gruppe eines anderen Moleküls [2]. Meisten handelt es sich bei den Atomen um H-Atome.

Merke

Hier klicken zum AusklappenDie gewonnenen Polyaddukte sind die Epoxidharze und Polyurethane. 

Reaktionsgleichung:

Polyaddition
Polyaddition