Nachdem du die Polykondensation kennengelernt hast, möchten wir dir als angehenden Techniker in diesem Kurstext Polyaddition detailliert erklären. Außerdem erfährst du alles notwendige über Polyurethan.
„Die Polyaddition, oft auch kondensierende Polymerisation genannt, ist eine wechselseitige Anlagerung von unterschiedlichen Monomeren unter Platzwechselreaktionen von Wasserstoffatomen. Dabei kommt es zur Bildung von Polymeren jedoch ohne eine Abspaltung von Nebenprodukten.“
Polyaddition – Grundlegendes
Die Synthese wurde erstmals im Jahre 1937 von der Forschergruppe um Otto Bayer in den Laboratorien der IG-Farben (Besonderes Negativbeispiel für Unternehmen aus dem 3. Reich – nicht mehr existent) in Leverkusen
Diese Reaktion, auch Additionspolymerisation genannt, ist ebenfalls eine Polyreaktion bei der eine in Stufen ablaufende Verknüpfungsreaktion von bi– oder trifunktionellen Grundmolekülen, also Monomeren zu großen Molekülketten (Makromoküle, bzw. Polymeren) stattfindet.
Man bezeichnet diese Polyreaktion auch gerne als kondensierende Polymerisation.
Es entstehen bei der Polyaddition also aneinander gereihte Molekülketten in Form von
- Linearen Thermoplasten
sowie
- Räumlichen Duroplasten
sowie
- Räumlichen Elastomeren
Bei jeder dieser Formen sind die Molekülketten mehr oder weniger stark untereinander vernetzt.
Polyaddition – Ablauf
Die Vernetzung der Monomere erfolgt durch die Umlagerung eines einzelnen Atoms einer funktionellen Gruppe eines Moleküls [M1] an eine funktionelle Gruppe eines anderen Moleküls [M2]. In den meisten Fällen handelt es sich um Wasserstoffatome (H-Atome).
Die Bildung der Polymere erfolgt durch eine gegenseitige Anlagerung der unterschiedlichen Monomere indem Wasserstoffatome eine Platzwechselreaktion erleben. Im Gegensatz zu der Polykondensation findet keine Abspaltung von Nebenprodukten, also Molekülen, statt.
Trotzdem steht die Polyaddition der Polykondensation näher als der Polymerisation.
Polyaddition – Reaktionsgleichung
In der nächsten Abbildung siehst du die Reaktionsgleichung der Polyaddition mit dem Bezug zur Reaktionsgleichung der Polykondensation.
Die gewonnenen Produkte bezeichnet man als Polyaddukte.
Die Stufenwachstumsreaktion der Polyaddition erfolgt über Moleküle, die einen niedrigen Polymerisationsgrad aufweisen. Dazu gehören:
- Dimere
sowie
- Trimere
sowie
- Oligomere
Alle bilden untereinander neue Addukte.
Erst wenn die Polymerisation vollständig abgelaufen (99%) ist, bildet sich das Polymer, so wie bei der Polykondensation.
Eine wichtige Polyaddition ist die Reaktion von Diisocyanaten mit Diolen zu Polyurethan (PU).
Polyurethan – Eigenschaften
Polyurethane sind Polymere oder Kunstharze, die infolge der Synthese entstehen.
Eine Besonderheit der Polyurethane gegenüber anderen Kunststoffen ist die Urethan-Gruppe.
Die Kennzeichnung für Polyurethane ist PUR oder PU.
Wir unterscheiden
- Lineare Polyurethane (Bilden sich aus Diolen und Diisocyanate)
sowie
- Vernetzte Polyurethane (Bilden sich aus (Triisocyanat und Diisocyanat als Gemisch) zusammen mit Trio-Diol-Gemischen.
Die Eigenschaften von PU lassen sich weitläufig variieren. Je nachdem wie der Netzungsgrad ist oder welche Komponenten für die Polyaddition eingesetzt werden erhält man
- Duroplasten
sowie
- Thermoplasten
Sowie
- Elastomere
Polyurethane – Produkte
In der Industrie werden vorwiegend Polyurethanschaumstoffe hergestellt. Sie können als Hart– und Weichschaum genutzt werden für Schwämme oder Wärmedämmplatten.
Darüberhinaus finden sich Polyurethane auch in
- Formmassen ( für Dämmung oder Matrazen)
sowie
- Gießharzen
sowie
- Elastischen Faserstoffen (für Textilien)
sowie
- Polyurethanklebstoffen
sowie
- Polyurethanlacken
wieder.
Genauere Angaben zu Polyurethan findest du in der Norm EN-13165 – Wärmedämmstoffe für Gebäude. Darin sind die Spezifikationen für Produkte aus Polyurethan-Hartschaum (PU) enthalten.
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