Polyaddition am Beispiel Polyurethan

Mithilfe einer Polyaddition lassen sich Kunststoffe herstellen. Anders als bei einer Polykondensation werden in diesem Prozess keine Stoffe abgespalten. Im Gegensatz zu der Polymerisation verwendet man in der Polyaddition zwei unterschiedliche Monomere:

• Die Bausteine haben immer zwei funktionelle Gruppen oder mehr
• ein Monomer hat eine Doppelbindung
• Das andere Monomer hat reaktive Wasserstoffatome, welche sich an die Doppelbindung addieren. Daher der Name „Polyaddition“.

Das fertige Produkt einer Polyaddition, also ein langes Polymer, nennt man „Polyadduk“. Haben die Monomere zwei funktionelle Gruppen, so entstehen lineare Polymerketten. Hat das Monomer mehr als zwei funktionelle Gruppen, so können sich verzweigte Netze bilden. Wie die Polykondensation ist auch die Polyaddition eine Stufenwachstumsreaktion. Es werden also zuerst Di-, Tri- und Oligomere gebildet. Erst bei fast vollständiger Umsetzung der Monomere bilden sich lange Ketten aus.

Beispiel: Polyurethan

Polyurethane sind eine Gruppe von Kunststoffen mit einem breiten Einsatzgebiet. Je nach Monomer und Herstellungsbedingungen lassen sich Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften herstellen. So wird Polyurethan für Böden, Fussbälle, Dichtungen, Bauschaumstoff oder Ski eingesetzt. 

Die beiden Monomere für die Polyurethan Herstellung sind:

1. Ein Diol: Ein Molekül mit zwei Alkoholgruppen (-OH). Die Alkoholgruppe gibt ein Proton (H⁺) an das einsame Elektronenpaar des Stickstoffs ab. Gleichzeitig kann der negative geladene Sauerstoff des Alkohols den partiell positiv geladenen Kohlenstoff der Isocyanatgruppe nukleophil angreifen. 
   
2. Ein Diisocyanat: Dieses Monomer enthält zwei Isocyanatgruppen (O=C=N-). Der Kohlenstoff ist partiell positiv geladen, da die elektronegativeren Elemente Stickstoff und Sauerstoff ihm seine Elektronen entziehen. Deshalb kann der Sauerstoff der Alkoholgruppe diesen angreifen. Der Stickstoff kann ein Proton binden und gleichzeitig wieder ein einsames Elektronenpaar bilden, indem die Doppelbindung einklappt (siehe Grafik).