Polyaddition am Beispiel Polyurethan
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Zusammenfassung
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:
- 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.
- 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).
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was sind Beispiele für Kunststoffe, die mit Polyaddition hergestellt werden?
Das wohl bekannteste Beispiel sind Polyurethane. Sie werden für viele verschiedene Zwecke eingesetzt. Ein anderes Beispiel bilden Epoxidharze.
Was für Monomere sind für eine Polyaddition geeignet?
Ein Monomer muss reaktive Wasserstoffe besitzen und das andere eine Doppelbindung, an die sich der Wasserstoff addieren kann. Jedes Monomer muss mindestens 2 funktionelle Gruppen oder mehr haben.
Was ist eine Polyaddition?
Eine Polyaddition ist eine Reaktion, in der viele Monomere miteinander zu einem Polymer verknüpft werden. Im Gegensatz zur Polymerisation geschieht die Polyaddition mit 2 unterschiedlichen Monomeren. Bei einer Polyaddition entsteht ausserdem kein Nebenprodukt.