Radikalische Polymerisation

Bei der radikalischen Polymerisation wird die Doppelbindung einer Verbindung durch Erhitzen, Licht oder durch sogenannte Radikalbildner gespalten. Es entsteht ein Monomer mit C-C- Einfachbindung eines der Kohlenstoffatome wird radikal und kann nun mit einem anderen Monomer mit Doppelbindung reagieren. Die radikalische Polymerisation läuft in vier Phasen ab. Im folgenden wird der Mechanismus der radikalen Polymerisation am Beispiel der Herstellung von Polyethen (PE) erläutert.

Startreaktion:

Zunächst muss der Radikalbildner durch Erwärmen oder Lichtzufuhr homolytisch in zwei Radikale aufgespaltet werden. Ein sehr geeigneter Initiator für die Herstellung von Polymeren ist das Dibenzoylperoxid, welches sich schon durch leichtes Erwärmen oder Lichtzufuhr in zwei Radikale spalten lässt.

 

 Das hier entstehendende Radikal wird im Folgenden mit R abgekürtzt.

Kettenstart:

Das entstandene Radikal reagiert nun mit dem Ethen. Dabei greift es an der Doppelbindung des Monomers an und es entreist diesem ein Elektron. Es bildet sich nun eine Bindung zwischen dem Radikal und einem der beiden Kohlenstoffatome. Dadurch entsteht ein neues Radikal, welches sich nun mit einem weitern Ethen- Molekül reagieren kann.

 

Kettenwachstum:

Das nun entstanden Radikal trifft nun immer wieder auf neue Ethen- Moleküle, somit wächst die Kohlenwasserstoffkette immer weiter an. Es entsteht nun ein Makromolekül. Im Falle des Ethens entsteht der Kunststoff Polyethen (PE).

 

Diese Reaktion läuft immer wieder ab und es entsteht ein Makromolekül mit mehreren Hundert Kohlenstoffatomen. Um die Struktur eines solchen Moleküls anzugeben zeichnet man nur einen so genannten charakteristischen Polymerausschnit. Dabei wird die Länge des Makromoleküls durch den Index n angegeben.

 

Kettenabbruch:

Der Kettenabbruch kann dadurch erfolgen, dass ein Radikal auf ein Anderes treffen, sodass ein neues Molekül entsteht. Dieser Vorgang wird als Rekombination bezeichnet.

 

Die Kettenlänge eines Polymers ist von den Reaktionsbedingungen abhängig bei denen der Mechanismus abläuft. So beeinflusst die Konzentration der Monomere und die Konzentration der Radikalbildner, sowie die Temperatur bei der die Reaktion abläuft die Länge des Polymers.

 

© 2001-2005 [Chempage.de] – Michael Müller – michael.mueller@rwth-aachen.de http://www.chempage.de

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