Grundlagen der Polymer-Chemie

Grundbegriff Polymer

Ein Polymer (von griechisch πολύ poly ‚viel‘ und μέρος méros ‚Teil‘) ist ein chemischer Stoff, der aus Makromolekülen besteht. Die Makromoleküle eines Stoffes sind aus einer oder mehreren Struktureinheiten, den sogenannten Repetiereinheiten oder Wiederholeinheiten, aufgebaut.

Repetiereinheit des Polypropylen

Das Adjektiv polymer bedeutet dementsprechend „aus vielen (gleichen) Teilen aufgebaut“.

Ein Polymer besteht nie aus identischen Makromolekülen, da die Anzahl der Wiederholeinheiten und damit die Molekülmasse der Moleküle variiert.

Einteilung der Polymere aufgrund der Repetiereinheiten

Die Repetiereinheiten der Polymere entstehen aus den der Verknüpfung von Monomeren. Monomere sind relativ kleine, reaktionsfähige Moleküle, die sich zu den Polymeren zusammenschließen können. Die Bildung von Polymeren aus einzelnen Monomeren erfolgt dabei über verschiedene Arten von sogenannten Polyreaktionen, wie die Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition.

Polymere können nach der Anzahl der Monomere, aus denen sie aufgebaut sind, eingeteilt werden:

• Homopolymere bestehen aus nur einer Monomerart wie das bei den wichtigen Polymeren wie Polyethylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid. Ein natürliches Homopolymer ist Naturkautschuk als ein Polyisopren.
• Copolymere sind aus verschiedenen Monomeren aufgebaut, wie Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Styrol-Acrylnitril (SAN) oder Butylkautschuk. Die meisten Biopolymere sind Copolymere. Bei Copolymeren lässt sich über Syntheseweg die Anordnung der Repetiereinheiten recht genau festlegen, was zur Einteilung der Copolymere in verschiedene Typen führt.

Statistisches Copolymer	Gradientcopolymer	Pfropfcopolymer
Alternierendes Copolymer	Blockcopolymer

• Polymerblends entstehen durch Mischen von unterschiedlichen Homopolymere und/oder Copolymeren. Hergestellt werden sie meist durch intensive mechanische Vermischung von geschmolzenen Polymeren, wobei sich ein homogenes Material ergibt.

Beispiele Homo- und Copolymere und ihre Repetiereinheiten
Homopolymer Polystyrol: Eine Repetiereinheit, die sich n-fach im Makromolekül wiederholt.	Homopolymer Polydimethylsiloxan, ein Silikon. Die Hauptkette wird von Silicium- und Sauerstoffatomen gebildet.	Copolymer Styrol-Butadien-Kautschuk: Die Monomeren Styrol und 1,3-Butadien bilden zwei Repetiereinheiten, die sich nach der Abbildung in beliebiger Reihenfolge in einem Makromolekül abwechseln können.	Polyethylenterephthalat hat nur eine charakteristische Repetiereinheit, obwohl zur Synthese zwei Monomere eingesetzt werden müssen.