Polymer Properties Database

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Prinzipien der Kondensationspolymerisation

Eine Kondensationspolymerisation ist eine Form der Schrittwachstumspolymerisation, bei der Monomere und / oder Oligomere miteinander reagieren, um größere Struktureinheiten zu bilden, während kleinere Moleküle als Nebenprodukt wie Wasser oder Methanol freigesetzt werden. Ein bekanntes Beispiel für eine Kondensationsreaktion ist die Veresterung von Carbonsäuren mit Alkoholen. Wenn beide Reste difunktionell sind, ist das Kondensationsprodukt ein lineares Polymer, und wenn mindestens eine der Reste tri- oder tetrafunktionell ist, ist das resultierende Polymer ein vernetztes Polymer (d. h. ein dreidimensionales Netzwerk). Die Zugabe von Monomeren mit nur einer reaktiven Gruppe beendet eine wachsende Kette und senkt folglich das (mittlere) Molekulargewicht. Somit hängen das mittlere Molekulargewicht und die Vernetzungsdichte von der Funktionalität jedes an der Kondensationspolymerisation beteiligten Monomers und von seiner Konzentration in der Mischung ab.

Eine klassische Schrittwachstumskondensation ist die Reaktion zwischen einer zweibasischen Säure und einem Glykol, wie unten gezeigt:

HOOC–(CH2)n–COOH + HO–(CH2)m–OH →
HOOC–(CH2)n–COO–(CH2)m–OH + H2O

Das resultierende Polymer wird als Polyester bezeichnet. Das Wasser wird kontinuierlich aus dem Reaktionssystem entfernt, da es mit Esterbindungen reaktiv ist, um die Reaktion umzukehren.
Einer der häufigsten thermoplastischen Polyester ist Poly (Ethylenterephthalat), oft abgekürzt PET oder PETE:

Weitere wichtige Kondensationsreaktionen sind Esteraustausch1, Veretherung und Amidisierung. Beispielsweise können lineare Polyamide durch Umsetzung von Diamiden mit Dicarbonsäuren hergestellt werden:

HOOC– (CH2) 4–COOH + H2N– (CH2) 6–NH2 →

In diesem Beispiel ist das Produkt Poly (Hexamethylenadipamid), auch bekannt als Nylon 6-6, eines der häufigsten thermoplastischen Polyamide. Seine chemische Struktur ist unten gezeigt

Sowohl Nylon als auch PETE benötigen keinen Katalysator, da die sauren Monomere die Reaktion katalysieren. Starke Säuren wie Schwefelsäure beschleunigen die Reaktion jedoch weiter. Anstelle von Disäuren können auch Diacylchloride verwendet werden. Sie haben den Vorteil, dass in der Regel keine Umkehrreaktion stattfindet, da das Nebenprodukt HCl nicht mit Kettenbindungen reaktiv ist.

Anmerkungen:

  1. Eine Esteraustauschreaktion ist eine Reaktion zwischen einem Ester und einer anderen Verbindung wie einem Alkohol, einer Säure oder einem anderen Ester (Umesterung), um einen Ester unterschiedlicher Zusammensetzung zu bilden.2

  2. Die Umesterung von Methylestern mit Glykolen anstelle der direkten Veresterung von Disäuren mit Dialkoholen wird manchmal wegen der einfachen destillativen Reinigung von Diestern bevorzugt.