Polymerisationsgrad

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Als Polymerisationsgrad wird die Anzahl der Monomereinheiten in einem Polymermolekül bezeichnet. Er ist identisch mit dem Quotienten der molaren Masse des Polymers und seiner Wiederholeinheit. Die genaue Zahl kann, außer bei Proteinen, meist nur ein Mittelwert über die betrachtete Probe sein. Nur durch einen streng kontrolliert stufenweisen Aufbau (wie bei Proteinen) können Makromoleküle mit völlig einheitlicher Polydispersität erhalten werden.

Die Polydispersität technischer Polymere schwankt zwischen 1,1 (anionische Polymerisation, kontrollierte radikalische Polymerisation), zwei (ideale stufenweise Polyaddition) und bis zu 10 für Prozesse mit uneinheitlicher Kinetik bzw. Abbruchreaktionen (häufig bei kationischer, radikalischer und koordinativer Polymerisation).

Der Absolutwert des Polymerisationsgrades ist ebenfalls stark prozessabhängig. Bei der Anionik kann z. B. dieser über einen großen Bereich (über die Anzahl der Initiatormoleküle) relativ exakt eingestellt werden; bei anderen Reaktionswegen hängt er sehr stark von der genauen Stöchiometrie oder etwa von der Abfuhr des Kondensats ab.

Der Polymerisationsgrad einer Probe wird meist über ihre molare Masse bestimmt. Dazu gibt es eine Reihe von Methoden, z. B. die GPC, einige Verfahren zur Bestimmung der kolligativen Eigenschaften (wie etwa Kryoskopie, Dampfdruckosmose, …), des Weiteren Viskosimetrie, Lichtstreuung, usw. Noch weitere Methoden sind technisch von Bedeutung, welche allerdings eine genaue Kalibrierung am Probensystem erfordern. Zu erwähnen ist hier die Melt-Flow-Index-Methode. So erhöht sich z. B. die Viskosität einer Kunststoffschmelze mit zunehmendem Polymerisationsgrad, der mittlere Wert kann mit der MFI-Methode indirekt (d.h. relativ zu einem chemisch vergleichbaren Standard) ermittelt werden.

Der Polymerisationsgrad sowie die raumgeometrische Verteilung der Monomere im Molekül (d.h. die stereochemische Anordnung der Molekülzweige) besitzen großen Einfluss auf die physikalischen und besonders auf die mechanischen Eigenschaften eines Polymers.

Literatur[Bearbeiten]

  • Paul C. Hiemenz, Timothy P. Lodge: Polymer chemistry. 2. Auflage, CRC Press, Boca Raton 2007, ISBN 978-1-574-44779-8 (englisch)