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Aufgabe:

Wir haben im Unterricht Kunststoffe durchgenommen. Bei der radikalischen Polymerisation haben wir mit einem Reaktionsmechanismus die Synthese von Kunstoffen gezeigt. Wie ist das bei den anderen beiden, Polykondensation und Addition.

Muss man sich da auch einen Mechanismus zeichnen oder kann man da regulär 2 Monomere normal ohne einen Initiator verknüpfen.

Und wie bestimmt man bzw. woran erkennt man bei gegebenem Polymer den Polymerisationstyp (Polymerisation / Polykondensation / Polyaddition)?

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Radikalische Polymerisation

Die radikalische Polymerisation ist ein Verfahren zur Herstellung von Polymeren, bei dem Monomere mit einer Doppelbindung durch freie Radikale verbunden werden, um lange Polymerketten zu bilden. Der allgemeine Mechanismus umfasst drei Schritte: Initiation, Propagation und Termination. Ein Initiator, oft ein organisches Peroxid oder ein Azo-Verbindung, zerfällt unter Bildung von Radikalen, die dann die Polymerisationsreaktion starten.

Polykondensation

Bei der Polykondensation reagieren Monomere mit zwei oder mehr reaktiven Gruppen (wie -OH, -COOH, -NH2) miteinander, wobei zwischen ihnen eine chemische Bindung entsteht und ein kleines Molekül (oft Wasser) abgespalten wird. Diese Reaktion benötigt keinen Initiator wie die radikalische Polymerisation, sondern wird durch Temperatur, Katalysatoren oder beide gesteuert. Ein klassisches Beispiel für ein durch Polykondensation hergestelltes Polymer ist Polyethylenterephthalat (PET), das aus Terephthalsäure und Ethylenglykol unter Abspaltung von Wasser entsteht. Ein Reaktionsmechanismus kann gezeichnet werden, um die Bildung der Bindungen und die Abspaltung des kleinen Moleküls zu illustrieren.

Polyaddition

Bei der Polyaddition reagieren Monomere, die mindestens zwei funktionelle Gruppen tragen, miteinander, ohne dass ein kleines Molekül abgespalten wird. Typischerweise wird diese Reaktion ohne Initiatoren durchgeführt, kann aber Katalysatoren und/oder erhöhte Temperaturen erfordern. Ein bekanntes Beispiel für ein durch Polyaddition hergestelltes Polymer ist Polyurethan, welches aus der Reaktion eines Diisocyanats mit einem Polyol entsteht. Auch hier kann ein Reaktionsmechanismus hilfreich sein, um die direkte Verknüpfung der Monomere zu verdeutlichen.

Unterscheidung des Polymerisationstyps

Um den Typ der Polymerisation (radikalisch, Polykondensation oder Polyaddition) eines gegebenen Polymers zu bestimmen, kann man sich verschiedene Aspekte anschauen:

1. Art der Monomere: Die funktionellen Gruppen im Monomer können Hinweise darauf geben, um welchen Typ der Polymerisation es sich handelt. Monomere mit C=C Doppelbindungen neigen zur radikalischen Polymerisation. Monomere mit zwei oder mehr reaktiven Funktionen, die zur Bildung eines kleinen Nebenprodukts führen, werden oft für die Polykondensation verwendet. Monomere mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen, die sich direkt verbinden, ohne ein Nebenprodukt zu bilden, sind typisch für die Polyaddition.

2. Nebenprodukte: Das Vorhandensein kleiner Moleküle als Nebenprodukte (wie Wasser) deutet auf eine Polykondensation hin.

3. Mechanismus: Kenntnisse über den spezifischen Mechanismus, wie beispielsweise die Nutzung eines Initiators, können auf eine radikalische Polymerisation hinweisen, während das Fehlen eines solchen oft entweder Polyaddition oder Polykondensation bedeutet.

Zusammengefasst, während die radikalische Polymerisation sich durch den Einsatz von Initiatoren und den Mechanismus der Kettenwachstumsreaktion von Monomeren mit C=C Doppelbindungen auszeichnet, werden bei der Polykondensation Monomere mit bifunktionellen oder polyfunktionellen Gruppen unter Abspaltung eines kleinen Moleküls verbunden, und bei der Polyaddition werden ebenfalls Monomere mit zwei oder mehr reaktiven Gruppen direkt zusammengefügt, allerdings ohne Abspaltung eines Nebenprodukts. Die Unterscheidung dieser Typen ist durch die Betrachtung der Monomere, des Reaktionsmechanismus und der Nebenprodukte möglich.
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