Polymerisationsgrad bei Kunststoffen

Um einen Kunststoff aus einer Vielzahl an Polymeren aufzubauen, gibt es im Wesentlichen drei “Herstellungsverfahren”: Polymerisation, Polyaddition und Polykondensation. Alle diese Herstellungsverfahren haben gleich, dass aus Monomeren sogenannte Polymere entstehen. Dabei sind die Gestalt bzw. Größe des Polymers abhängig von der Art der Monomere und den Herstellungsbedingungen. Da sich aus der Gestalt und der Größe eines Polymers viel über seine mechanischen Eigenschaften aussagen lässt, wurde eine “Messgröße” eingeführt, die die Größe / Gestalt eines Polymers “beschreiben” kann. Bei dieser “Größe” handelt es sich um den sogenannten Polymerisationsgrad.

Der Polymerisationsgrad bei Kunststoffen

Wie eingangs erwähnt, weisen Polymere im Gegensatz zu (einfachen) Molekülen keine einheitliche Struktur aus. Daher kann man mit Hilfe des (mittleren) Polymerisationsgrades ein Polymer bzw. Polymergemisch erst vollständig beschreiben. Der Polymerisationsgrad eines Polymers schwankt dabei immer um einen Mittelwert.

Mit Hilfe des Polymerisationsgrad kann man (statistisch) ermitteln, wie viele Monomere sich durchschnittlich zum Polymer verbunden haben. Der Polymerisationsgrad wird dabei aus dem Quotienten der relativen Molekülmasse des Makromoleküls und der Molekülmasse des Monomers berechnet.
Hinweis: Bei der Berechnung des Polymerisationsgrade muss die “wirkliche” Masse des (im Polymer) gebundenen Monomer (bzw. der Monomer-Einheit) verwendet werden. Dies ist v.a. bei Polykondensationsreaktionen wichtig, da in diesem Fall das Polymer durch Verknüpfung von Monomeren unter Abspaltung kleinerer Moleküle (z.B. Abspaltung von Wasser) entsteht. Dies bedeutet, dass  M (Monomer) ungleich M (Monomer-Einheit im Polymer) ist.

Der Polymerisationsgrad bestimmt viele (die für hochmolekularen Stoffe typischen) Eigenschaften wie beispielsweise die Zugfestigkeit. So nehmen mit steigendem Polymerisationsgrad im Allgemeinen Viskosität und Festigkeit eines Polymers zu.


Polymerisationsgrad bei Kunststoffen – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist der Polymerisationsgrad?

Der Polymerisationsgrad ist die Anzahl der Monomereinheiten, die in einem Polymer verbunden sind.

2. Wie beeinflusst der Polymerisationsgrad die Eigenschaften eines Kunststoffs?

Je höher der Polymerisationsgrad, desto strukturierter und fester ist der Kunststoff. Der Polymerisationsgrad hat auch Auswirkungen auf die Schmelztemperatur und die Löslichkeit der Polymere.

3. Beschreiben Sie den Prozess der Polymerisation?

Polymerisation ist ein chemischer Prozess, in dem Monomere zu Polymere verbunden werden. Es gibt verschiedene Arten von Polymerisation wie additive und kondensierende Polymerisation.

4. Was sind Monomere?

Monomere sind kleine Moleküle, die in der Lage sind, sich zu einer größeren Einheit zusammenzufügen, die als Polymer bezeichnet wird.

5. Ist es möglich den Polymerisationsgrad zu ändern? Wie?

Ja, es ist möglich, den Polymerisationsgrad zu ändern. Dies geschieht durch Veränderung der Reaktionsbedingungen, wie Zeit, Temperatur und Druck.

6. Was ist der Unterschied zwischen einem hohen und einem niedrigen Polymerisationsgrad?

Ein hoher Polymerisationsgrad führt zu einem polymeren Material mit hoher Festigkeit und Struktur, während ein niedriger Polymerisationsgrad ein weicheres und flexibleres Material erzeugt.

7. Warum ist der Polymerisationsgrad in der Kunststoffindustrie wichtig?

Der Polymerisationsgrad ist wichtig in der Kunststoffindustrie, weil er die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Endprodukts bestimmt, einschließlich der Festigkeit, Weichheit, Haltbarkeit und anderen

8. Wie wirkt sich ein hoher Polymerisationsgrad auf die Löslichkeit von Polymeren aus?

Erhöhter Polymerisationsgrad verringert im Allgemeinen die Löslichkeit der Polymere, da sie größere, komplexere Strukturen aufweisen.

9. Wie kann der Polymerisationsgrad gemessen werden?

Der Polymerisationsgrad kann durch verschiedene Techniken gemessen werden, darunter Osmosemessungen und Lichtstreuungstechniken.

10. Wie beeinflussen Katalysatoren den Polymerisationsgrad?

Katalysatoren können die Geschwindigkeit der Polymerisationsreaktion beeinflussen und somit indirekt den Polymerisationsgrad beeinflussen.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 13. März 2024