Apropos Polymere, einige von uns wissen es wahrscheinlich immer noch nicht - außer für Schüler der Klasse XII. Diese Polymere existieren jedoch tatsächlich so nah an unserem täglichen Leben. In verschiedenen Formen. Ja, wir verwenden seit Tausenden von Jahren Polymere in Form von Holz, Gummi, Baumwolle, Wolle, Leder, Seide und so weiter. Im Alltag müssen wir alle mit Gegenständen wie Plastikbechern, Kontaktlinsen, Kämmen, Gummibändern, Pfannen und anderen vertraut sein, oder? Nun, das sind alles Polymere. Darüber hinaus sind einige Polymere in unserem Körper vorhanden, beispielsweise Nukleinsäuren und Proteine (Haare, Blut usw.).
Was genau heißt Polymer?
Das Wort Polymer selbst stammt aus der griechischen Sprache, die aus zwei Wörtern besteht, nämlich Poly, was viele bedeutet, und Meros, was Einheit oder Teil bedeutet. Ein Polymer ist also eine große Verbindung, die aus der Kombination einer Anzahl (vieler) niedermolekularer Einheiten gebildet wird. Die molekularen Einheiten, aus denen diese Verbindungen bestehen, werden als Monomere bezeichnet. Dies bedeutet, dass Polymerverbindungen aus vielen Monomeren bestehen.
Klassifizierung von Polymeren
Polymere werden anhand ihrer Quelle, Struktur, Polymerisationsart und molekularen Kraft klassifiziert.
Polymere nach Quelle
Basierend auf der Quelle werden Polymere in 3 unterteilt, nämlich natürliche Polymere, synthetische Polymere und halbsynthetische Polymere.
Natürliche Polymere
Natürliche Polymere werden aus Pflanzen und Tieren gewonnen. Zum Beispiel Protein, Cellulose, Stärke, Harz und andere.
Synthetische Polymere
Synthetische Polymere sind künstliche Polymere, die im Labor hergestellt werden. Beispiele: Polyethen, Nylon 66 und Buna-S.
Halbsynthetische Polymere
Halbsynthetische Polymere sind natürliche Polymere mit chemischen Modifikationen. Beispiel: vulkanisierter Kautschuk und Celluloseacetat.
Polymere basierend auf Struktur
Aufgrund ihrer Struktur werden Polymere in drei Bereiche unterteilt, nämlich lineare Polymere, verzweigtkettige Polymere und kreuzgebundene Polymere oder Netzwerkpolymere.
Lineare Polymere
In linearen Polymeren sind die Monomere in langen, geraden Ketten verbunden. Polymerketten stapeln sich normalerweise übereinander und bilden eine gut gepackte Struktur.
Lineare Polymere haben eine hohe Dichte, eine hohe Zugfestigkeit und einen hohen Schmelzpunkt. Beispiele: Polyethen hoher Dichte, Polyvinylchlorid, Nylon 6 und andere.
Verzweigtkettige Polymere
Dieses Polymer besteht aus einer Seitenkette von Monomereinheiten, die an die Hauptkette gebunden sind. Aufgrund dieser Verzweigung können die verzweigtkettigen Polymere nicht eng zusammen angeordnet werden. Dieses Polymer hat eine niedrige Dichte, eine geringe Zugfestigkeit und einen niedrigen Schmelzpunkt. Ein Beispiel für ein verzweigtkettiges Polymer ist Polyethen niedriger Dichte.
Cross Bond Polymere
Vernetzte Polymere sind auch als Gewebepolymere bekannt. Dieses Polymer ist nicht nur hart, sondern auch steif und spröde. Zum Beispiel: Bakelit, Melamin, Formaldehydharz.
Polymere basierend auf dem Polymerisationsmodus
Basierend auf dem Polymerisationsmodus werden Polymere in zwei Teile unterteilt, nämlich Additionspolymere und Kondensationspolymere. Additionspolymere werden dann in zwei weitere unterteilt, nämlich Copolymere und Homopolymere.
Additionspolymere
Additionspolymere werden durch Zugabe von Monomeren ohne Eliminierung von Nebenproduktmolekülen gebildet. Die Monomere des Additionspolymers sind ungesättigte Verbindungen. Beispiel: Polyethen-Teflon und andere.
Homopolymere
Additionspolymere, die durch Polymerisation einzelner Monomerspezies gebildet werden. Beispiele: Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethen
Copolymere
Additionspolymere werden durch Additionspolymerisation von zwei verschiedenen Arten von Monomeren gebildet. Beispiel: Buna-S, Buna-N und andere.
Kondensationspolymere
Kondensation Polymere werden durch Kondensation von zwei verschiedenen Monomeren mit oder ohne Freisetzung kleiner Moleküle wie Wasser, Alkohol und Chlorwasserstoff gebildet.
Die Monomere des kondensierenden Polymers weisen mindestens zwei funktionelle Gruppen auf. Zum Beispiel: Bakelit, Nylon 66, Terylene und andere.
Polymere basierend auf molekularen Kräften
Basierend auf dem molekularen Stil können Polymere in Elastomere, Fasern, thermoplastische Polymere und duroplastische Polymere unterteilt werden.
Elastomer
In Elastomeren werden die Polymerketten durch schwache intermolekulare Kräfte zusammengehalten. Durch die schwache Kraft kann das Polymer gedehnt werden. Die Polymerkette weist mehrere Vernetzungen auf, die dem Polymer helfen, zu seiner ursprünglichen Form zurückzukehren. Beispiel: Buna-S, Buna-N, Neopren.
Ballaststoff
In Fasern werden Polymerketten durch starke antermolekulare Kräfte (Wasserstoffbrücken oder Dipol-Dipol-Wechselwirkungen) zusammengehalten. Die starke Kraft verleiht ihm Kristalleigenschaften.
Die Faser ist wie ein Garn mit hoher Zugfestigkeit und hohem Modul geformt. Beispiel: Polyamid (Nylon 66) und Polyester (Terylen).
Thermoplast
Thermoplastische Polymere haben lineare oder leicht verzweigte Polymerketten. Die intermolekularen Anziehungskräfte liegen zwischen dem Elastomer und der Faser.
Thermoplastische Polymere können beim Erhitzen wiederholt erweicht und beim Abkühlen mit geringen Änderungen der Eigenschaften gehärtet werden. Polymere dieses Typs können in die gewünschte Form gebracht werden. Beispiele: Polyethen, Polystyrol, Polyvynichlorid und andere.
Da Thermoplaste keine Vernetzungen aufweisen, können die zwischen den Polymerketten bestehenden intermolekularen Kräfte durch Erhitzen leicht beschädigt werden. Daher können sie in jede gewünschte Form gebracht werden.
Duroplast
Duroplaste sind Polymerketten, die entweder vernetzt oder stark verzweigt sind. Die Polymerkette erfährt beim Erhitzen in der Form eine Vernetzungsausdehnung. Duroplaste verändern sich beim Erhitzen permanent. Duroplaste sind nicht wie thermoplastische Polymere wiederverwendbar. Beispiele: Bakelit, Harz, Harnstoff-Formaldehyd und andere.
Polymerisationsreaktion
Es gibt zwei Arten von Polymerisationsreaktionen, nämlich Additionspolymerisation und Kondensationspolymerisation.
Additionspolymerisation
Zusätzlich zur Polymerisation verbinden sich die Monomere ohne Eliminierung von Produktmolekülen. Monomere sind ungesättigte Verbindungen und deren Derivate. Der Kette werden Monomere zugesetzt, was zu einer Erhöhung der Kettenlänge führt.
Additionspolymere sind im Allgemeinen nicht chemisch reaktiv. Dies ist auf die sehr starken C-C- und C-H-Bindungen zurückzuführen. Aus diesem Grund ist es sehr schwierig, Additionspolymere zu recyceln. Mit anderen Worten ist das Additionspolymer nicht biologisch abbaubar.
Die Additionspolymerisation erfolgt über zwei Mechanismen, nämlich den Radikalmechanismus und den Ionenmechanismus. Der Mechanismus der freien Radikale ist jedoch häufiger. Ungesättigte Verbindungen und ihre Derivate folgen dem Radikalmechanismus. Um freie Radikale zu erzeugen, wird ein Initiator benötigt. Dazu gehören tertiäres Benzoylperoxid und Butylperoxid.
Radikalische Additionspolymerisation: Ungesättigte Verbindungen und ihre Derivate polymerisieren nach dieser Methode. Dies tritt bei radikalerzeugenden Initiatoren wie Benzylperoxid, tert.-Butylperoxid usw. auf. Die Polymerisation umfasst die folgenden Schritte:
(ich) Ketteninitiierung: Organische Peroxide gehen eine homolytische Spaltung ein, um freie Radikale zu bilden, die als Initiatoren wirken. Der Initiator fügt den Kohlenstoffen Doppelbindungen hinzu, um neue freie Radikale zu bilden.
(ii) Kettenausbreitung: Freie Radikale fügen Monomerdoppelbindungen hinzu, um größere freie Radikale zu bilden. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis die Radikale zerstört sind
iii) Kettenabbruch: Die Kette endet, wenn sich zwei freie Radikale verbinden.
Kondensationspolymerisation
Bei diesem Verfahren werden zwei oder mehr bifunktionelle Monomere durch Entfernen einiger einfacher Moleküle wie Wasser, Alkohol usw. kondensiert. Das Produkt jedes Schritts ist wieder ein bifunktionaler Typ und die Sequenz wird fortgesetzt. Da jeder Schritt zu einer anderen und unabhängigen Art der Funktionalisierung führt, wird dieser Prozess auch als Wachstumspolymerisation bezeichnet.
