Polymere

Polymere: Aufbau, Arten und Herstellung im Überblick

Polymere sind grundlegende Bausteine unseres modernen Lebens, insbesondere in der Kunststoffindustrie. Doch was genau sind Polymere, wie sind sie aufgebaut, welche Arten gibt es und wie werden sie hergestellt? In diesem Artikel beantworten wir all diese Fragen und erklären, warum Polymere so wichtig sind.

Was ist ein Polymer?

Ein Polymer ist eine chemische Verbindung, deren Moleküle aus langen Ketten von wiederholten Einheiten, den sogenannten Monomeren, bestehen. Diese Monomere sind durch chemische Bindungen miteinander verknüpft, wodurch ein Makromolekül entsteht. Polymere können sowohl natürlich in Lebewesen vorkommen als auch synthetisch in der Industrie hergestellt werden. Bekannte Beispiele für natürliche Polymere sind Proteine, Zellulose und Chitin, während synthetische Polymere wie Polyethylen, Polypropylen und Polyester weit verbreitet sind.

Wie ist ein Polymer aufgebaut?

Polymere bestehen aus vielen gleichen oder ähnlichen Monomeren, die zu langen Ketten verknüpft sind. Diese Ketten können linear oder verzweigt sein, was die physikalischen Eigenschaften des Polymers beeinflusst. Eine wichtige Rolle spielt die Vernetzung der Makromoleküle, die die Eigenschaften des Polymers wie Härte, Flexibilität und Beständigkeit bestimmt. Besonders bei synthetischen Polymeren kann die Vernetzung gezielt gesteuert werden, um spezifische Materialeigenschaften zu erzeugen.

Welche Polymere gibt es?

Polymere lassen sich in verschiedene Kategorien einteilen:

• Natürliche Polymere: Diese werden in den Zellen von Lebewesen produziert und erfüllen viele wichtige Funktionen. Beispiele sind Proteine, Zellulose und Chitin.
• Synthetische Polymere: Diese werden in der Industrie durch Prozesse wie Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition hergestellt. Beispiele sind Polyethylen, Polypropylen und Polyester.
• Organische Polymere: Diese enthalten Kohlenstoffatome und sind die häufigste Art von Polymeren.
• Anorganische Polymere: Diese enthalten keine Kohlenstoffatome und haben oft spezielle Anwendungen, z.B. in der Elektronik.

Wie wird Polymer hergestellt?

Die Herstellung von Polymeren erfolgt durch verschiedene chemische Prozesse, bei denen Monomere zu langen Ketten oder Netzwerken verknüpft werden:

• Polymerisation: Ein Prozess, bei dem Monomere chemisch miteinander verbunden werden, um lange Polymerketten zu bilden. Hierbei unterscheidet man zwischen Kettenpolymerisation und Stufenwachstumspolymerisation.
• Polykondensation: Bei diesem Prozess verbinden sich Monomere unter Abspaltung kleiner Moleküle wie Wasser.
• Polyaddition: Ein Prozess, bei dem Monomere ohne Abspaltung von Nebenprodukten miteinander verknüpft werden.

Synthetische Polymere in Kunststoffen

Polymere spielen eine zentrale Rolle in der Kunststoffproduktion. Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere sind die drei Hauptkategorien synthetischer Polymere:

• Thermoplaste: Diese Polymere können durch Erwärmung verformt und recycelt werden. Beispiele sind Polyethylen und Polypropylen.
• Duroplaste, auch Duromere: Diese Polymere härten aus und können nach der Aushärtung nicht mehr verformt werden. Sie sind extrem hart und widerstandsfähig.
• Elastomere: Diese Polymere sind elastisch und kehren nach einer Verformung in ihre ursprüngliche Form zurück. Sie sind die Grundlage für Gummiprodukte wie Reifen und Dichtungen.