Polykondensation

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Eine Polykondensationsreaktion ist eine stufenweise über stabile, aber weiterhin reaktionsfähige Zwischenprodukte ablaufende Kondensationsreaktion, bei der aus vielen niedrigmolekularen Stoffen (Monomere) unter Abspaltung einfach gebauter Moleküle (meist Wasser) Makromoleküle (Polymere) gebildet werden. Damit ein Monomer an der Reaktion teilnehmen kann, muss es mindestens zwei funktionelle Gruppen besitzen, die besonders reaktionsfähig sind (z.B. -OH, -COOH, -CO, …). Dieser Vorgang erfolgt mehrmals hintereinander, bis sich ein Makromolekül gebildet hat.
Im Gegensatz zu den anderen Arten der Polymergewinnung (Polyme risation und Polyaddition), werden bei der Polykondensation ein oder mehrere Nebenprodukte frei. Diese Nebenprodukte (Wasser, Ammoniak, Alkohole, Chlorwasserstoff usw.) müssen kontinuierlich abgeführt werden, sonst stoppt die Polykondensation aus thermodynamischen Gründen bei sehr niedrigen Molekulargewichten (Prinzip von Le Chatelier Prinzip vom kleinsten Zwang: Übt man auf ein chemisches System im Gleichgewicht einen Zwang aus, so reagiert es, indem sich der Zwang verkleinert. „Zwänge“ sind: Temperatur, Druck, Konzentration). Der Reaktionsumsatz muss mindestens 99 % betragen, um ein echtes Polykondensat hohen Molekulargewichts zu bekommen. Weiterhin muss das Verhältnis der eingesetzten Mengen am jeweiligen Monomer so exakt wie möglich dem durch die Reaktion vorgegebenen stöchiometrischen Verhältnis angepasst werden, sonst gelangt man zu einem Punkt, an dem alle Oligomere (Makromolekül) die gleichen aktiven Enden besitzen und nicht mehr miteinander reagieren können. Die Polykondensation reagiert meist sehr empfndlich auf Verschmutzungen der Edukte (Ausgangsstoff einer chemischen Reaktion).

Anwendung:
Die Polykondensation ist eines der wichtigsten Verfahren der Polymerchemie. Durch sie lassen sich zahlreiche wichtige Kunststoffe, wie zum Beispiel Phenoplast (z. B. Bakelit), Polyester und Polyamid, großtechnisch herstellen. Von großer Bedeutung ist die Polykondensation auch bei der Herstellung von Klebstoffen, wie beispielsweise Phenolformaldehydklebstoffen, und in der Herstellung von Bremsbelägen für Kraftfahrzeuge.

Beispiele:
Phenoplast

1. Stufe

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Durch Reaktion von Phenol (Karbolsäure) mit einem Aldehyd (Alkohol, dem Wasserstoff entzogen wurde) entsteht unter Mitwirkung eines Katalysators ein erstes Zwischenprodukt.

2. Stufe

 

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Dieses Zwischenprodukt reagiert unter Abspaltung von Wasser nochmals mit Phenol. Dabei handelt es sich um eine Kondensation.

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Laufen diese 2 Stufen mehrmals mit dem zweiten Zwischenprodukt an Stelle von Phenol in Stufe 1 ab, dann kommt es zu einer Polymerisation (chemische Reaktion, bei der Monomere, meist ungesättigte organische Verbindungen, unter Einfuss von Katalysatoren und bei Aufösung der Mehrfachbindung zu Polymeren reagieren) und einer räumlichen Vernetzung, man spricht von Polykondensation.

Polyester

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Durch Reaktion von zwei Diolen (Verbindungen mit zwei Alkoholgruppen, hier Ethandiol) mit Carbonsäuren (hier Terephthalsäure) entsteht unter Abspaltung von Wasser ein Polyester (z. B. Polyethylenterephthalat (PET). Läuft diese Reaktion unter Einbeziehung des Reaktionsproduktes als Ausgangsstoff mehrstufg ab, handelt es sich um eine Polykondensation. Wird statt Ethandiol beispielsweise Glycerin als Ausgangsstoff verwendet, dann kommt es zu einer räumlichen Vernetzung und der Entstehung eines Duroplast.