zum Directory-modus

Tutorial MenueCharakterisierung von PolymerenLerneinheit 5 von 14

Polymerisationsgrad

Steuerung des Polymerisationsgrads

Der Polymerisationsgrad ist von verschiedenen Parametern eines Reaktionssystems abhängig. Die Steuerung des Polymerisationsgrades kann über die Monomer-, Initiator- und Molmassenreglerkonzentration sowie über die Temperatur erfolgen, vorausgesetzt es gilt das Bodenstein'sche Quasistationaritätsprinzip.

  • Einfluss der Temperatur

Die kinetische Kettenlänge ν ist ein Maß für den Polymerisationsgrad. ν ist der Quotient aus Wachstums- und Abbruchgeschwindigkeit ν = r p / r t = k p [ P ] [ M ] / ( k t [ P ] 2 ) . Betrachtet man die Konzentrationen von Kettenträger und Monomer als konstant, ist nur noch das Verhältnis kp /kt zu betrachten, das sich durch die jeweiligen Arrhenius-Beziehungen ausdrücken lässt (siehe Kinetik: Aktivierungsenergie). Damit ergibt sich die Beziehung: P e E a ,p E a ,t / R T steigt die Temperatur, wird der Exponent kleiner und damit auch der Polymerisationsgrad P .

  • Einfluss der Monomerkonzentration

Der Polymerisationsgrad ist direkt proportional der Monomerkonzentration [M].

  • Einfluss der Initiatorkonzentration

Der Polymerisationsgrad ist indirekt proportional der Wurzel aus der Initiatorkonzentration [I]. ν = k p [ M ] k t [ P ]  mit  P 0 = k z [ I ] k t  nach Bodenstein folgt  ν [ M ] [ I ]

  • Einfluss der Konzentration des Molmassenreglers

Molmassenregler sind in geringer Konzentration zugesetzte Radikalfänger, die eine vorzeitige Terminierung der wachsenden Kette bewirken, dabei aber selbst Radikale bilden, die Monomer addieren, d.h. die Polymerisation fortsetzen. Der ideale Regler senkt den Polymerisationsgrad jedoch nicht die Polymerisationsgeschwindigkeit. Mit steigender Konzentration des Reglers [R] sinkt daher der Polymerisationsgrad. Als Regler kommen vor allem Thiole zum Einsatz, die ein sehr hohes Übertragungspotenzial aufweisen. Sie finden häufig bei der radikalischen Dien-Polymerisation Verwendung. Ohne Regler würden zu große Makromoleküle entstehen, die darüber hinaus noch ein vernetztes Produkt bilden könnten. Eine Erhöhung der Initiatorkonzentration zur Verringerung der Kettenlänge verbietet sich, da eine erhöhte Reaktionsgeschwindigkeit ein Durchgehen des Reaktors verursachen könnte. Zugesetzte Regler begrenzen sowohl den Polymerisationsgrad als auch die Möglichkeit zur Vernetzung. Regler, die reaktionsträge Radikale bilden und somit die Polymerisation verlangsamen, heißen Verzögerer.

Tab.1
EinflussgrößePolymerisationsgrad
Temperatur ↑
Monomerkonzentration ↑
Initiatorkonzentration ↑
Reglerkonzentration ↑
Seite 3 von 6