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Copolymerisationsgleichung, Copolymerisationsdiagramm, Q-e-Schema

Typen von Copolymerisationen

Abb.1
Copolymerisationsdiagramm

I ideale azeotrope Copolymerisation

II statistische (ideale) nichtazeotrope Copolymerisation

III statistische (nichtideale) azeotrope Copolymerisation

IV alternierende Copolymerisation

Tab.1
Spezialfälle der Copolymerisation zweier Monomere M1 und M2
Copolymerisationstyp r1 r2 r1 r2
Alternierend azeotrop000
Alternierend nichtazeotrop000<r2 <1
Statistisch azeotrop<10<r1<10<r2 <1
Ideal azeotrop111
Ideal nichtazeotrop10<r1=1/r2<10<r2=1/r1<∞
Statistisch nichtazeotrop><10<r1≠1/r2<10<r2≠1/r1<∞
Blockbildend>11<r1<∞1<r2<∞

I Ideale azeotrope Copolymerisation

  • r1 = r2 = 1

In diesem Fall sind k11 = k12 und k22 = k21. Das bedeutet keine Selektivität der Polymerradikale gegenüber den beiden Monomeren. Der Einbau erfolgt statistisch. Man findet die Zusammensetzung des Ausgangsgemisches der Monomere im Polymer zu jedem Zeitpunkt bzw. Umsatz exakt wieder.

II Statistische (ideale) nichtazeotrope Copolymerisation

  • r1 > 1 und r2 < 1 sowie r1 = 1/r2

Die beiden Arten der Polymerradikale lagern die beiden Monomere im gleichen Verhältnis an (k11 / k12 = k21 / k22), d.h. die Reaktivität der beiden Radikale bezüglich der beiden Monomere ist jeweils gleich. Der Einbau erfolgt statistisch.

III Statistische (nichtideale) azeotrope Copolymerisation

  • r1 < 1 und r2 < 1

Sind beide Parameter kleiner als 1, so erfolgt der Einbau der Monomereinheiten statistisch. Mit zunehmender Annäherung an den Wert r ≈ 0 reagieren die Polymerradikale bevorzugt mit dem jeweils anderen Monomer (Tendenz zur alternierenden Copolymerisation).

IV Alternierende Copolymerisation

  • r1 ≈ 0 und r2 ≈ 0

Hier reagiert das wachsende Polymerradikal nur noch mit dem anderen Monomer. Es entsteht eine Polymerkette, in der die beiden Monomere abwechselnd eingebaut sind. Die Polymerisation endet meist, wenn eines der beiden Monomere verbraucht ist. Für streng alternierende Copolymere gilt: r1 = 0 und r2 = 0

Nichtideale nichtazeotrope Copolymerisation

  • 0<r1<1 ; 0<r2< ∞ sowie 0<r1≠1/r2<1

Die M2-Einheiten zeigen eine Tendenz zur Blockbildung, die M1-Bausteine werden dagegen statistisch eingebaut.

Azeotrope Blockcopolymerisation/Homopolymerisation

  • r1 > 1 und r2 > 1 in der Realität nicht gefunden)

Je größer die Parameter sind, desto leichter würde das Polymerradikal mit seinem "eigenen" Monomer reagieren. Bei sehr großem r1 und r2 sollte entweder Blockcopolymerisation oder nebeneinander herlaufende Homopolymerisation der beiden Monomere auftreten. Letzteres würde zu einer Mischung von Homopolymeren (polymer blend) führen.

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