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Hauptvalenznetzwerke

Vernetzungsgrad und Quellungsgrad

Vernetzte Polymere werden durch den Vernetzungsgrad bzw. die Netzbogenlänge charakterisiert. Mit steigendem Vernetzungsgrad nimmt die Härte der Polymere zu, ihre Elastizität und Quellbarkeit jedoch ab.

Vernetzungsgrad
Der Vernetzungsgrad ρc, auch Vernetzungsdichte genannt, ist der Stoffmengenanteil der Monomerbausteine mit Verzweigungsstellen bezogen auf die insgesamt vorhandenen Monomerbausteine:
ρc = (Mol Verzweigungsstellen)/(Mol alle Monomerbausteine)
Der Vernetzungsgrad kann auch durch den Vernetzungsindex γ ausgedrückt werden. Er entspricht der Zahl der Verzweigungsstellen pro Primärmolekül: γ = (Zahlenmittel des Primärmoleküls)/(Zahlenmittel einer Netzkette)   = [(Zahlenmittel des Primärmoleküls)/(Zahlenmittel des Grundbausteins)] · ρc

Diese Betrachtungen gelten für ideale Netzwerke, die keine freien Kettenenden, Schlingen, Knoten oder Verschlaufungen aufweisen und bei denen alle "Maschen" gleich groß sind. Reale Polymer-Netzwerke erfüllen diese Forderungen praktisch niemals.

Zur Bestimmung des Vernetzungsgrades kann die Quellung herangezogen werden. Der Grad der Quellung ist abhängig von den Wechselwirkungen zwischen Flüssigkeit und polymerem Netzwerk. Der Quellprozess kommt zum Stillstand, wenn die Rückstellkraft des Netzwerks der treibenden Kraft der Quellung gleichkommt. Das Quellungsgleichgewicht ist erreicht, wenn das chemische Potential des Lösemittels im Netzwerk dem chemischen Potential des freien Lösemittels gleicht.

Quellungsgrad
Der Quellungsgrad Q kann durch Vergleich der Masse des gequollenen Netzwerks a mit der des ungequollenen Netzwerks b ermittelt werden:
Q= ab b
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