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Polymere Netzwerke - Einführung

Kovalente, physikalische und ionische Vernetzung

Die Vernetzung durch kovalente Bindungen ist für die technische Synthese am bedeutendsten. Vernetzung durch physikalische Bindungen spielt jedoch ebenfalls eine große Rolle. Hierzu zählen Wasserstoff-Brückenbindungen, Coulomb- und Van-der-Waals-Wechselwirkungen, aber auch rein mechanische Vorgänge wie Verschlaufung und Verhakung. Auch ionische Bindungen können zu Netzwerken führen. Man kann z.B. mehrwertige Metallkationen einsetzen, die mit Carboxy-Gruppen in den Polymerketten wechselwirken. Die Vernetzung basiert hier z.B. auf der Zusammenlagerung mehrerer an verschiedenen Polymerketten anhaftender ionischer Gruppen zu Ionen-Clustern.

Tab.1
Beispiele für kovalente, physikalische und ionische Netzwerke
VernetzungsartNetzwerk
kovalentPhenolharze, Epoxidharze, Superabsorber, Polyacrylamid-Elektrophoresegele, Melaminharze, Hartgummi, Weichgummi, Neopren, Siliconkautschuk, Lignin
physikalischDNA-Doppelhelix, gekochtes Ei, Collagen, Elastanfasern, Gelatine, Polymerschmelzen, Styrol-Butadien-Elastomer
ionischPolyacrylamidgel, chromgegerbtes Leder, Ethylen-Acrylsäure-Copolymere, Ionenaustauscher-Membranen (Nafion)

In der Chemie wie im täglichen Leben begegnen uns Vernetzungsreaktionen unter vielen verschiedenen Namen. Beispiele dafür sind neben der Vulkanisation von Kautschuk, dem "Trocknen" von Lacken und dem Härten von Gießharzen auch das Kochen, Backen, Gerben und Kleben.

Auch beim Bügeln und beim Legen von Dauerwellen spielen Vernetzungsreaktionen eine Rolle: Die glättende Wirkung des Bügelns beruht darauf, dass Wasserstoff-Brückenbindungen im verknitterten Stoff durch die Hitze gelöst werden und im geplätteten Stoff neu entstehen. Dauerwellen werden durch den Bruch und die anschließende Neubildung von Disulfid-Brücken in den Proteinen der Haare erzeugt.

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