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Die Polykondensation

1. Allgemeine Bedeutung:

Durch die Kondensationsreaktion entstehen Polykondensate unter der Abspaltung von Nebenprodukten, in der Regel Wasser. Schematisch kann man sich diese Reaktion in etwa so vorstellen:


Die Polykondensation läuft in Stufen ab, das heißt, die Kette kann auf verschiedene Weisen wachsen. Es reagieren entweder Monomere zu längeren Ketten oder zwei beliebig lange Ketten reagieren ohne dass die Reaktion abgebrochen wird, da die Monomere bzw. Ketten für diese Reaktion mindestens zwei funktionelle Gruppen besitzen müssen (z.B. Hydroxyl-, Carboxyl-, oder Aminogruppen).
Unter Polykondensation werden mehrere Reaktionen zusammengefasst, die zu unterschiedlichen Kunstoffen führen. Einige dieser Reaktionen und deren Produkte werden im Folgenden erklärt.

2. Polyester

Durch die Veresterung von Alkoholen und Carbonsäuren mit mindestens zwei funktionellen Gruppen entstehen Polyester. Durch die fortgesetzte Verknüpfung der endständigen Gruppen wird bei zwei funktionellen Gruppen eine lange Kette gebildet. Verwendet man jedoch trifunktionelle Moleküle, wird eine räumliche Vernetzung ermöglicht.


Ein besonderer Typ des Polyesters entsteht bei der Veresterung von Hydroxycarbonsäure, da hierbei nur eine Art Monomer verknüpft wird.


Es können also Monomere mit nur einer oder aber auch zwei oder mehr funktionellen Gruppen zu Polyestern verknüpft werden.

3. Polyamide

Polyamide entstehen durch eine Reaktion von Aminogruppen mit Carboxylgruppen, wobei Wasser abgespalten wird und die reagierenden Moleküle eine Amidbindung miteinander eingehen. Um kettenförmige Moleküle zu erhalten, muss jedes der Edukte mindestens zwei funktionelle Gruppen aufweisen.
Zwei der wichtigsten Polyamide sind Nylon 6,6 und Perlon (Polyamid 6). Die beiden Stoffe unterscheiden sich durch ihre Monomere. Nylon 6,6 besteht aus einem Diamin (1,6-Diaminohexan) und einer Dicarbonsäure (Hexandisäure). Die Ziffern 6,6 geben an wie viele C-Atome das jeweilige Monomer besitzt.


Perlon dagegen besteht nur aus einem Monomer (6-Aminohexansäure), welches sowohl eine Aminogruppe als auch eine Carboxylgruppe aufweist.


Aufgrund der Polarität der Amidbindungen können zwischenmolekulare Kräfte (Wasserstoffbrücken) gebildet werden, weshalb Polyamidfasern sehr stabil sind.

4. Phenoplaste

Phenoplaste entstehen durch die Kondenstation von Phenolen und Aldehyden, dabei werden drei Wasserstoffatome des Phenols durch –CH₂OH Gruppen ersetzt. Durch die anschließende Abspaltung von Wasser entstehen Vorkondensate, die je nach gewünschtem Ergebnis noch mit unterschiedlichen Kondensationsmitteln versetzt werden.


Im sauren Milieu reagieren die Vorkondensate zu Phenolalkoholen, die sich untereinander stark vernetzen, da die anderen Hydroxylgruppen mit den H₃O⁺ Ionen zu Wasser reagieren und somit die freien Kohlenstoffatome weitere Bindungen zwischen den Monomeren eingehen können. Auf Grund der höheren Vernetzung härten diese Kunststoffe von selbst aus. Bei der Zugabe von basischen Kondensationsmittel bilden sich dagegen zähflüssige Harze aus.
Werden die Vorkondensate jedoch unter hohem Druck erhitzt, bilden sich unter Abspaltung von Formaldehyd-Molekülen dreidimensional vernetzte Moleküle.
Phenoplaste zählen auf Grund ihrer durch die Herstellung gegebenen Eigenschaften zu der Gruppe der Duroplaste.

5. Aminoplaste

Die Herstellung von Aminoplasten ähnelt der der Phenoplaste, außer, dass hierbei Aldehyde und Moleküle mit Aminogruppen, wie zum Beispiel Harnstoff, mit einander reagieren. Die Monomere benötigen auch hier mindestens zwei funktionelle Gruppen, um den Fortlauf der Reaktion zu gewährleisten.
Bei der Reaktion wird das Molekül mit Aminogruppen methyliert und anschließend in einer Polykondensationsreaktion mit weiteren methylierten Molekülen unter Wasserabspaltung zu einer Kette verknüpft wird. Die Verknüpfung erfolgt über Amidbindungen, die wie die Peptidbindungen, auf einer -N-CO- Bindung basieren (siehe rechtes Bild).

Durch die Kondensationsreaktion entstehen Vernetzungen, die sich zu einem duroplastischen Kunststoff ausbilden.

6. Silicone

In den meisten Fällen besteht das Grundgerüst der Atome aus Kohlenstoffatomen, bei den Silikonen jedoch aus einer Silicium-Sauerstoff-Ketten anderen Siliciumatomen organische Gruppen hängen, wie zum Beispiel Methylgruppen.


Silicium reagiert mit zwei Chlormethanen zu Dichlormethylsilan, das durch die Reaktion mit Wasser Chlorwassersstoff abspaltet und durch die weitere Verknüpfung an den neu entstandenen Hydroxylgruppen entsteht schließlich Polydimethylsiloxan, also Silicon. Die Ketten können unterschiedliche Längen erreichen und sich auch untereinander vernetzen, wobei die Eigenschaften des Silicons durch die Struktur bestimmt wird. Liegt ein rein kettenförmiges Silicon vor, so ist es flüssig und wird als Siliconöl bezeichnet. Mit der wachsenden Kettenlänge nimmt auch die Viskosität zu und Siliconfette entstehen. Bei mäßigen Vernetzungen der Kettenmoleküle führt zu elastischen Produkten – dem Siliconkautschuk. Sind die Vernetzungen der Moleküle stärker, sind es Siliconharze.
Die Vernetzungen können beispielsweise wie rechts im Bild aussehen.

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