Ein Polymer ist ein allgemeiner Begriff für jedes Molekül, das eine lange Kette kleinerer sich wiederholender Teile ist. Der Unterschied zwischen linearen und verzweigten Polymeren beruht auf ihrer Struktur.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Zu lang; Nicht gelesen (TL: DR)
Ein Polymer ist ein allgemeiner Begriff für jedes Molekül, das eine lange Kette kleinerer sich wiederholender Teile ist, die durch Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen gebildet werden. Die Bindungen können lange gerade Ketten bilden, die als lineare Polymere bekannt sind, oder Teile können von der Kette abzweigen, wodurch verzweigte Polymere gebildet werden. Die Polymere können auch vernetzt sein.
Poly ist ein Präfix, das „viele“ bedeutet. EIN mer ist ein Suffix, das „Teil“ oder „Einheit“ bedeutet.
In der Fertigung werden Polymere oft als Kunststoffe betrachtet, da viele künstliche Substanzen wie Kunststoffe aus Erdöl gewonnene Polymere sind. Es gibt jedoch viele verschiedene Polymere (sowohl natürlich vorkommende als auch künstliche), die aus verschiedenen Teilen bestehen. Die Art und Weise, wie sich die Einheiten zur Polymerkette zusammenfügen, bestimmt neben seinem Namen die Eigenschaften des Polymers. Polymere mit unterschiedlichen Strukturen werden als lineare Polymere, verzweigte Polymere oder vernetzte Polymere bezeichnet.
Allgemeine Polymerstruktur
Polymere bestehen aus langen, sich wiederholenden Ketten von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen, die Monomere verbinden, die den kleinsten einzigartigen Teil der Kette darstellen. Viele gängige Polymere werden aus Erdöl und anderen Kohlenwasserstoffen hergestellt, andere kommen jedoch natürlich vor. Künstliches Polyethylen wird beispielsweise aus einer Kette von Ethylenmolekülen gebildet. Natürlich vorkommende Stärke wird aus langen Ketten von Glucosemolekülen hergestellt. Manche Polymerketten sind nur wenige hundert Einheiten lang, andere haben das Potenzial, unendlich lang zu sein. Zum Beispiel sind die Moleküle in Naturkautschuk so miteinander verflochten, dass ein ganzes Gummiband als ein großes Polymermolekül betrachtet werden kann.
Struktur linearer Polymere
Das einfachste Polymer ist ein lineares Polymer. EIN lineares Polymer ist einfach eine Kette, in der alle Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen in einer einzigen geraden Linie existieren. Ein Beispiel für ein lineares Polymer ist Teflon, das aus Tetrafluorethylen hergestellt wird. Es ist ein einzelner Strang von Einheiten aus zwei Kohlenstoffatomen und vier Fluoratomen. Wenn diese linearen Polymere gebildet werden, können sie Faserstränge bilden oder ein Netz bilden, das sehr stark und schwer zu durchbrechen ist.
Struktur verzweigter Polymere
Verzweigte Polymere treten auf, wenn Gruppen von Einheiten von der langen Polymerkette abzweigen. Diese Verzweigungen werden als Seitenketten bezeichnet und können auch sehr lange Gruppen sich wiederholender Strukturen sein. Verzweigende Polymere können weiter kategorisiert werden, indem sie von der Hauptkette abzweigen. Polymere mit vielen Verzweigungen sind bekannt als Dendrimere, und diese Moleküle können beim Abkühlen ein Gewebe bilden. Dies kann das Polymer im idealen Temperaturbereich stark machen. Beim Erhitzen erweichen jedoch sowohl lineare als auch verzweigte Polymere, da die Temperaturschwingung die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen überwindet.
Struktur vernetzter Polymere
Das vernetztes Polymer bildet lange Ketten, entweder verzweigt oder linear, die kovalente Bindungen zwischen den Polymermolekülen bilden können. Da vernetzte Polymere kovalente Bindungen bilden, die viel stärker sind als die intermolekularen Kräfte, die andere Polymerketten anziehen, ist das Ergebnis ein stärkeres und stabileres Material. Ein Beispiel dafür ist die Vulkanisation von Naturkautschuk, das heißt, er wird erhitzt, damit die Schwefelmoleküle in den Kautschuk-Polymerketten kovalente Bindungen miteinander eingehen. Dieser Festigkeitsunterschied macht sich bemerkbar, wenn man die Steifigkeit, Steifigkeit und Haltbarkeit eines Autoreifens mit der eines Gummibandes vergleicht.